功能无机材料 纳米陶瓷共59页
纳米陶瓷
纳米陶瓷1、概述：陶瓷材料作为材料的三大支柱之一 ,在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。
但是 ,由于传统陶瓷材料质地较脆 ,韧性、强度较差 ,因而使它的应用受到了较大的限制 ,随着纳米技术的广泛应用 ,纳米陶瓷随之产生 ,希望以此来克服陶瓷材料的脆性 ,使陶瓷具有象金属一样的柔韧性和可加工性 .英国著名材料专家Ｃａｈｎ指出纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径 ,因此纳米陶瓷的研究就成了当今材料科学研究的热点领域。
纳米材料一般指尺寸为 1～ 100ｎｍ ,处于原子团族和宏观物体交接区域内的粒子。
而从原子团族制备材料的方法 ,称这为纳米技术 .纳米材料由于具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应而产生奇异的力学、电学、磁学、热学、光学和化学活性等特性 ,它既是一种新材料又是新材料的重要原料。
所谓纳米陶瓷 ,是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷材料 ,也就是说晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在纳米量级的水平上 .由于界面占有可与颗粒相比拟的体积百分比 ,小尺寸效应以及界面的无序性使它具有不同于传统陶瓷的独特性能。
2、制备方法：为获得纳米陶瓷 ,必须首先制备出小尺寸的纳米级陶瓷粉末 ,随着世界各国对纳米材料研究的深入 ,它的制备方法也日新月异 ,出现了热化学气相反应法、激光气相法、等离子体气相合成法、化学沉淀法、高压水热法、溶胶 -凝胶法等新方法 ,以上各种方法都各有优缺点 ,为了便于控制反应的条件及粉末的产率、粒径与分布等 ,实际上也常采用两种或多种制备技术。
3、应用陶瓷的易碎性限制了其向一些方面的发展，纳米技术的出现大大的拓展了陶瓷的应用，产生的纳米陶瓷具有强度高、硬度高、韧性强的特点。
广泛的应用在刀具、航天器外壳、发动机等方面，纳米陶瓷技术已经相当成熟了，在很多领域发挥着不可缺少的作用。
纳米材料在陶瓷方面的应用
纳米材料在陶瓷方面的应用
嘿，你们知道吗？我觉得纳米材料在陶瓷里可神奇啦！
陶瓷大家都见过吧，就是那些漂亮的碗呀、盘子呀，还有花瓶什么的。
纳米材料加到陶瓷里，能让陶瓷变得更厉害呢。
比如说，加了纳米材料的陶瓷会更坚硬。
就像超级英雄有了强大的力量一样，不容易被摔坏。
要是我们用的碗和盘子是这种陶瓷做的，就不用担心不小心掉到地上会碎啦。
纳米材料还能让陶瓷变得更漂亮。
可以让陶瓷的颜色更鲜艳，就像彩虹一样美丽。
而且还能让陶瓷的表面更光滑，摸起来舒服极了。
还有哦，纳米材料能让陶瓷有一些特别的功能。
比如有的陶瓷加了纳米材料后，可以抗菌。
就像有一群小卫士在保护着陶瓷，不让细菌靠近。
这样我们用这种陶瓷装食物就会更卫生。
我听说有个地方生产的陶瓷杯子，就是用了纳米材料。
那个杯子特别轻，拿在手里就像拿着一片羽毛一样。
