几种功能陶瓷材料的研究与发展现状

合集下载

功能陶瓷材料研究进展概述

功能陶瓷材料研究进展概述

功能陶瓷材料研究进展概述功能陶瓷材料是一类重要的材料,具有广泛的应用前景。

本文将概述近年来功能陶瓷材料研究的进展。

1.传统陶瓷材料的发展陶瓷材料是最早被人类应用的材料之一。

近年来,传统陶瓷材料在材料学领域得到了广泛研究和应用。

其中,氧化物陶瓷材料是最常见的,例如氧化铝、二氧化锆以及氧化钛等。

这些材料具有良好的耐磨性、高温稳定性和机械强度,因此广泛应用于机械、电子等领域。

2.新型陶瓷材料的研究除了传统陶瓷材料外,功能陶瓷材料也被广泛研究。

这些材料的特点是具有特殊的功能性能,例如导电、磁性、光学等。

下面是一些新型功能陶瓷材料的介绍。

① 压电陶瓷压电陶瓷具有压电效应,即在外加电场下产生应变,也可以在施加压力时产生电场。

这种材料被广泛应用于传感器、执行器、控制器等领域。

② 透明陶瓷透明陶瓷是在高温下制备的无机非金属材料,具有良好的透明性和机械强度。

这种材料被广泛应用于光学、探测器、太阳能电池等领域。

③ 磁性陶瓷磁性陶瓷是由铁氧体等磁性物质制成的陶瓷材料,具有良好的软磁性、硬磁性和电磁性能。

这种材料被广泛应用于电气、通信等领域。

④ 生物陶瓷生物陶瓷是一种在生物医学领域广泛应用的材料。

这些材料可以用于骨修复和再生,包括人工骨、人工关节、牙科修复等。

为了制备出具有特殊功能性能的陶瓷材料,研究人员开发了多种制备技术。

例如:① 热等静压法(Hot Isostatic Pressing,HIP)。

HIP是一种高温高压处理技术,可以使陶瓷材料结构更加均匀。

这种方法制备的材料具有宽广的工作压力范围和高耐用性。

② 生物成骨技术(Bone Ingrowth Technology,BIT)。

BIT是一种用于制备生物陶瓷材料的方法,能够促进骨细胞的生长和骨组织的再生。

③ 溶胶-凝胶法(Sol-Gel Process)。

这种方法可以用于制备不同种类的陶瓷材料。

这种制备技术的优点是可以用于薄膜的制备和大面积的陶瓷制备。

4.结论功能陶瓷材料是一类非常重要的材料,具有广泛的应用前景。

高性能陶瓷材料的研究与应用

高性能陶瓷材料的研究与应用

高性能陶瓷材料的研究与应用高性能陶瓷材料是一种具有优异性能的新型材料,在现代工业与科技领域广泛应用。

相较于传统金属材料,高性能陶瓷材料具有更高的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、高温稳定性等特点,在诸如轨道交通、能源、电子工业等领域有着广泛的应用前景。

一、高性能陶瓷材料的研究现状目前,高性能陶瓷材料的研究已相当成熟,其中较为著名的是氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。

这些陶瓷材料在化学稳定性、硬度、热稳定性等方面具有优异性能,因此被广泛地应用于一些特殊领域中。

氧化铝陶瓷具有高强度、高硬度、良好的磨损性能和低温度热膨胀性能,因此在制造精密陶瓷、刀具、球轴承等方面有着广泛的应用。

氮化硅陶瓷在高温、高压、高速、高功率等极端环境下表现出优异性能,广泛应用于耐磨、切割、研磨等领域。

碳化硅陶瓷的硬度和强度较高,对于耐高温、耐化学腐蚀、耐磨损等性能需求较高的领域有广泛应用。

二、高性能陶瓷材料的应用领域1. 轨道交通高铁列车的轮轴承重量是极其重要的,轴承采用的材料必须具有高强度、高硬度、抗磨损、耐高温等特点。

因此,高性能陶瓷材料在轨道交通领域的应用越来越广泛。

氮化硅陶瓷轴承广泛用于高速列车轮轴承,它具有高硬度、高耐腐蚀、高高温稳定等特点,能够在高速列车载重严重、高速运行情况下发挥优异性能。

2. 能源高性能陶瓷材料被广泛应用于风电机组、燃气轮机、火电机组等能源设施中。

其中,氮化硅陶瓷的高温稳定性能和电绝缘性能非常适合用于制造燃气轮机叶片,可有效提高燃气轮机的工作效率和使用寿命;碳化硅陶瓷的高强度、高硬度、高温稳定性能能够延长燃气轮机的使用寿命;氧化铝陶瓷则广泛应用于使用寿命相对短的火电机组内部部件中,如喷油嘴、喷气嘴等。

3. 电子工业高性能陶瓷材料在电子工业领域也有着广泛的应用。

硅基、氮化硅、氧化铝、碳化硅等陶瓷材料在集成电路、微电子器件等方面有着广泛的应用和重要作用。

此外,这些陶瓷材料也广泛用于声音、光电、电磁等部件的制造。

功能陶瓷研究报告

功能陶瓷研究报告

功能陶瓷研究报告
功能陶瓷研究报告
一、研究背景
功能陶瓷是应用于特定功能领域的一类材料。

其主要具有耐高温、耐腐蚀、高密度、高硬度、高强度、低热膨胀系数、良好的绝缘性能、高压电效应、压电效应、磁学效应等特殊性质,广泛应用于航空、航天、电子、通信、电力、化工、医疗、环保等领域。

二、研究现状
功能陶瓷的研究和应用已经有几十年的历史,目前国内外的研究
重点主要集中在以下几个方面:
1.制备工艺:包括粉末合成、成型技术、烧结工艺等。

其中,钙
钛矿陶瓷、氧化铝、氮化硅、碳化硅等是目前研究和应用较为广泛的
功能陶瓷材料。

2.陶瓷材料的特性研究:针对不同材料的特性研究,包括物理、
化学、机械等性质的研究,如热膨胀系数、介电常数、电阻率、硬度等。

3.应用研究:功能陶瓷的应用研究主要涉及到采用特殊工艺制作
的各种传感器、电容器、电加热器、介质、磁芯、陶瓷管等。

4.材料的改性研究:利用不同的改性技术可以增加功能陶瓷的性
能和功能。

比如添加导电剂、增强剂和粘结剂等,可以增强陶瓷的机
械强度和导电性能。

三、研究展望
未来功能陶瓷的研究和应用将逐步扩展到更广泛的领域。

一方面,将与其他一些材料结合使用,如复合材料。

另一方面,将会推广到更
多的应用领域,如能源、光学、环保等领域。

同时,其制备技术也将
得到更加精细和完善的发展,包括新的制备方法和改良传统制备方法等。

几种功能陶瓷材料的研究与发展现状

几种功能陶瓷材料的研究与发展现状

几种功能陶瓷材料的研究与发展现状摘要功能陶瓷作为一种新型的无机非金属材料,以其优越的性能正越来越多地应用到社会生活中来,同时对于它的研究也仍在不断的深入与发展。

由于功能陶瓷材料的种类繁多,本文主要介绍了目前涉及比较广泛的铁电压电陶瓷材料,半导体陶瓷材料以及微波介质陶瓷材料的研究概况与进展。

关键词:铁电陶瓷压电陶瓷半导体陶瓷微波介质陶瓷前言功能陶瓷主要是指那些利用电磁、声、光、热、力等直接效应及其耦合效应所提供的先进陶瓷(现代陶瓷)。

功能陶瓷的发展经历了电介质陶瓷、压电铁电陶瓷、半导体陶瓷、快离子导体陶瓷、高温超导陶瓷等等一系列的过程,目前已发展成为性能多样、品种繁多、使用广泛、市场占有份额很高的一大类先进陶瓷材料。

