氧化鋅晶體結構圖及其結晶體顯微圖像
不過真正要發揮氧化鋅材料的優勢，首先要將其粉體的尺寸減小至納米級別，此時由于表面原子數與粒子總原子數的比值快速增大，會引起一連串物理化學性質變化的現象，導致氧化鋅能夠產生其本體塊狀材料所不具備的表面效應、小尺寸效應、量子效應等，從而具有優良的光活性、電活性、燒結活性和催化活性。這一新的物質狀態，賦予了氧化鋅這一古老產品在眾多領域表現出巨大的應用前景，比如說壓敏陶瓷就是其一。
什么是壓敏陶瓷？
在了解壓敏陶瓷前，首先我們要先了解壓敏電阻。壓敏電阻是其自身電阻隨外加電壓增加呈典型非線性變化的電阻：當外加電壓小于其轉換電壓（即所謂壓敏電壓）時，其電阻極大；當外加電壓超過轉換電壓時，其內電阻會在極短的時間內變小，使其自身接近于導通狀態。在外場作用下，壓敏電阻的上述非線性電學特性可由非線性系數由α來表示。α可根據下式計算:
因此若將這樣的電阻以并聯方式與被保護電路相連接時，一旦電路中出現電壓過載，即電路中出現的浪涌電壓大于壓敏電壓時，壓敏電阻就可以將過載迅速旁路，從而避免過載對電路的損害。因此，壓敏電阻已經廣泛應用于各類家用電器、輸變電線路、汽車、避雷器（如下圖）等領域，防止各類電壓過載的損害，在保護電力設備安全、保障電子儀器正常穩定工作方面起著重要作用，是人類現代社會生活必不可少的安全保障。
避雷器是變電站被保護設備免遭雷電沖擊波襲擊的設備，會裝在需限制過電壓的地方，例如：變壓器高低壓側、線路進出線側、母線、電纜端頭、發電機出口、架空線路等地方
而壓敏陶瓷就是絕大多數壓敏電阻主體。理論上，通過燒銀等工藝將壓敏陶瓷兩對稱端面作導電化處理以形成端電極，就可以將其制成壓敏電阻。實際上，除了上面的處理工序外，商用壓敏電阻還需在端電極上焊接導電金屬引線。將除引線以外的整體壓敏電阻主體封裝在防水材料之中。
若過電壓引起的浪涌能量太大，超過了選的壓敏電阻器極限的承受能力，則壓敏電阻器在抑制過電壓時將會發生電阻燒壞的現象
氧化鋅在壓敏陶瓷中的地位
壓敏陶瓷主要由金屬氧化物制成，目前已開發成產品并大量應用的氧化物壓敏陶瓷材料有兩類：一類是氧化鋅壓敏陶瓷材料，其主晶相為氧化鋅；另一類是鈦酸鍶壓敏陶瓷材料，其主晶相為純鈦酸鍶或部分位和或位置換改性的鈦酸鍶。除了這兩種外，研究報道較多但至今未獲得工程應用的氧化物壓敏陶瓷材料還有：氧化鈦壓敏陶瓷、氧化錫壓敏陶瓷、氧化鎢陶瓷、鈦酸銅鈣陶瓷等。
其中，研究深入、應用范圍廣的壓敏陶瓷是氧化鋅基壓敏陶瓷，是以氧化鋅為主要原料（大于原料重量比的90%），在此基礎上添加少量的氧化鉍、氧化銻、氧化鐠、氧化錳、氧化鈷、氧化鈮及其它稀土氧化物中的一種或幾種制成。由于氧化鋅壓敏陶瓷具有非線性系數高、浪涌吸收能力強、性能穩定、制造工藝簡便等許多突出的優點，現已廣泛應用于電力、交通、通訊、儀表、家電等各個行業作為浪涌吸收、過電壓抑制和穩電壓等器件。
金屬氧化物避雷器的核心就是氧化鋅閥片
從左到右：瓷套型、復合型，GIS型
避雷器用氧化鋅壓敏電阻
據文獻報道，ValeevK.S.等人在1957年時就首先報道ZnO-TiO2氧化物陶瓷的電流電壓非線性特性，隨后在1961年，KosmanM.S.等人報道了ZnO-Bi2O3氧化物壓敏陶瓷，不過這些文獻報道沒有引起足夠重視。直到1969-1970年，日本人Matsuoka報道了ZnO-Bi2O3-Sb2O3-CoO-MnO-Cr2O3五元雜質添加的ZnO-Bi2O3系氧化物壓敏陶瓷材料，其非線性系數α值達到50，這項重大、突破性的研究結果很快在電力輸配電線路上獲得應用。
而直到今日，工業上實際應用的氧化鋅壓敏陶瓷材料都是基于Matsuoka報道的成分，只是為了提高或改變某些參數而引入了其他添加成分，不過具體的配方都會被廠商視為高機密。另外也可以通過改進制備工藝條件獲得綜合性能更高的氧化鋅壓敏陶瓷材料，以適應各種應用場合的需求，這部分內容我們將留到下一篇文章繼續整理，感興趣的話就可以關注一下！
下篇：沒有了
下篇：沒有了