而且杯子还能保温，把热水倒进去，很长时间都不会凉。
再比如说，有些陶瓷地砖用了纳米材料后，变得很防滑。
就像给地面穿上了一双不会滑倒的鞋子。
这样我们在地上走的时候就会更安全。
总之，纳米材料在陶瓷方面的应用可多啦！它能让陶瓷更坚硬、更漂亮、更有功能。
以后我们会看到更多用纳米材料做的陶瓷，它们会让我们的生活变得更加美好。
功能陶瓷纳米材料的表征技术及应用
功能陶瓷纳米材料的表征技术及应用近年来，随着人类对材料科学和纳米技术的深入研究，功能陶瓷纳米材料作为一类具有特殊性能的新型材料，引起了广泛关注。
为了更好地理解和应用这些功能陶瓷纳米材料，科学家们开发了各种表征技术，使我们能够揭示材料的特性和性能。
在本文中，我们将探讨功能陶瓷纳米材料的表征技术及其应用。
功能陶瓷纳米材料是由陶瓷材料制备而成的纳米尺度材料。
与传统的陶瓷材料相比，功能陶瓷纳米材料具有更高的比表面积、更强的强度和更好的电、磁、光、热等性能。
这些特殊的性能使得功能陶瓷纳米材料在许多领域都有广泛的应用。
在功能陶瓷纳米材料的表征中，传统的物理化学分析方法对于表征材料的组成、结构和性能仍然非常重要。
例如，X射线衍射（XRD）可以用于分析材料的晶体结构，扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）可以提供材料的形貌和内部结构信息。
此外，拉曼光谱、红外光谱等谱学方法也常用于研究功能陶瓷纳米材料的化学成分和结构特性。
同时，随着纳米技术和材料科学的发展，许多新颖的表征技术也应用到了功能陶瓷纳米材料研究中。
例如，原子力显微镜（AFM）可以提供纳米尺度的表面拓扑结构信息，在研究材料的力学性能和表面性能方面具有重要作用。
电子能谱法（XPS、AES）可以提供材料的表面化学成分以及电子态信息。
热重分析（TGA）和差示扫描量热仪（DSC）可用于研究材料的热稳定性和热性质。
磁性测量系统（VSM）则可以测定材料的磁性能。
这些新颖的表征技术使得我们能够更深入地了解功能陶瓷纳米材料的特性和性能。
功能陶瓷纳米材料在许多领域具有广泛的应用潜力。
其中，电子器件领域是应用功能陶瓷纳米材料最为广泛的领域之一。
例如，氧化铝纳米粒子在电子器件中具有良好的绝缘性能和热稳定性，可以应用于电介质材料和微电子组件。
钨酸钡纳米材料在可见光催化剂和光电催化剂中有着重要的应用，可以利用其对可见光的高吸收率和良好的催化活性实现水资源的可持续利用。
纳米陶瓷材料ppt课件
纳米陶瓷材料的应
04
用领域
航空航天领域
飞机发动机部件
纳米陶瓷材料具有优异的耐高温 性能，可用于制造飞机发动机的 部件，如涡轮叶片、燃烧室等。
轻量化结构材料
纳米陶瓷材料具有较低的密度和良 好的力学性能，可用于制造轻量化 的结构材料，如飞机框架、机身等 。
隐身材料
纳米陶瓷材料可以吸收电磁波，用 于制造隐身材料，如隐形飞机的外 壳、雷达吸收层等。
抗疲劳性
由于其纳米级的结构，使 得陶瓷材料在承受反复应 力时具有更高的抗疲劳性 。
热学性能
高热导率
纳米陶瓷材料具有很高的热导率 ，使其在高温环境下保持稳定的 热性能。
抗热冲击
由于其微小的热容量，使得纳米 陶瓷材料在经历快速温度变化时 不易破裂。
