湿敏陶瓷是指环境湿度的变化能使某一物理参数明显变化的功能陶瓷。电阻值随所处环境湿度的增加而显著减小或增加的陶瓷称为湿敏半导性陶瓷。通常电阻值增加的称为正湿阻特性，电阻值减小的称为负湿阻特性。当环境湿度从绝对干燥变化至饱和湿度时，负湿阻特性陶瓷的电阻可变化约3～4个数量级，这类湿敏陶瓷已得到广泛应用。

湿敏陶瓷材料有MgCrO4—TiO2系、TiO2—V2O5系、ZnO-Li2O—V2O5系、ZnCr2O4系、ZrO2—MgO系、ZrO2系、Fe3O4系以及水合磷灰石Ca10（PO4）6（OH）6系等。为类湿敏陶瓷的感湿特征量多为电阻，而且除Fe3O4外，都具有负的湿敏特性，即随着环境湿度的增加而阻值下降。这些湿敏材料，按主晶相的结构可分为尖晶石型、钙钛矿型和其它结构的湿敏陶瓷。

1.尖晶石型湿敏陶瓷

MgCr2O4—TiO2系烧结型湿度传感器以MgCr2O4和TiO2为原料，用传统的陶瓷工艺烧结制成多孔瓷，气孔率约40%。这类湿敏陶瓷的感湿性能良好，响应快，但容易受到还原性气体、油污等不良环境所“毒化”，使性能变坏。经500℃高温，0.2～1min的热清洗，可使性能复原。其阴湿特性及温度对阻—湿特性的影响如图5.11。

另外一类本身对湿度不灵敏的MgFe2O4和ZnFe2O4复合氧化物，当添有Li+、Na+、K+等碱金属离子时，就可以改变材料的物理特性和电特性。若用M表示Mg、Zn，用A表示碱金属，用x表示碱金属的摩尔数，则掺有碱金属添加剂的金属氧化物的通式可表示为（Mo）1-x（AO0.5）x（Fe2O3），通过改变碱金属的含量（x变化），可改变感湿陶瓷的晶粒尺寸和气孔大小，使其对湿度非常敏感。从灵敏度、线性度和滞后现象看，当x值取0.02＜x＜0.05时，可制成一种理想的电阻—湿度特性曲线。如图5.12所示。

图5.11　MgCr2O4—TiO2的阻湿特性

图5.12　复合氧化物阻湿特性

ZnCr2O4—LiZnVO4是最受重视的尖晶石型感湿陶瓷材料，它以ZnO、Cr2O3、Li2CO3和V2O3为原料，先使之合成为以ZnCr2O4晶粒为核心、Li2O—ZnO—V2O5为外包层的多孔陶瓷，水气将通过多孔电极及瓷体中的开口气孔在孔壁吸附或脱附，如图5.13。这种材料不易和极性水分子形成牢固的结合，在感湿体表面进行可逆的吸、脱湿，因此，无需进行加热清洗，且性能特别稳定。

图5.13　尖晶石型感湿陶瓷(www.daowen.com)

2.钙钛矿型湿敏陶瓷

它主要用来制作高温湿度传感器。因为碱土金属离子有强烈的承水性，所以感湿陶瓷的主晶相可以用碱土金属氧化物合成。这类湿度传感器在300℃干燥空气中的湿度灵敏度和电导率列于表5.12中。

表5.12　钙钛矿型氧化物的湿度灵敏度

*湿度的改变是在20℃从6%变化到59%RH（○—灵敏，×—不灵敏）。

从表中可看出，高温下CaTiO3、CaSnO3、SrTiO3和SrSnO3具有较高感湿灵敏度。但电阻率太大，实际使用困难。应用价控原理，可以有效地改变这类材料的导电性，制成符合要求的湿敏陶瓷。所谓价控原理就是用镧部分地替代钙和锶，替代后试样的配方为Ca0.9La0.1TiO3和Sr0.9La0.1SnO3。这类湿度传感器的响应时间约为5min，主要用于锅炉、烟囱和高温干燥方面。

3.其他湿敏陶瓷

有常温下测量相对湿度的TiO2—V2O5系湿敏陶瓷，使用温度0～150℃，测温范围15～100%RH；有高温下测量绝对湿度的ZrO2—MgO湿敏陶瓷，工作温度400～700℃，测湿范围1～10ppm；有抗污染能力好，性能稳定的水合磷灰石Ca10（PO4）6（OH）2湿敏陶瓷等。还有一类薄膜电介质型湿敏陶瓷。如用阳极氧化法在铝或钼片上形成的Al2O3或Ta2O5薄膜等。

陶瓷湿度传感器的应用如表5.13所示。

表5.13　陶瓷湿度传感器的应用