功能陶瓷的不断开发,对科学技术的发展起了巨大的促进作用,其应用领域也随之更为广泛。

[1]目前主要用于电、磁、光、声、热和化学等信息的检测、转换、传输、处理和存储等,并已在电子信息、集成电路、计算机、能源工程、超声换能人工智能、生物工程等众多近代科技领域显示出广阔的应用前景。

当前功能陶瓷正朝着复合化,多功能化,低维化,智能化和设计、材料、工艺一体化的方向进一步的发展。

一、铁电压电陶瓷材料的研究进展[2]近年来,随着电子器件微型化、智能化的发展,各种性能优良、能满足制备体积更小电子器件的新型材料成为材料科学界的研究热点之一。

铁电压电材料因其具有独特的电学、光学和光电子学性能,在现代微电子、信息存储等方面有着广泛的应用前景,已经成为当前新型功能材料研究的热点之一,其主要可以分为以下几大类。

1、弛豫铁电体弛豫铁电体是指顺电—铁电转变,属弥散相变的铁电材料,一般为复合型化和物或固溶体。

由于弛豫型铁电体具有很高的介电常数,相对低的烧结温度和“弥散相变”得到的较低容温变化率、大的电致伸缩系数和几乎无滞后的特点,使其在多层陶瓷电容器及新型电致伸缩器件方面有着巨大的应用前景。

近年来,弛豫铁电陶瓷的研究一直是人们关注的热点。

纳米功能陶瓷研究现状及未来发展趋势

纳米功能陶瓷研究现状及未来发展趋势

纳米功能陶瓷研究现状及未来发展趋势目前,纳米功能陶瓷研究已经取得了一系列突破。

首先,纳米陶瓷具有优异的力学性能和化学稳定性。

由于纳米颗粒之间较大的比表面积和边界强化效应,纳米功能陶瓷的强度、硬度和断裂韧性得到了显著提升。

其次,纳米功能陶瓷还具有优异的光学、电学和磁学性能。

通过调节纳米颗粒的尺寸和形貌,可以实现对光学、电学和磁学性能的调控,从而开发出具有光电子器件、传感器和储能器件等特殊功能的纳米陶瓷材料。

此外,纳米功能陶瓷还具有优异的催化性能和生物相容性,可应用于催化剂、生物传感器和组织工程等领域。

未来,纳米功能陶瓷研究将呈现以下几个发展趋势。

首先,制备技术将更加精细和高效。

随着纳米粉体制备技术的不断进步,如溶胶-凝胶法、气相沉积法和熔盐法等,将能够实现更为精确和可控的纳米颗粒制备,并且将大大提高陶瓷材料的一致性和可靠性。

其次,纳米功能陶瓷的组装和制备技术将更加多样化和多功能化。

通过纳米颗粒的组装和排列,能够制备出具有特殊功能和性能的陶瓷材料,如光子晶体、多孔材料和复合材料等。

再次,纳米功能陶瓷的应用范围将更加广泛。

纳米功能陶瓷在石油化工、电子信息、环境治理、生物医药等领域具有广阔的应用前景,例如,用于高温气体分离膜、高效太阳能电池和生物医疗材料等。

此外,纳米功能陶瓷的可持续发展和环境友好性也将成为未来研究的重点。

研究人员将致力于开发更为环保和可持续的纳米粉体制备技术,同时通过绿色加工和循环利用降低纳米陶瓷的生产成本和对环境的影响。

总之,纳米功能陶瓷研究在材料科学领域具有重要的意义和广阔的应用前景。

随着纳米技术的不断发展和应用,在陶瓷材料领域将会涌现出更多具有特殊功能和性能的纳米陶瓷材料,从而推动纳米功能陶瓷的进一步发展。

功能陶瓷材料研究进展概述

功能陶瓷材料研究进展概述

功能陶瓷材料研究进展概述功能陶瓷材料指的是具有特殊功能的陶瓷材料,比如高温耐磨陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷、热敏陶瓷等。

这些功能陶瓷材料广泛应用于电子、信息、通信、环保、医疗、军工等领域,其研究与应用已经成为一个重要的研究领域。

本文将从四个方面对功能陶瓷材料的研究进展进行概述。

一、高温耐磨陶瓷的研究进展高温耐磨陶瓷主要应用于高温、高压、高速等极端环境下的工作条件。

近年来,高温耐磨陶瓷的研究进展主要体现在以下三个方面:1、高温耐磨陶瓷的材料研究:传统的高温耐磨陶瓷材料一般为氧化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锆等。

目前,研究人员在这些材料的制备、结构设计、织构控制等方面进行了深入研究,并开发出了一系列的新型高温耐磨陶瓷材料,比如碳化硼、碳化钨、氧化铈等,这些材料具有更好的高温、高热、高压性能。

2、高温耐磨陶瓷组件的设计与制备:高温耐磨陶瓷常用于制备涡轮叶片、燃烧室衬板、轴承等零部件。

对于这些零部件,研究人员需要进行适应性设计,以对抗不同的极端环境。

同时,在制备过程中,要求材料的制备工艺、成型方式、加工工艺等都达到高度精密化。

3、高温耐磨陶瓷的表面处理:高温耐磨陶瓷的表面处理一般包括化学处理、物理处理和机械处理。

通过这些表面处理手段,可以提高高温耐磨陶瓷的力学性能、抗氧化性能、抗腐蚀性能和防摩擦性能。

压电陶瓷是一种能将机械能转化为电能或电能转化为机械能的材料。

近年来,压电陶瓷的研究进展主要体现在以下两个方面:1、压电陶瓷材料的研究:常见的压电陶瓷材料有PZT陶瓷、BT陶瓷、PMN-PT陶瓷等。

经过不断研究,研究人员已经获得了一系列新型压电陶瓷材料,比如高温压电陶瓷、柔性陶瓷、波导陶瓷等。

这些材料具有更好的压电性能、机械性能以及抗疲劳性能。

2、压电陶瓷器件的研究:压电陶瓷器件一般包括声波器件、电场滤波器、电压传感器等。

针对不同的应用场景,研究人员需要对器件进行不同的设计,同时进行制备和测试。

磁性陶瓷是一类具有磁性的陶瓷材料,其广泛应用于电子、信息、通信、医疗等领域。

功能陶瓷材料研究进展概述

功能陶瓷材料研究进展概述

功能陶瓷材料研究进展概述
功能陶瓷材料是一种具有特定功能的陶瓷材料,可以应用于能源、电子、光电、航天
等领域。

近年来,随着科技的发展和需求的增加,功能陶瓷材料的研究进展迅速,取得了
许多重要成果。

本文将就功能陶瓷材料的研究进展进行概述。

一、氧化物功能陶瓷材料
氧化物功能陶瓷材料是一类重要的功能陶瓷材料,具有优异的电学、光学、磁学等性能。

铁电材料是一类研究热点,具有优良的铁电性能和介电性能,在传感器、存储器等方
面有广泛的应用。

近年来,研究者们不断探索新的氧化物功能陶瓷材料,如钛酸锶铋、钛酸钡钡等新型
化合物,这些新材料在铁电性能、光学性能等方面都表现出良好的性能,为功能陶瓷材料
的应用拓展了新的可能性。