光学性能
透明性
某些纳米陶瓷材料具有优秀的透明性 ，可与玻璃相媲美。
汽车工业领域
发动机部件
纳米陶瓷材料可用于制造汽车发 动机的部件，如活塞、气缸套、
涡轮增压器等。
轻量化结构材料
纳米陶瓷材料可用于制造轻量化 的汽车结构材料，如刹车片、离
合器片等。
耐磨材料
纳米陶瓷材料具有较好的耐磨性 能，可用于制造汽车零部件，如
轴承、齿轮等。
能源领域
燃料电池
纳米陶瓷材料可以作为燃料电池的隔膜材料，提 高燃料电池的性能和寿命。
拓展应用领域及市场
总结词
纳米陶瓷材料具有广泛的应用前景，需要拓 展新的应用领域和市场。
详细描述
纳米陶瓷材料具有优异的物理、化学和机械 性能，使其在许多领域具有潜在的应用价值 。未来需要加强研究和开发，发掘新的应用 领域和市场，并推动纳米陶瓷材料的商业化 应用。
加强基础研究及理论探索
纳米陶瓷材料
纳米陶瓷材料
纳米陶瓷材料是一种具有微观纳米结构的陶瓷材料，其特点是颗粒尺寸在纳米
级别，通常小于100纳米。
由于其特殊的结构和性能，纳米陶瓷材料在材料科学领域备受关注，并在多个领域得到了广泛应用。
首先，纳米陶瓷材料具有优异的力学性能。
由于其颗粒尺寸较小，纳米陶瓷材
料具有更高的强度和硬度，这使得它在制备高强度、高硬度的陶瓷制品时具有独特的优势。
例如，纳米陶瓷材料可以用于制备耐磨材料，如陶瓷刀具、陶瓷轴承等，其耐磨性能明显优于传统陶瓷材料。
其次，纳米陶瓷材料还具有优异的化学稳定性和耐高温性能。
由于其纳米级颗
粒尺寸和特殊的结构，纳米陶瓷材料表面积大，表面活性高，因此具有较强的化学反应活性。
同时，纳米陶瓷材料也具有较高的热稳定性，能够在较高温度下保持稳定的物理和化学性质。
这使得纳米陶瓷材料在高温环境下的应用具有广阔的前景，例如在航空航天、汽车发动机等领域有着重要的应用价值。
此外，纳米陶瓷材料还具有优异的光学性能和电学性能。
由于其微观纳米结构，纳米陶瓷材料对光的吸收、散射和透射等过程表现出特殊的性能，因此在光学器件、光学涂料等领域有着广泛的应用。
同时，纳米陶瓷材料也具有较高的电学性能，可以用于制备高性能的电子器件和电子陶瓷材料。
总的来说，纳米陶瓷材料具有独特的微观结构和优异的性能，因此在材料科学
领域具有广阔的应用前景。
随着纳米技术的不断发展和完善，相信纳米陶瓷材料在未来会有更多的突破和创新，为人类社会的发展进步带来更多的惊喜和机遇。
纳米陶瓷课件
力时可产生变形而表现出一定的韧性。如室温下
的纳米 TiO2陶瓷表现出很高的韧性，压缩至原长
度的 1/4 仍不破碎。
? 3、超塑性
?
纳米陶瓷在高温下具有类似与金属的超塑性，
纳米 TiO2 陶瓷在室温下就可发生塑性形变，在
180℃下塑性形变可达100%。
? 4、烧结特性
?
纳米陶瓷材料的烧结温度比传统陶瓷材料
纳 米 陶 瓷 灯 泡 纳米陶瓷刀具
陶瓷纳米节能灯
纳米陶瓷轴承风扇
? 1、高强度
?
纳米陶瓷材料在压制 烧结后 其强度比普通
陶瓷材料高出 4~5倍 ，如在100℃下 纳米 TiO2
陶瓷的显微硬度为13000KN/mm2，而普通 456) 陶
瓷的显微硬度低于2000KN/mm2。
? 2、高韧性
?
