生活中的陶瓷材料及运用

生活中的陶瓷材料及应用

姓名：学号：专业：班级：2011级01班

【摘要】随着社会的进步，人们对材料的要求也越来越高，这种表现不仅表现在对科学研究领域，也表现在人们的日常生活当中。材料的进步很大程度上推动了社会的进步，而社会的需求反过来也有力的推进了材料科学的发展。拿陶瓷材料来说，陶瓷材料已经贯穿了人类的历史，并且随着历史不停的发展，在材料科学领域崭露头角。

【关键字】陶瓷；材料；发展；应用

说到陶瓷，首先我们先要了解什么是陶瓷？陶瓷材料又是什么？原来的陶瓷就是指陶器和瓷器的通称。也就是通过成型和高温烧结所得到的成型烧结体。传统的陶瓷材料主要是指硅铝酸盐。刚开始的时候人们对硅铝酸盐的选择要求不高，纯度不大，颗粒的粒度也不均一，成型压强不高。这时得到陶瓷称为传统陶瓷。后来发展到纯度高，粒度小且均一，成型压强高，进行烧结得到的烧结体叫做精细陶瓷。

接下来的阶段，人们研究构成陶瓷的陶瓷材料的基础，使陶瓷的概念发生了很大的变化。陶瓷内部的力学性能是与构成陶瓷的材料的化学键结构有关，在形成晶体时能够形成比较强的三维网状结构的化学物质都可以作为陶瓷的材料。这重要包括比较强的离子键的离子化合物，能够形成原子晶体的单质和化合物，以及形成金属晶体的物质。他们都可以作为陶瓷材料。其次人们借鉴三维成键特点发展了纤维增强复合材料。更进一步拓宽了陶瓷材料的范围。因此陶瓷材料发展成了可以借助三维成键材料的通称陶瓷材料可以分为两大类，一类是传统的陶瓷材料，另一类是近代的新型陶瓷材料它们都在人们的日常生活中有着重要的作用。

中国人早在约公元前8000－2000年（新石器时代）就发明了陶器。陶瓷材

料大多是氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等。常见的陶瓷材料有粘土、氧化铝、高岭土等。陶瓷材料一般硬度较高，但可塑性较差。除了在食器、装饰的使用上，在科学、技术的发展中亦扮演重要角色。陶瓷原料是地球原有的大量资源黏土经过淬取而成。而粘土的性质具韧性，常温遇水可塑，微干可雕，全干可磨；烧至

700度可成陶器能装水；烧至1230度则瓷化，可完全不吸水且耐高温耐腐蚀。

其用法之弹性，在今日文化科技中尚有各种创意的应用。

传统陶瓷与现代陶瓷中国传统习惯上，常常以红色代表吉祥与富贵，而且釉里红的呈色稳重，敦厚，既壮丽，又朴实，这都是深受人们喜悦乐用的因素。烧成后的特点是沉着，热情。这些在日常生活用品中都随处可见。

新型的陶瓷材料是比传统陶瓷材料更加优异的新一代陶瓷材料。主要以高纯、超细人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制工艺烧结而制成。其成分主要为氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等。由于陶瓷材料的重要性，现代出现了陶瓷工程学。陶瓷工程是使用无机非金属材料制造物体的科学技术。陶瓷工程的研究范围包括对原材料的提纯、对需要的化学成分的研究和生产以及对产物的结构、成分和性质的研究。根据用途不同，特种陶瓷材料可分为结构陶瓷、工具陶瓷、功能陶瓷。

陶瓷材料特性使其能够在材料工程、电子工程、化学工程以及机械工程中得到很多应用。由于通常陶瓷非常耐热，他们可以用于很多金属和聚合物无法胜任的地方，再加上陶瓷在电性能、化学性能、光学性能上的特性，使陶瓷材料在工业中有广泛的应用。

在航空航天方面,美国航空航天局的航天飞机上就使用了陶瓷隔热瓦，它可

以保护航天飞机以及未来的超音速空天飞机免受重入地球大气层时与空气摩擦产生的高热的伤害。

在生物医学方面，新型陶瓷材料可以用来制造人工骨骼，比如牙科中应用的假牙。羟基磷灰石是一种天然的骨骼矿物成分，这种物质可以通过一些生物和化学原料合成，而且可以制成陶瓷材料。使用这些材料制成的骨科植入物可以更好地与骨骼和身体里的其他组织结合，而不会产生排异反应和炎症。大多数的羟基磷灰石陶瓷都是多孔的，缺少足够的机械强度，因此经常被用于作为金属涂层，以使其与骨骼结合的更紧密，或者作为骨骼的填充物。他们也可以用作骨科的塑料螺丝的填充物，以减轻炎症，同时使塑料的骨科材料更容易吸收。目前的工作是通过生产致密的纳米级结晶羟基磷灰石陶瓷材料使它们更加结实，达到能够应用于骨科的需要承受重量的设备的标准，这样就可以使用虽然是合成的但是天然存在于骨骼中的矿物质来替代外来的金属和塑料骨科制品了。对这些陶瓷进行研究的终极目标是让他们可以替代骨骼，或者让它们结合胶原蛋白来合成骨骼。

在电子行业方面，新型陶瓷材料可以用来制造电容器，换能器。同时还可以用于集成电路的封装。

在光学行业，新型陶瓷材料可以用于制造光纤，光交换机，激光放大器，透镜，红外热追踪设备等。

在汽车行业，新型陶瓷可以用于制造汽车的发动机。二十世纪八十年代早期，丰田对一种绝热的陶瓷发动机进行了研究。这种发动机可以在超过3300 °C的

温度下工作。陶瓷发动机不需要冷却系统，因此可以减轻很大一部分重量，从而提高了燃料使用效率。而且根据卡诺热机定理，燃料效率也会随着温度的升高而升高。

陶瓷材料的发展随着人类的发展不停的进行着，尤其是在近几年，陶瓷材料对社会的各个方面都有着深远的影响。陶瓷材料的潜力是巨大的，相信陶瓷材料在未来会给我们带来更多的惊喜。

【相关文献】

.1.大连理工大.无机化学.第2版。北京：高等教育出版社，1992

2.周工度编著。结构和物性（化学原理的应用）。北京：高等教育出版社，

1993