氮化硅是一种具有优异性能的功能陶瓷材料,具有良好的耐高温、耐腐蚀、导热性能
等特点。

氮化硅在太阳能电池、LED散热器、半导体器件封装等方面有重要应用。

近年来,研究者们通过改变氮化硅的微观结构和组织形貌,设计制备了一系列具有优
异性能的氮化硅功能陶瓷材料,如多孔氮化硅、纳米氮化硅等,这些新型材料在光电器件、电子器件等领域有广阔的应用前景。

碳化硅是一种具有高温强度、耐腐蚀性和良好导热性能的功能陶瓷材料,近年来受到
了广泛关注。

碳化硅在航天航空、化工等领域有重要应用,尤其是在高温环境下具有独特
的优势。

除了上述三类功能陶瓷材料,近年来还涌现了许多其他类型的功能陶瓷材料,如氧化
铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化硼陶瓷等,这些新型材料在电子、医疗、光学等领域有重要应用,为功能陶瓷材料的研究和应用拓展了新的空间。

功能陶瓷材料研究进展概述

功能陶瓷材料研究进展概述

功能陶瓷材料研究进展概述
功能陶瓷材料是一类具有特殊功能和性能的陶瓷材料,广泛应用于航空航天、电子信息、能源与环境、生物医药等领域。

随着科技的发展和工业的进步,功能陶瓷材料研究取得了显著的进展,本文将对功能陶瓷材料的研究进展进行概述。

氧化铝陶瓷是功能陶瓷材料中的一类重要材料。

近年来,研究人员通过改变陶瓷中的组分和控制制备工艺,成功地实现了氧化铝陶瓷的高强度、高硬度和高热导率等功能。

通过添加稀土元素和纳米颗粒等掺杂剂,可以进一步改善氧化铝陶瓷的性能,并赋予其特殊的功能,如荧光、光学和电学等性能。

氮化硅陶瓷也是功能陶瓷材料的一个子类。

氮化硅陶瓷具有优异的力学、热学和电学性能,因此在高温、高压和强腐蚀环境中具有广泛的应用前景。

研究人员通过采用反应烧结、热氮化和半固相法等制备工艺,成功合成了高纯度、致密度和均匀性的氮化硅陶瓷材料。

还通过改变陶瓷的微观结构和晶粒尺寸,进一步提高了氮化硅陶瓷的力学和热学性能。

第四,功能陶瓷材料的研究还涉及到磁性陶瓷、铁电陶瓷和压电陶瓷等材料。

磁性陶瓷具有磁化强度高、磁导率大和磁损耗小等特点,广泛应用于电子器件、传感器和数据存储等领域。

铁电陶瓷和压电陶瓷则具有显著的电学性能,能够实现电磁场的转换和控制,因此在电子器件和传感器等领域有着广泛的应用前景。

高性能新型陶瓷材料的介绍与研究现状

高性能新型陶瓷材料的介绍与研究现状

高性能新型陶瓷材料的介绍与研究现状介绍:目前研究领域主要有以下几个方向:1.高强度陶瓷材料:传统陶瓷材料在强度方面存在较大的不足,高性能新型陶瓷材料致力于提高陶瓷材料的强度。

通过改变材料的晶体结构、增加添加剂等方式,可以显著提高新型陶瓷材料的强度,使其更适用于高强度要求的领域。

2.高温陶瓷材料:高温陶瓷材料具有优异的耐高温性能,能在高温环境下保持较好的力学性能和化学稳定性。

研究人员致力于陶瓷材料在高温环境下的性能优化,以满足航空航天、火箭发动机等领域的需求。

3.纳米陶瓷材料:纳米陶瓷材料的晶体尺寸通常小于100纳米,具有优异的力学性能和热稳定性。

当前的研究重点是如何通过纳米技术来控制陶瓷材料的晶体尺寸和分布,以提高陶瓷材料的综合性能。

4.多功能陶瓷材料:多功能陶瓷材料是指具有多种特殊功能的陶瓷材料,如光电功能、磁学功能等。

研究人员致力于将多功能材料与陶瓷材料相结合,以增强陶瓷材料的功能性和应用范围。

研究现状:1.材料改性:通过添加剂、烧结工艺和晶体结构设计等方式,显著改善了陶瓷材料的性能。

例如,添加碳化硅、碳化硼等特殊添加剂可提高陶瓷材料的强度和硬度。

2.结构优化:通过调整陶瓷材料的微观结构和晶体尺寸,提高其综合性能。

纳米技术在优化陶瓷材料结构方面发挥了重要作用。

3.制备工艺优化:研究人员通过改进烧结工艺、压制工艺等方式,提高了陶瓷材料的致密度和结合强度,从而提升了其力学性能和应用性能。

4.多功能陶瓷材料的开发:通过结合不同领域的研究成果,实现了一系列陶瓷材料的功能化,如光催化、磁学、导电等特殊功能。

总之,高性能新型陶瓷材料的研究正处于不断探索的阶段。

随着材料科学技术的不断进步和创新,相信高性能新型陶瓷材料将在未来有更广阔的应用前景,并为各个领域带来更多创新和突破。

功能陶瓷材料研究进展概述

功能陶瓷材料研究进展概述

功能陶瓷材料研究进展概述功能陶瓷材料是一种在特定条件下具有特殊功能的陶瓷材料,广泛应用于电子、机械、医疗、能源等领域。

随着科学技术的不断发展,功能陶瓷材料研究也取得了长足的进步,本文将就功能陶瓷材料研究的进展概述进行介绍。

一、功能陶瓷材料的分类功能陶瓷材料根据其功能的不同可以分为多种类型,主要包括:氧化铝陶瓷、氮化硼陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化锆陶瓷等。

氧化铝陶瓷具有优良的耐磨、耐高温、绝缘等性能,广泛应用于电子、航空航天等领域;氮化硼陶瓷具有高硬度、高热导率等特性,被广泛应用于切削加工、导热材料等领域;碳化硅陶瓷具有优良的耐高温、耐酸碱腐蚀等性能,适用于高温结构陶瓷和电子器件等领域;氧化锆陶瓷具有高硬度、高熔点等特性,被广泛应用于医疗器械、陶瓷刀具等领域。

1.新型功能陶瓷材料研究目前,科研人员在功能陶瓷材料的研究领域取得了一系列重要的进展。

研究人员通过改变陶瓷材料的微观结构和组织,成功地开发出了具有优异导热性能和机械性能的新型氮化硼陶瓷材料。

研究人员还利用纳米技术,成功地制备出了具有优异导热性能和高温稳定性的氧化锆纳米陶瓷材料,为高温结构陶瓷和医疗器械等领域的应用提供了新的材料选择。

2.功能陶瓷材料的性能优化随着功能陶瓷材料研究的不断深入,其在电子、机械、医疗、能源等领域的应用也在不断拓展。

在电子领域,氧化铝陶瓷被广泛应用于高频陶瓷电容器、电子陶瓷封装件等产品;在医疗领域,氧化锆陶瓷被广泛应用于人工关节、牙科种植等领域;在能源领域,碳化硅陶瓷被广泛应用于光伏、风能等新能源装备的关键部件。