纳米陶瓷由于其晶粒尺寸小至纳米级，在受
纳米陶瓷轴承（NCB）的风扇：耐高温，纳米级的 粒子润滑剂性能好， 寿命成倍延长。防止温度过 高而卡住轴心的现象
富士 康 全 世 界 第 一 款 纳 米 陶 瓷
7、航空领域
1、纳米陶瓷粉体新的制备方法和工艺条件的研究与开 发；开发高效率、低成本的制备技术；
2、应用方面，智能化敏感陶瓷元件计算机用光纤陶瓷 材料、计算机硬盘和高稳定性陶瓷电容器；
制备方法
凝聚相合成（溶胶一凝胶法）
是指在水溶液中加入有机配体与金属 离子形成配合物，通过控制PH值、反应 温度等条件让其水解、聚合，经溶胶→ 凝胶而形成一种空间骨架结构，再脱水 焙烧得到目的产物的一种方法。此法在 制备复合氧化物纳米陶瓷材料时具有很 大的优越性。凝聚相合成已被用于生产 小于10nm的SiO2、Al2O3和TiO2纳米物领域 ? 3、更坚硬的切削工具 ? 4、抗菌 ? 5、高灵敏度的传感器 ? 6、汽车工业 ? 7、航空领域
纳米功能材料陶瓷
二、 先进陶瓷的制备
• 陶瓷研究已从微米陶瓷向纳米陶瓷方向发展。 • 纳米陶瓷是指晶粒尺寸，晶界宽度，第二相分布， 气孔尺寸，缺陷尺寸均处在100nm及其以下的一 种陶瓷材料。 • 制备纳米陶瓷时很重要的一个问题是避免团聚， 无团聚的均匀纳米粉体是制备纳米陶瓷的必要前 提， • 常用的纳米粉体制备方法包括：共沉淀法、共沸 蒸馏法、水热法、热喷射法，溶胶-凝胶法、沉淀 水解法、溶剂萃取法、高温热解法、碳热还原反 应法、自蔓延燃烧法、热等离子法..... • 纳米陶瓷的制备过程主要包括成型和烧结两步。
7.0%
6.0% 12.0% 4.0% Thick LED film
chips
Electrical& electronic devices 71.0% SMD
2008年度对新型功能器件的市场需求示意图
14
15
三、功能陶瓷的发展趋势
1 、总体发展趋势
l）小型化／微型化: ★ 随着移动通信和卫星通信尤其是近两年来蓝牙、WAP 、GPS 等技术的 迅速发展，在硬件上对器件小型化／微型化的要求越来越迫切; ★ 小型化／微型化（包括片式化）是目前元器件研究开发的一个重要目标, 实现小型化／微型化的基础在于提高陶瓷材料的性能和发展陶瓷纳米晶 技术和相关工艺。 2）高频化与频率系列化: ★ 数字化技术的核心是将各种信息变成脉冲编码信号，为了获得足够的带 宽和处理速度，要求较高的工作频率。目前商品化的CPU 时钟频率最 高可达2~3 GHz 。移动通信所使用的频率也在不断升高：以模拟信号的 调制为主要特征的第一代移动通信所用的频段在800~900 MHz ，以数 字信号为主要特征的第二代移动通信所用的频段则为900 MHz~1.8 GHz ★ 寻找具有良好高频特性以及系列化工作频率的功能陶瓷材料是目前新型 电子元器件领域的一个研究热点。
纳米陶瓷
2014-11-22
送测数据
测试项目
耐电压测试
测试电压
3,000VAC
结果
通过
耐电阻测试
通过
导热系数测 试
厚度 ( mm )
密度 ( g/cm3 )
热扩散系数 ( mm2/s )
比热 ( j/g. k )
导热系数 ( W/m. k )
#1
1.1
2.586
16.77
0.872
37.816
#2
1.1
2.602
15.505
0.892
35.987
2014-11-22
介层架构比较
传统设计—介层 热传导系数（W/mK） 铝基板 1.1~2
公司设计—介层 热传导系数（W/mK） 绝缘导热层 46.12 （详细如下页）
介层导热胶
散热铝材
0.8~1
201~237
无
散热铝材 201~237
2014-11-22
目前市场上常规电路基板特性
2014-11-22
纳米陶瓷导散热材料简介
MCS复合陶瓷基板是将陶瓷涂料直接涂层在铝型材基板 上制作成的导散热材料 MCS（Multi Ceramic Substrates ）亦称为复合陶瓷基 板，此材料可直接用在要导热降温的物体表面，具有高 效、薄层、装饰、防水、防火、仿腐、绝缘等多种点， 它能快速传导物体热量，耐温高度在-50 300C，利用辐 射传导热能并降低物体表面和内部温度，散热降温功效 可明确提高，而热度被快速传导出去系统的耗电量也会 低于以往，真正达到环保节能减碳，在爱护地球、维护 生态的的前提目标下亦能向前逐步落实。 MCS为环保材料，无毒、无污染，其化学特性于高温环 境下稳定性好，在当今LED节能灯迅速发展的趋势下， 降低LED灯具造价成本和延长使用寿命是一大课题，其 中快速导热降温又能有助于LED灯发展，只要将LED灯珠 产生之热源能有效导出，就可延长灯珠的使用寿命，亦 可将LED整体性能提升。
纳米陶瓷材料ppt课件
利用纳米陶瓷材料的耐磨、耐高温和绝缘性能，应用于汽车发动 机、刹车片和传感器等领域。
能源领域
利用纳米陶瓷材料的优异电学性能，应用于太阳能电池、燃料电 池和超级电容器等新能源领域。
加强纳米陶瓷材料的基础研究
深入研究纳米陶瓷材料的制备原理和工艺控制
探索更高效、环保的制备方法和工艺参数，为大规模生产和应用提供技术支持。
药物载体
纳米陶瓷材料可用于药物载体，通过控制药物释放速度和靶向作用，实现药物的定向输送 和治疗。
医学诊断
纳米陶瓷材料可用于医学诊断试剂的标记和分离，提高检测灵敏度和特异性，如免疫分析 、核酸检测等。
05
纳米陶瓷材料的未来展望
提高纳米陶瓷材料的性能
增强韧性
通过优化制备工艺和添加增韧剂 ，提高纳米陶瓷材料的韧性，使 其在承受冲击和压力时不易破裂 。
机械合金化法
原理
通过高能球磨将陶瓷粉末与金属粉末混合并进行 机械合金化，制备出纳米复合材料的方法。
优点
可制备出具有优异力学性能和抗氧化性能的纳米 复合材料，且工艺简单、成本低。
缺点
球磨过程中容易引入杂质和缺陷，影响材料的性 能。
04
纳米陶瓷材料的应用实例
在航空航天领域的应用
高强度与轻量化
纳米陶瓷材料具有高强度和轻量化的特点，适用于航空航 天器的结构部件，如发动机部件和机身材料，可有效减轻 整体重量，提高飞行性能。
耐高温性能
纳米陶瓷材料具有出色的耐高温性能，能够在高温环境下 保持稳定的物理和化学性质，适用于航空发动机的耐高温 部件。
抗氧化和抗腐蚀性能
纳米陶瓷材料具有优异的抗氧化和抗腐蚀性能，能够抵抗 极端环境下的氧化和腐蚀作用，提高航空航天器的使用寿 命。
无机功能材料
世界上的材料分为两大类，一类为结构材料，如黄沙、石子；一类为功能材料，如磁性材料、超导材料。
现在人们发现，一些结构无机材料，加工到纳米级后，也成了功能材料，具有与原来材料完全不同的特性。
如：铜不导电了、塑料导电了、陶瓷打不碎了。
它们的声、光、电、热、磁和乃至化学性质都发生了变化，出现了特异的表面效应、体积效应、量子小尺寸效应与隧道效应。
而且，有的还富有辐射、吸收、杀菌、吸附等许多新特性，具有新的功能，可以用于改造人类的生产与生活材料是现代文明社会的物质基础。
材料科学是人类文明社会发展的主要动力之一。
新材料、新效应、新器件、新应用的出现，都将推动科学技术的发展，产生新的工业革命，促进社会的变革。
对材料科学的研究和对材料应用的水平标志着人类文明进步的程度。
同时，随着人类社会的进步、科学技术的发展，人们对生活质量的要求不断提高，对材料也提出了更高、更加苛刻的要求。