可以预见,随着功能陶瓷材料研究的不断深入和应用技术的不断提升,其在各个领域的应用前景将更加广阔。

功能陶瓷材料的研究在过去几年取得了长足的进步,其性能优化和应用拓展为社会经济的发展和科技进步提供了新的支撑。

在未来,功能陶瓷材料的研究和应用前景将更加广阔,研究人员将继续致力于功能陶瓷材料的研究,推动其在各个领域的应用,为人类社会的发展作出更大的贡献。

功能性陶瓷材料的研究和应用前景

功能性陶瓷材料的研究和应用前景

功能性陶瓷材料的研究和应用前景陶瓷是一种非金属有机和无机复合材料,其具有优异的热、电、磁、光、化学稳定性,因而广泛应用于电子、机械、化工、航空、医疗等行业。

而近年来,功能性陶瓷材料的研究也越来越引起人们的关注,并且在各个领域中都有着广泛的应用前景。

一、功能性陶瓷的种类目前功能性陶瓷可分为以下几类:1.意义显著的电子陶瓷材料。

如压敏陶瓷、铁氧体陶瓷、介质陶瓷、铁电陶瓷、超导陶瓷等。

2.热障涂层用的高温碳化物和氧化物陶瓷。

这类陶瓷材料既可以用来做隔热保温材料,也可以用作催化剂、气体传感器、精密加工工具等。

3.用于生物医药领域的生物活性陶瓷。

如钙磷陶瓷、生物玻璃等,它们不仅具有良好的化学稳定性、生物相容性,还具有促进骨组织修复、生长的作用。

4.其他功能性陶瓷材料。

如光电陶瓷、压电陶瓷、纳米陶瓷、仿生陶瓷、超硬陶瓷等。

二、功能性陶瓷的应用前景1.电子电器领域陶瓷材料在电子电器领域的应用十分广泛。

例如热敏陶瓷广泛应用于电源保护电路中,铁氧体陶瓷在各种天线上广受欢迎,总体来说,陶瓷在电器领域中的应用正变得越来越广泛。

未来更多的电器产品将会采用高性能、多功能的陶瓷材料。

2.医疗领域生物陶瓷具有良好的生物相容性、化学稳定性和骨组织修复、生长作用。

不同类型的生物陶瓷在医疗行业中被广泛应用,如钙磷陶瓷和生物玻璃,它们具有创伤小,易于灌注形成的特点,适用于手骨缺损修复、口腔颌面教学修复、髋关节置换等领域。

3.化工领域高温碳化物、氧化物陶瓷在化工领域中广泛应用。

例如,它们可以作为隔热保温材料,来保护石化设备中的设备和管道不受高温腐蚀。

在高温氧化物催化反应中,这些陶瓷材料也可以作为催化剂来降低温度和加速反应过程。

4.机械加工领域纳米晶陶瓷具有高硬度、高强度和耐磨等特点,可用于制造高效精密加工工具和陶瓷粉末成型件。

使用这些陶瓷工具进行精密加工可以提高加工精度和工具寿命,增加产品品质和生产效率。

三、功能性陶瓷的未来展望功能性陶瓷的应用与发展前景不断拓展,已经成为国家产业发展战略的重要一环。

高性能陶瓷材料的研究进展及发展趋势

高性能陶瓷材料的研究进展及发展趋势

高性能陶瓷材料的研究进展及发展趋势高性能陶瓷材料是一类具有高熔点、低热膨胀系数、高硬度、高耐磨性、高化学稳定性、高绝缘性、高机械强度的材料。

其中包括了氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化钇陶瓷等。

它们的应用领域广泛,例如在汽车制造、航空航天、电子信息、医疗等领域。

本文将介绍高性能陶瓷材料的研究进展及发展趋势。

一、氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷是最早被研究与应用的高性能陶瓷材料。

它具有高硬度、高强度、高耐磨性、高化学稳定性等特点,被广泛应用于汽车、机械加工、电子以及生命科学等领域。

随着工业的不断发展和技术的不断创新,氧化铝陶瓷的研究也在不断深入。

研究人员通过控制氧化铝晶粒尺寸、控制晶粒分布和结合晶相组成等方法,成功提高了氧化铝的力学性能、导电性能以及抗腐蚀性能等。

同时,氧化铝陶瓷的应用领域也在不断扩展,如用于高温热处理、生物医学器械等领域。

二、碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷是目前研究较多的高性能陶瓷材料之一。

它具有高硬度、高强度、高耐磨性、高熔点等特点,被广泛应用于机械加工、建筑、电子和热管理等领域。

碳化硅陶瓷的研究着重于提高其力学性能、导电性能以及光学性能。

其中,通过添加微量元素,控制碳化硅的晶粒尺寸和分布,可以提高碳化硅的力学性能;通过TOMOCVD等方法,可以控制碳化硅陶瓷的热导率和热膨胀系数,以应对高温环境下的应用需求。

三、氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷是相对较新的高性能陶瓷材料,具有高硬度、高强度、高耐磨性、高化学稳定性等特点。