如何满足人类发展需要，提供出高质量的带有多种功能的优秀材料，是摆在每个从事材料科学技术研究工作者必须应答的挑战。
这也是科学与技术研究领域中倍受关注的核心问题。
目前所用的材料制备方法大多是对目的产物的结构、性质无法预测，完全依靠经验与直觉。
产物的特性和功能也常是单一的。
此外，还有很少考虑到材料的制备过程中和材料功能的使用过程中对生态环境及社会的影响。
显然，利用现有的单一方法制备能够满足生态环境及社会的需求，并具有优异特性的多功能材料是不合适的。
本项研究主要是综合考虑经济发展、生态保护和社会进步各方面的影响，把研究内容分成以下两部分。
第一部分在可持续发展科学的大前提下，考虑如何确定一个化学品或一个化学过程是否是绿色的，对生态环境有何影响；原料是否是得到了合理有效的利用，是否可再生，综合考虑对经济和社会发展等多方面有何影响，从而提出绿色化学评估的初步建议。
第二部分以组合形式充分利用低温熔盐、水热和Sol-Gel方法，结合超分子化学、晶体工程、主-客体化学、自组装和模板效应等手段，力求在低温或溶液中使反应物在分子态尺寸上进行可控制的一步反应，经过生成前驱物或中间体，最后生成具有指定组成、结构、物相或形貌、带有特定功能的材料。
纳米陶瓷
二、表面效应 纳米微粒尺寸小，表面积大，位于表面的原子 占相当大的比例。随着粒径减小，表面积急剧变大， 引起表面原子数迅速增加，粒子活性随之增加。 三、量子尺寸效应
当粒子尺寸下降到最低时，费米能级附近的电 子能级发生了由准连续变为离散能级的现象，即能 级发生分裂。
上述三个效应是纳米微粒与纳米固体的基本特 性。它使纳米微粒和纳米固体呈现出许多奇异的物 理、化学性质，出现了一些“反常现象”。 如：金属为导体，但纳米金属微粒在低温下呈 现绝缘性；当粒径为十几纳米时，氮化硅组成纳米 陶瓷时电阻变小；化学惰性的金属铂制成的纳米微 粒后即成为活性很高的催化剂。
稀土氧化物巨磁阻材料是指在外加磁场下，材料 电阻极大下降的一类稀土锰氧化物。 Jin等人利用脉冲激光沉积结合热处理在LaAlO3单 晶基体上制得La-Ca-Mn-O单晶薄膜，其磁阻比为 100 000%。
R R0 RH 磁阻比定义： CMR R R H H
R0为零外加磁场下的电阻，RH为外加磁场下的电 阻。
碳 纳 米 管 显 微 结 构
碳 纳 米 管 立 体 结 构 想 像 图
1.导电性
CNT导电性的显著特点是其不确定性。虽 然石墨是电的良导体，但CNT导电性会随着其 结构改变而改变，它可能是半导体，也可能是 导体，甚至可能是超导体。 2.场致发射特性 场致发射电流密度的值越大，表明材料场 致发射能力越强，如果将其制成显示器或发光 器件，其亮度就越大。场致发射电流密度越稳 定，表明其发射性能的稳定性和可靠性越好。 而CNT及其阵列——薄膜的场致发射特性正好 具有上述特点。其电流密度高达1A/cm2，相比 之下金属Mo微尖的电流密度在1×10-3 A/cm2左 右，整整低了3个数量级。
纳米陶瓷的成形
纳米陶瓷成形过程中，为了提高坯体密度，通常有 以下几种方法。 干法成形： （1） 连续加压成形。第一次加压导致软团聚体的破 碎。第二次加压导致颗粒的重排，使颗粒之间很好的 接触。 （2） 脉冲电磁力成形。 （3） 超高压成形。
功能无机材料课件 纳米陶瓷
纳米陶瓷的应用：
1、应用于提高陶瓷材料的机械强度
短片
结构陶瓷是以强度、刚度、韧性、耐磨性、 硬度、疲劳强度等力学性能为特征的材料。
用纳米陶瓷粉体制备的陶瓷材料能有效减 少材料表面的缺陷，获得形态均一和平滑的表 面，能增强界面活性，提高材料单晶的强度， 还能有效降低应力集中，减少磨损,特别是可以 有效提高陶瓷材料的韧性。
2、应用于提高陶瓷材料的超塑性
只有陶瓷粉体的粒度小到一定程度才能在陶 瓷材料中产生超塑性行为， 原因：晶粒的纳米化有助于晶粒间产生相对 滑移,使材料具有塑性行为。
3、应用于制备电子(功能)陶瓷
纳米陶瓷粉体广泛地用于制备电子陶瓷。 原因：在于陶瓷粉体晶粒的纳米化会造成晶界 数量的大大增加，当陶瓷中的晶粒尺寸减小一个 数量级,则晶粒的表面积及晶界的体积亦以相应的 倍数增加
纳 米 陶 瓷 的 定 义
纳米陶瓷是指显微结构中，晶粒、晶界 以及它们之间的结合都处于纳米尺寸水平 的陶瓷材料。包括晶粒尺寸、晶界宽度、 第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸都是纳 米级。 由于纳米陶瓷的晶粒细化，晶界数量大幅 度增加，可使材料的韧性和塑性大为提高， 并对材料的电学、热学、磁学、光学等性 能产生重要的影响，甚至出现许多特殊的 物理与化学性质。 。
这些都确认了纳米陶瓷材料存在着拉伸超塑性。
4、扩散与烧结特性 纳米陶瓷材料的烧结温度比传统陶瓷材料约低600℃， 烧结过程也大大缩短。 例如：12 nm的TiO2粉体，不加任何烧结助剂，可以 在低于常规烧结温度 400-600℃下进行烧结，同时陶瓷的 致密化速率也迅速提高。 合理控制烧结的条件，可获得晶粒分布均匀的纳米陶 瓷块体。 原因：纳米陶瓷材料存在大量界面，这些界面为原子提供 了短的扩散途径。不仅使烧结时间缩短，也使得烧结温度 下降。
材料科学前沿之功能陶瓷优秀课件
Various effects in materials
INPUT
Material Device
OUTPUT
OUTPUT INPUT ELEC. FIELD MAG. FIELD STRESS HEAT LIGHT
CHARGE
MAGNETI STRAIN
CURRENT
侧重于高技术和军事工程，在水声、电光、光电子、红外技 术和半导体封装等领域处于优势。 韩国：近年来在电子陶瓷领域发展迅速，引人注目。
材料科学前沿之功能陶瓷优秀课件
二、功能陶瓷的研究现状
1．装置陶瓷 1）主要包括用于电子技术、微电子技术和光电子技术中起电
绝缘作用的陶瓷装置零件、陶瓷基片以及多层陶瓷封装等。 2）装置陶瓷是功能陶瓷中市场份额最大的一类材料，大体上
2） 微波介质陶瓷的主要性能要求是：适当的介电常数、高Q 值（低介 电可损分耗为）五和类近：零谐振温度系数f。根据其性能与用途，微波介质陶瓷
①超低损耗类。主要是钡基复合钙钛矿陶瓷，其性能指标为=20~30，
在10GHz时，Q 信。
>
20000，-5×10-6
<f
<
5×10-6
/℃，主要用于卫星通
②合中钙介钛电矿常陶数瓷类，。其包性括能B指aT标i4O为9、=B30a~2T40i9O，2在0、4(GZHr,Szn时)T, QiO>4及5部00分0，钡-基复 10×10-6 < f < 10×10-6 /℃，主要用于卫星通信及移动通信基站。
★随着电子整机向数字化、高频化、多功能化和薄、轻、小、便携式 的方向发展，压电陶瓷器件也在向片式化、多层化和微型化方向发 展。
★近年来，包括多层压电变压器、多层压电驱动器、片式化压电频率 器件、声表面波（SAW）器件等一些新型压电陶瓷器件不断研制成 功，并得到应用。
陶瓷纳米材料
陶瓷纳米材料陶瓷纳米材料是一种具有微观纳米结构的陶瓷材料，其具有优异的力学性能、化学稳定性和热稳定性。
纳米陶瓷材料的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、气相沉积法、固相反应法等。