与碳化硅陶瓷类似,氮化硅陶瓷也被广泛应用于机械加工、建筑、电子和热管理等领域。

氮化硅陶瓷的研究重点是提高其力学性能、加工性能以及氧化稳定性。

例如,通过改变氮化硅的组成、压制方式等方法,可以有效地提高氮化硅陶瓷的强度和硬度;同时,通过改变氮化硅粉末形貌和配方,可以提高氮化硅的成型性和加工性。

四、氧化锆陶瓷氧化锆陶瓷是一种高性能陶瓷材料,具有高硬度、高强度、高耐磨性、高化学稳定性等特点。

2024年功能陶瓷材料市场分析现状

2024年功能陶瓷材料市场分析现状

2024年功能陶瓷材料市场分析现状1. 引言功能陶瓷材料作为一种具有特殊功能的陶瓷材料,在电子、机械、化工等领域具有广泛的应用。

本文旨在分析功能陶瓷材料市场的现状。

2. 市场规模功能陶瓷材料市场在过去几年保持稳定增长态势,目前已成为陶瓷行业的重要组成部分。

根据统计数据显示,功能陶瓷材料市场的规模在去年达到了XX亿美元,并预计在未来几年内将继续保持增长。

3. 主要应用领域功能陶瓷材料具有优异的物理和化学性能,使其在多个领域得以应用。

目前,功能陶瓷材料主要应用于以下几个领域:3.1 电子行业电子行业是功能陶瓷材料的主要应用领域之一。

功能陶瓷材料可用于制造电子器件的基板、封装材料,以及电子陶瓷电容器等。

在手机、电视和电脑等电子产品中,功能陶瓷材料的应用越来越广泛。

3.2 机械制造业在机械制造业中,功能陶瓷材料可应用于高性能轴承、切削工具、气动元件等方面。

功能陶瓷材料的独特性能,如高硬度、耐磨性、耐腐蚀性,使其可以满足机械制造业对材料性能的高要求。

3.3 化工行业功能陶瓷材料在化工行业中也具有广泛的应用。

其可用于制造化工设备的阀门、管道、反应容器等,具有耐腐蚀、耐高温、耐压等特点,能够满足化工行业对材料性能的要求。

4. 市场竞争格局功能陶瓷材料市场存在着较为激烈的竞争。

目前,市场上主要的功能陶瓷材料供应商包括公司A、公司B和公司C等。

这些公司拥有先进的生产工艺和技术,可以生产高质量的功能陶瓷材料,满足不同领域的需求。

此外,近年来,一些新兴的功能陶瓷材料供应商也逐渐崭露头角。

这些新进入市场的公司通过研发创新型功能陶瓷材料,不断扩大其市场份额。

5. 市场发展趋势功能陶瓷材料市场在未来几年内将继续保持增长。

市场发展趋势主要有以下几个方面:5.1 新产品开发随着科技的不断进步和各行业对材料性能要求的提高,功能陶瓷材料市场将出现不断涌现新产品的趋势。

公司应加大研发力度,开发更多创新型功能陶瓷材料,以满足市场需求。

陶瓷材料国内外发展现状

陶瓷材料国内外发展现状

陶瓷材料国内外发展现状
陶瓷材料是一种非金属材料,由于其优异的物理、化学、机械和热学性质,被广泛应用于电子、机械、医疗等领域。

随着科技的不断进步,陶瓷材料的种类和性能不断提高,为各个领域的发展提供了强有力的支撑。

本文将介绍陶瓷材料在国内外的发展现状。

国外发展现状:
在国外,陶瓷材料的应用十分广泛,尤其是在电子、医疗等高科技领域。

目前,陶瓷材料的研究重点主要集中在以下几个方面:
1.新型陶瓷材料的研究。

如氧化锆瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。

这些材料具有高温强度、高硬度、高导热性、高抗腐蚀性等优点,在电子、机械等领域有着广泛的应用。

2.陶瓷材料的纳米化研究。

将陶瓷材料制备成纳米级别,可以大大提高其力学性能、电学性能等。

3.陶瓷材料与其它材料的复合研究。

如将陶瓷材料与金属复合,可以同时具备金属和陶瓷的性质,达到更好的应用效果。

国内发展现状:
在国内,陶瓷材料的研究也取得了较大进展,尤其是在民用陶瓷和建筑陶瓷领域。

目前,国内陶瓷材料的研究主要集中在以下几个方面:
1.新型陶瓷材料的研究。

如高温超导陶瓷、氧化铝陶瓷、纳米陶瓷等。

这些材料具有优异的热学、电学、光学性能,有着广泛的应用前景。

2.陶瓷材料的工艺研究。

如新型陶瓷材料的制备技术、成型技术、烧结技术等。

3.陶瓷材料的应用研究。

如在民用陶瓷、建筑陶瓷、电子等领域的应用研究,以及陶瓷材料的环保问题等。

总的来说,随着科技的不断进步,陶瓷材料的种类和性能不断提高,它在各个领域的应用也将会越来越广泛。

功能陶瓷研究报告

功能陶瓷研究报告

功能陶瓷研究报告
一、背景介绍
功能陶瓷是指能够在特定工作环境下提供一定功能性能的陶瓷制品。

功能陶瓷具有耐高温、抗腐蚀、抗磨损、绝缘等特性,广泛应用于电子、化工、航空航天等领域。

二、主要分类
1. 高温陶瓷:能够在高温环境下保持稳定性能的陶瓷,在航空、航天、石油化工等领域有广泛应用。

2. 氧化物陶瓷:以氧化物为主要原料的陶瓷,具有高温稳定性能、抗
氧化、绝缘等特性,在电子、电气、医疗等领域有广泛应用。

3. 氮化硅陶瓷:以氮化硅为原料的陶瓷,具有高温稳定性能、硬度高、抗腐蚀、耐磨损等特性,在机械、化工、电子等领域有广泛应用。

4. 氮化铝陶瓷:以氮化铝为原料的陶瓷,具有高硬度、高耐磨性能、
高温稳定性等特性,在矿山、机械、化工等领域有广泛应用。

三、主要制备方法
1. 热压法:将预先制备好的粉末充分混合,然后在高温高压条件下进
行热压制备。

2. 等离子体喷雾法:利用等离子体把原料粉末变为离子态,再在基板
上沉积形成陶瓷薄膜。

3. 溶胶-凝胶法:将溶胶和凝胶配制成混合物,然后经过多次混合和
干燥制备出陶瓷粉末。

4. 化学气相沉积法:在高温气氛条件下,利用化学反应从气体中沉积
出陶瓷材料。

四、应用前景
功能陶瓷因其特殊的物理化学特性,在高科技领域有着广泛的应用前景。

未来,随着节能环保的重要性日益凸显,功能陶瓷的需求将会进
一步增加,也将会促进新材料的研究和开发。

功能陶瓷材料的分类及发展前景

功能陶瓷材料的分类及发展前景

功能陶瓷材料的分类及发展前景功能陶瓷材料是一种具有特殊功能的陶瓷材料,通过改变其化学组成、微观结构和加工工艺,赋予其特定的物理、化学和机械性能。

功能陶瓷材料广泛应用于电子、能源、信息、环保、生物医学等领域,对于社会的可持续发展和高新技术的进步起到了重要作用。

本文将介绍功能陶瓷材料的分类和发展前景。

一、功能陶瓷材料的分类根据功能陶瓷材料的特性和应用领域的不同,可以将其分为以下几类:1.电子陶瓷材料:具有良好的电介质性能和导电性能,广泛应用于电子元器件中。

例如铝电解电容器用电介质陶瓷、钛酸锶铅陶瓷等。

2.动力陶瓷材料:具有高强度、耐高温、耐磨损等特点,用于航空航天、汽车制造等领域。

例如氧化锆陶瓷、硼化硅陶瓷等。

3.传感器陶瓷材料:利用其特殊的物理特性,例如压阻效应、介电效应等,制成传感器,广泛应用于测量、检测等领域。

例如氧气传感器用ZrO2陶瓷、热敏电阻用MnCr2O4陶瓷等。

4.生物陶瓷材料:具有良好的生物相容性和生物活性,可用于人工骨、人工牙根、人工关节等医疗器械。

例如氧化铝陶瓷、羟基磷灰石陶瓷等。

5.能源陶瓷材料:具有高温稳定性、低损耗性能、高效传输等特点,可用于燃料电池、太阳能电池等能源新技术。

例如固体氧化物燃料电池用YSZ陶瓷、太阳能电池用TiO2陶瓷等。

二、功能陶瓷材料的发展前景1.智能化:功能陶瓷材料将更加注重与计算机、通信技术等高新技术的结合,拥有智能化功能,可以感应、控制、传输和处理信息,实现更高级的功能。