这些方法可以控制材料的晶粒尺寸和分布，从而调控材料的性能。
陶瓷纳米材料具有许多优异的性能，其中包括高硬度、高强度、高韧性、高耐磨性、高抗氧化性等。
这些性能使得纳米陶瓷材料在各种工业领域有着广泛的应用。
例如，在机械制造领域，纳米陶瓷材料可以用于制造高性能的刀具、轴承等零部件；在电子领域，纳米陶瓷材料可以用于制造高性能的电子器件；在化工领域，纳米陶瓷材料可以用于制备高性能的催化剂等。
除了上述优异的性能外，纳米陶瓷材料还具有一些特殊的性能。
例如，纳米陶瓷材料具有尺寸效应和界面效应，使得其性能具有特殊的优势。
此外，纳米陶瓷材料还具有特殊的光学性能和磁学性能，这些性能使得纳米陶瓷材料在光学器件、磁学器件等方面有着广泛的应用前景。
然而，纳米陶瓷材料也面临着一些挑战。
例如，纳米陶瓷材料的制备方法相对复杂，生产成本较高；纳米陶瓷材料的加工难度较大，制造工艺相对困难。
此外，纳米陶瓷材料在实际应用中还存在一些问题，例如易团聚、易氧化等。
为了克服这些问题，科研人员正在不断努力。
他们致力于开发新的制备方法，提高纳米陶瓷材料的制备效率和降低生产成本；他们致力于改进加工工艺，提高纳米陶瓷材料的加工性能；他们致力于研究纳米陶瓷材料的表面改性和稳定性改进，以提高其在实际应用中的性能表现。
总的来说，纳米陶瓷材料具有广阔的应用前景，但同时也面临着一些挑战。
随着科技的不断发展，相信这些问题都将会得到有效解决，纳米陶瓷材料的应用领域将会更加广泛，性能将会更加优异。
纳米陶瓷概述
表面效应
纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面 原子数与总原子数之比随粒径的变小而急 剧增大后所引起的性质上的变化。由于纳 米粒子表面原子数增多，带来表面原子配 位数不足，使之具有很高的表面化学活性。
体积效应
由于纳米粒子体积极小，所包含的原子数很 少，因此，许多现象如与界面状态有关的 吸附、催化、扩散、烧结等物理、化学性 质将显著与大颗粒传统材料的特性不同， 就不能用通常有无限个原子的块状物质的 性质加以说明，这种特殊的现象通常称之 为体积效应。
尺寸效应
• 颗粒尺寸变小引起的宏观物理性质的变化 称为尺寸效应。随着纳米微粒尺寸的减小。 与体积成比例的能量亦相应降低。当体积 能与热能相当或更小时。会发生强磁状态 向超顺磁状态转变：当颗粒尺寸与光波的 波长、传导电子德布罗意波长、超导体的 相干长度或投射深度等物理特征尺度相当 或更小时，会产生光的等离子共振频率、 介电常数与超导性能的变化。
• ④探索纳米材料不同于常规材料的特殊性 能。
• 第二阶段(1990—1994年)，人们关注的热点 是如何利用纳米材料奇特的物理、化学和 力学性能，设计纳米复合材科。
• 第三阶段(1994年到现在)，纳米组装体系、 人工组装合成的纳米结构的材料体系越来 越受到人们的关注。纳米陶瓷是纳米材料 的重要组成部分，纳米陶瓷的发展基本上 和与纳米材料同步进行的。
纳米陶瓷
概述
• 纳米陶瓷的定义 • 纳米陶ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的发展
纳米陶瓷定义
• 纳米陶瓷是指陶瓷材料的显微结构中，晶 粒、晶界以及它们之间的结合都处于纳米 尺寸水平。包括晶粒尺寸、晶界宽度、第 二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸都是纳米 级。 • 由于纳米陶瓷的晶粒细化，晶界数量大幅 度增加，可使材料的韧性和塑性大为提高， 并对材料的电学、热学、磁学、光学等性 能产生重要的影响。