2.多功能化:功能陶瓷材料将不仅仅具备单一的功能,而是通过多种方式来应对不同的需求和场景。

例如,一种陶瓷材料既可以用于传输电信号,又可以用于储存能量。

3.纳米化:纳米技术的发展将为功能陶瓷材料带来更多的机会和挑战。

通过纳米化技术,可以调控材料的微观结构和性能,提高陶瓷材料的强度、导电性、磁性等特性。

4.绿色化:随着环保意识的增强,功能陶瓷材料的绿色化发展成为一个重要的趋势。

绿色功能陶瓷材料将注重材料的可再生性、可降解性、低污染性等方面的改进,以减少对环境的影响。

功能性陶瓷材料的研究进展及应用

功能性陶瓷材料的研究进展及应用

功能性陶瓷材料的研究进展及应用随着科技的不断发展,人们对材料的要求也越来越高。

在各种新材料中,功能性陶瓷材料以其良好的性能和广泛的应用前景受到了研究者们的广泛关注。

本文将从其研究进展和应用方面进行探讨。

一、功能性陶瓷材料的研究进展功能性陶瓷材料是在陶瓷基础材料体系中,通过设计和调控其结构和成分而具有某些特定的功能和应用性能的陶瓷材料。

其研究涵盖了多个领域,如电子、能源、环保、医疗等。

目前,功能性陶瓷材料的研究进展主要体现在以下几方面:1. 复合陶瓷材料复合陶瓷材料是通过将两种或两种以上的陶瓷材料进行复合制备而得到的新材料。

这种材料综合了各种陶瓷材料的优点,形成了一种具有多样性能和优异性能的材料。

近年来,复合陶瓷材料的研究方向主要集中在特种结构、特殊功能和多功能等方面。

例如,通过调控复合陶瓷材料的结构和成分,实现其对电磁波吸收和反射的作用,从而为雷达、通信等提供保障。

2. 纳米陶瓷材料纳米陶瓷材料是指其晶粒粒径小于100纳米的陶瓷材料。

由于纳米级粒子的特殊性质,纳米陶瓷材料拥有许多独特的物理、化学和机械性能,如优异的力学强度、高的比表面积、良好的导电、导热等性能。

例如,纳米氧化铝等陶瓷材料在制备催化剂、高效增白剂、染料和电池等方面有广泛的应用。

3. 智能陶瓷材料智能陶瓷材料是一种可改变形态和性能的陶瓷材料。

其在作用力的刺激下,能够发生力学、光学、磁学等方面的变化。

近年来,研究者们已经将其应用到诸如医疗、电子、光学、磁性材料等领域。

例如,利用智能陶瓷材料制作医用假肢、自适应表面的智能涂层、光子光钉制备等等。

二、应用前景功能性陶瓷材料具有优秀的特性和多样的应用前景。

其中包括:1. 医疗领域由于其能够满足医疗材料在生物相容性、理化性能和生物学功能等方面的要求,陶瓷材料已被广泛应用于医疗领域。

例如,骨修复材料、人工关节材料、口腔修复材料、种植材料、仿生材料、皮肤修复材料等。

2. 电子领域目前,功能性陶瓷材料在微波吸收、作为永磁材料和微电子器件中有广泛的应用。

功能陶瓷材料研究进展概述

功能陶瓷材料研究进展概述

功能陶瓷材料研究进展概述功能陶瓷材料在当今科技发展中发挥着重要作用,它具有优良的高温、高强度、耐磨、绝缘、耐腐蚀等性能,被广泛应用于电子、化工、航空航天、医疗等领域。

随着科技的不断进步,功能陶瓷材料的研究也在不断深化,其应用范围也在不断拓展。

本文将对功能陶瓷材料研究的进展进行概述,以帮助读者了解功能陶瓷材料的发展动态及未来发展趋势。

一、功能陶瓷材料的分类功能陶瓷材料是指在一定条件下具有特定功能的陶瓷材料,主要包括结构陶瓷、功能复合陶瓷、功能复合涂层等。

根据其应用领域和功能特点的不同,功能陶瓷材料可分为结构陶瓷和功能性陶瓷。

结构陶瓷主要包括氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷等;功能性陶瓷主要包括氧化铝基高温陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷、玻璃陶瓷、碳化硅陶瓷等。

二、功能陶瓷材料的研究进展1. 高性能功能陶瓷材料的研究高性能功能陶瓷材料是指具有高温、高强度、耐磨、绝缘、耐腐蚀等性能的陶瓷材料,主要应用于航空航天、电子、化工等领域。

目前,高性能功能陶瓷材料的研究重点主要包括材料的组成设计与优化、制备工艺和性能测试等方面。

采用先进的制备工艺,改善材料的微观结构和性能,提高其高温强度和耐磨性能,已成为当前高性能功能陶瓷材料研究的重要方向。

2. 新型功能陶瓷材料的研究随着科技的不断进步,新型功能陶瓷材料的研究也在不断深化。

目前,研究人员正在致力于开发一系列新型功能陶瓷材料,如氧化钛陶瓷、氧化铝基陶瓷、氮化硅陶瓷等。

这些新型功能陶瓷材料具有更高的强度、更好的耐磨性能和更广泛的应用范围,将成为未来功能陶瓷材料研究的重要方向。

三、功能陶瓷材料的应用展望功能陶瓷材料具有优良的性能和广泛的应用前景,将在电子、化工、航空航天、医疗等领域发挥重要作用。

未来,功能陶瓷材料的应用领域将进一步拓展,其应用范围将涉及到更多的高端领域,如核能、新能源等。

随着新材料、新工艺的不断研究和应用,功能陶瓷材料的性能将得到进一步提升,满足更多领域的需求,为人类社会的发展做出更大贡献。

功能陶瓷材料研究进展概述

功能陶瓷材料研究进展概述

功能陶瓷材料研究进展概述功能陶瓷材料是一类新型材料,具有许多优异性能,如高硬度、高耐磨性、良好的化学稳定性、优异的电性能和热性能等,已经得到了广泛的应用。

本文将对功能陶瓷材料的研究进展进行概述。

1. 磁性陶瓷材料磁性陶瓷材料是一类特殊的功能陶瓷材料,具有磁性,可用作磁头、电动机、电磁器等领域的核心材料。

其中,钙钛矿陶瓷是一种优异的磁性陶瓷材料,可作为高频、高速、高精度的磁头材料。

近年来,国内外学者致力于开发新型的钙钛矿陶瓷,如BaTiO3,BiFeO3等,以提高钙钛矿陶瓷的性能,进一步拓展其应用领域。

透明陶瓷材料是一种新型的功能陶瓷材料,具有高透明度、高强度、高硬度、耐高温等特点,可广泛应用于航空航天、光电子等领域。

针对其制备困难的问题,近年来,学者们采用了多种新工艺和新方法,如热等静压、HPHT(高压高温)等,进一步提高了透明陶瓷的品质和量产效率。

碳化硅陶瓷材料是一种广泛应用于高温、高压、高速和耐腐蚀领域的功能陶瓷材料,具有良好的高温强度和高硬度,可以替代许多金属制品和传统陶瓷材料。

近年来,碳化硅陶瓷材料的制备工艺得到了显著的改进,如采用高温烧结、热等静压等,使碳化硅陶瓷材料具有了更高的品质和性能。

电介质陶瓷材料是一种新型的功能陶瓷材料,可用于制作电容器、超导体等。

近年来,学者们针对电介质陶瓷的制备工艺和性能进行了广泛的研究,如采用钙钛矿陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化镁陶瓷等材料,通过控制工艺参数、添加杂质和进行表面处理等方法,提高电介质陶瓷的性能和品质。

氧化铝陶瓷材料是一种广泛应用于机械、化学、电子、医疗等领域的功能陶瓷材料,具有优异的强度、硬度和耐磨性。

研究人员近年来开发出新型的氧化铝陶瓷材料,如纳米晶氧化铝材料、复合氧化铝陶瓷材料等,以进一步提高氧化铝陶瓷的性能和应用范围。

综上所述,功能陶瓷材料是一类多功能材料,具有广泛的应用前景。

随着制备工艺的不断改进和新材料的开发,未来功能陶瓷将会在更广泛的领域发挥重要作用。

功能陶瓷材料的分类及发展前景

功能陶瓷材料的分类及发展前景

功能陶瓷材料的分类及发展前景功能陶瓷是指在应用时主要利用其非力学性能的材料,这类材料通常具有一种或多种功能。

如电、磁、光、热、化学、生物等功能,以及耦合功能,如压电、压磁、热电、电光、声光、磁光等功能。

功能陶瓷已在能源开发、空间技术、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等领域得到广泛应用.1。

电子陶瓷电子陶瓷包括绝缘陶瓷、介电陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、热释电陶瓷、敏感陶瓷、磁性材料及导电、超导陶瓷。

根据电容器陶瓷的介电特性将其分为6类:高频温度补偿型介电陶瓷、高频温度稳定型介电陶瓷、低频高介电系数型介电陶瓷、半导体型介电陶瓷、叠层电容器陶瓷、微波介电陶瓷。

其中微波介电陶瓷具有高介电常数、低介电损耗、谐振频率系数小等特点,广泛应用于微波通信、移动通信、卫星通信、广播电视、雷达等领域。

2。

热、光学功能陶瓷耐热陶瓷、隔热陶瓷、导热陶瓷是陶瓷在热学方面的主要应用。

其中,耐热陶瓷主要有Al2O3、MgO、SiC等,由于它们具有高温稳定性好,可作为耐火材料应用到冶金行业及其他行业。

隔热陶瓷具有很好的隔热效果,被广泛应用于各个领域。

陶瓷材料在光学方面包括吸收陶瓷、陶瓷光信号发生器和光导纤维,利用陶瓷光系数特性在生活中随处可见,如涂料、陶瓷釉.核工业中,利用含铅、钡等重离子陶瓷吸收和固定核辐射波在核废料处理方面广泛应用.陶瓷还是固体激光发生器的重要材料,有红宝石激光器和钇榴石激光器。

光导纤维是现代通信信号的主要传输媒介,具有信号损耗低、高保真性、容量大等特性优于金属信号运输线。

透明氧化铝陶瓷是光学陶瓷的典型代表,在透明氧化铝的制造过程中,关键是氧化铝的体积扩散为烧结机制的晶粒长大过程,在原料中加入适当的添加剂如氧化镁,可抑制晶粒的长大。

其可用作熔制玻璃的坩埚,红外检测窗材料,照明灯具,还可用于制造电子工业中的集成电路基片等.3。

生物、抗菌陶瓷生物陶瓷材料可分为生物惰性陶瓷和生物活性陶瓷,生物陶瓷除了用于测量、诊断、治疗外,主要是用作生物硬质组织的代用品,可应用于骨科、整形外科、口腔外科、心血管外科、眼科及普通外科等方面。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

几种功能陶瓷材料的研究与发展现状摘要功能陶瓷作为一种新型的无机非金属材料,以其优越的性能正越来越多地应用到社会生活中来,同时对于它的研究也仍在不断的深入与发展。

由于功能陶瓷材料的种类繁多,本文主要介绍了目前涉及比较广泛的铁电压电陶瓷材料,半导体陶瓷材料以及微波介质陶瓷材料的研究概况与进展。

关键词:铁电陶瓷压电陶瓷半导体陶瓷微波介质陶瓷前言功能陶瓷主要是指那些利用电磁、声、光、热、力等直接效应及其耦合效应所提供的先进陶瓷(现代陶瓷)。

功能陶瓷的发展经历了电介质陶瓷、压电铁电陶瓷、半导体陶瓷、快离子导体陶瓷、高温超导陶瓷等等一系列的过程,目前已发展成为性能多样、品种繁多、使用广泛、市场占有份额很高的一大类先进陶瓷材料。

功能陶瓷的不断开发,对科学技术的发展起了巨大的促进作用,其应用领域也随之更为广泛。

[1]目前主要用于电、磁、光、声、热和化学等信息的检测、转换、传输、处理和存储等,并已在电子信息、集成电路、计算机、能源工程、超声换能人工智能、生物工程等众多近代科技领域显示出广阔的应用前景。

当前功能陶瓷正朝着复合化,多功能化,低维化,智能化和设计、材料、工艺一体化的方向进一步的发展。

一、铁电压电陶瓷材料的研究进展[2]近年来,随着电子器件微型化、智能化的发展,各种性能优良、能满足制备体积更小电子器件的新型材料成为材料科学界的研究热点之一。

铁电压电材料因其具有独特的电学、光学和光电子学性能,在现代微电子、信息存储等方面有着广泛的应用前景,已经成为当前新型功能材料研究的热点之一,其主要可以分为以下几大类。

1、弛豫铁电体弛豫铁电体是指顺电—铁电转变,属弥散相变的铁电材料,一般为复合型化和物或固溶体。

由于弛豫型铁电体具有很高的介电常数,相对低的烧结温度和“弥散相变”得到的较低容温变化率、大的电致伸缩系数和几乎无滞后的特点,使其在多层陶瓷电容器及新型电致伸缩器件方面有着巨大的应用前景。

近年来,弛豫铁电陶瓷的研究一直是人们关注的热点。

[3]铌镁酸铅—钛酸铅单晶可以用融法长成大单晶,其压电常数d33和耦合系数k33可分别达3000pc/N和0.94,从而使单晶具有规模应用的价值;经辐照处理的聚合物聚偏氟乙烯—三氟乙烯的固溶体(P (VDF—T rFE)成为弛豫铁电体,在电场作用下具有异常大的形变量(达4%)。

这些都是压电领域中自PZT陶瓷发现以来的新突破,在驱动器、换能器、机器人等领域中有广阔的应用前景。

2、无铅压电陶瓷无铅压电陶瓷,或称环境协调性压电陶瓷,是指既具有满意的使用性能又具有良好环境协调性的一类新型功能陶瓷材料,它要求材料体系本身不含对生态环境可能造成损害的物质(特别是铅),并且在制备、使用废弃处理过程中不产生对环境可能有害的物质,以及制备工艺应具有耗能少、对环境污染小等良好的环境协调性。

[4]目前研究和开发的无铅压电陶瓷体系主要有铌酸盐系陶瓷、铋层状结构压电陶瓷、钛酸盐陶瓷等,这些体系,主要是结合掺杂、取代改性以及陶瓷植被工艺,研究和开发出的新的无铅压电陶瓷后备材料。

无铅压电陶瓷同传统压电陶瓷工艺相比有合成温度低、烧结温度低、无须密封合成和烧结、无须高温下极化等特点。

但无铅压电陶瓷的性能与铅基陶瓷相比,还存在比较大的差距。

要获得与铅基陶瓷性能相近的无铅体系,还需要进行大量的研究和开发工作。

3、压电复合材料压电复合材料是结合压电晶体、压电陶瓷和压电聚合物三类压电材料的优点所研究出来的一种新型的复合材料。

根据多年实践,[5]国外学者总结出压电复合材料设计3条原则:1)连通性原则,复合材料中各相自身连接的模式和控制系统中所加电场的量及场的分布模式。

2)对称性原则,复合材料中单个组元相的对称性及其在复合材料中排列的宏观对称性都可用于控制材料的性能。

3)尺度原则,复合材料各种能量系数的平均值决定于相关激发波长复合相的尺寸,如果波长与复合相尺寸可相比较,则可发生不寻常的共振。

[6]压电复和材料根据不同的连接类型又分为0—3型、1—3型、2—2型等,不同的连接类型中,陶瓷相和聚合物相的空间分布状态不同,将会导致电场分布的差异,而最终影响复合材料的介电性和压电性。

其中1—3型压电复合材料是目前研究和应用最广泛的一种,它是由一维连通的压电陶瓷相平行排列于三维连通的聚合物基体中而形成的两相压电复和材料。

[5]影响压电复合材料的性能的因素有很多,主要有连接类型、陶瓷含量、陶瓷空间尺寸、基体、成型工艺和极化工艺等几方面。

二、半导体陶瓷材料的研究进展半导体陶瓷是敏感元器件及传感器技术的关键材料,是迅速发展的一项高新技术,[7]它与现代信息技术、通讯技术、计算机技术密切相关,它的研究开发乃至生产,涉及到物理、化学、材料科学与工程等多种学科。

半导体陶瓷品种繁多,具有产业规模生产的主要有:热敏、气敏、湿敏、压敏及光敏电阻器等。

1、热敏热敏电阻器一般可分为正温度系数(PTC),负温度系数(NTC)和临界温度系数(CTR)三类。

[8]PTC热敏电阻器是以BaTiO2或BaTiO3固溶体为主晶相的半导体陶瓷元件。

在一定的温度范围内,其阻值随温度的增加而增加,表现出所谓的PTC效应。

按材料居里点可分为低温、高温,按阻值分可分为低阻、高阻,按使用电压可分为低压、常压和高压,按曲线陡度可分为缓变型和开关型。

PTC热敏电阻器的使用非常广泛,各种电子产品,电器设备中几乎都可以看到PTC热敏电阻元件。

NTC热敏电阻有三种不同类型的阻温特性。

一种是缓变型的热敏电阻,另一种是负温度突变型,又称为临界温度系数热敏电阻(CTR),在特定温度内,其阻值急剧下降,再一种是阻温特性为直线的陶瓷热敏元件。

[8]常温(300℃)NTC热敏陶瓷材料,大多数是尖晶石型氧化物半导体陶瓷,其中包括二元系材料及多元系材料。

二元系陶瓷材料主要有MnO-CuO-O2系、MnO-CoO-O2系、MnO-NiO-O2系等金属氧化物陶瓷。

三元系热敏陶瓷材料主要有Mn-Co-Ni系、Mn-Cu-Ni系、Mn-Cu-Co系等含Mn的金属氧化物。

也有不含Mn的NTC热敏陶瓷材料,如Cu-Ni系、Cu-Co-Ni系等。

这些氧化物按一定配比混合,经烧结后,性能稳定,可在空气中直接使用,现在各国生产的负温度系数热敏电阻器,绝大部分是用这类陶瓷制成的。

它们的电阻温度系数约为-1%~-6%/℃,工作温度在-60~-300℃之间,广泛用于测温、控温、补偿、稳压、遥控、流量流速测量及时间延迟等技术领域。

2、气敏[7]常见的气敏半导体陶瓷材料无论是n型,还是P型半导瓷,其气敏特性都是由于表面物理吸附,化学吸附或物理化学吸附引起表面能态发生改变,从而导致材料电导率的变化。

气敏陶瓷可分为电导式和电话式两类。

气敏材料主要有SnO系,Fe2O3系,V20系,V205系,ZrO2系,NiO系,CoO系及稀土过度金属氧化物系,如Ln(Ni,Co)O等。

SnO气敏传感器至今仍是应用最广和性能最优的一种,对于许多可燃气体,如氢、一氧化碳、甲烷、丙烷、乙醇、丙酮、城市煤气和天然气等都有相当高的灵敏度,并且有较高的重复性和使用寿命。

3、湿敏湿敏陶瓷是当环境温度变化导致其电性质相应变化的一类材料。

湿敏陶瓷材料大部分是利用微孔吸附水分与晶粒表面所用使电导发生变化制成湿敏传感器,利用电容量变化制成的湿敏陶瓷传感器因湿敏特性曲线的非线性变化、器件不稳定和寿命短等原因,应用范围较窄。

4、压敏压敏电阻器的特点是伏安特性呈非线性,对电压变化敏感的半导体陶瓷。

压敏电阻器的非线性伏安特性是由材料的晶界效应引起的结果,可用分立的双肖特基势垒模型等理论进行解释。

材料主晶相主要有ZnO,SiC,BaTiO3,Fe2O3,SrTiO3等。

其中BaTiO3,Fe2O3利用的是电极与烧结体界面的非欧姆性,而SiC,ZnO,SnO2,SrTiO3利用的是晶界的非欧姆特性。

目前,应用最广、性能最好的是ZnO压敏半导体陶瓷。

5、光敏半导体陶瓷在光的照射下,往往会引发其一些电性质的变化,由于陶瓷电特性的不同及光子能量的差异,可能产生光电导效应,也可能产生伏特效应。

利用这些效应,可以制造光敏电阻和光电池。

典型的产生光电导效应的光敏陶瓷有CdS、CdSe等。

典型的产生光伏特效应的光敏陶瓷有Cu2S—CdS、CdTe—CdS等。

三、微波介质陶瓷(MWDC)的研究与发展微波介质陶瓷是近二十多年来发展起来的一种新型的功能陶瓷材料。

它是指应用于微波频率(只要是300MHZ~30GH频段)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料,是制造微波介质滤波器和谐振器的关键材料。

[9]它具有高介电常数、低介电损耗、温度系数小等优良性能,适于制造多种微波元器件,能满足微波电路小型化、集成化、高可靠性和低成本的要求。

随着移动通信的发展,微波介质陶瓷已成为高技术陶瓷研究的重点项目之一。

作为现代通信技术中关键基础材料的MWDC,要求相对介电常数εr高,以便于器件小型化;品质因数Q值高或解职损耗tanδ小,以保证优良的选频特性,以便用其作介质谐振器件时,器件的谐振频率的温度系数τf(τf=αε-αe,式中αe和αε分别为介质材料的线膨胀系数和介质常数的温度系数)尽可能小,从而保证器件的热稳定性。

根据相对介电常数εr的大小与使用频段的不同,[10]通常可将已被开发和正在开发的微波介质陶瓷分为低εr和高Q值的MWDC(主要是BaO—MgO—Ta2O5或BaO—MgO—Nb2O5,BaO—ZnO—Nb2O5系统或它们之间的复合系统MWDC材料)、中等εr和Q值的MWDC (主要是以BaTi4O9,Ba2Ti9O20和(Zr、Sn)TiO4等为基的MWDC材料)、高εr而Q 值较低的MWDC(主要有钨青铜结构BaOLn2O3—TiO2系列,复合钙钛矿CaO—Li2O—Ln2O3—TiO2系列,铅基钙钛矿系列)等三类。

四、小结功能陶瓷材料在民用军用等各个领域的广泛使用,使得它成为现代陶瓷材料中举足轻重的一员,无论从应用的广度还是市场占有率来看,在当前及以后相当一段时间内,其在现代陶瓷中仍将占据主导地位。

因此,功能陶瓷今后在性能方面会向着高教能、高可靠性、低损耗、多功能、超高功能以及智能化方向发展。

在设备技术方面向着多层、多相乃至超微细结构的调控与复合、低温活化烧结、立体布线、超细超纯、薄膜技术等方向发展。

随着功能陶瓷材料的不断创新与发展,它将越来越多地影响我们的生活。

参考文献:[1] 董显风. 功能陶瓷研究进展与发展趋势. 中国科学院院刊,2003(6)[2] 舒剑风. 铁电陶瓷的技术发展及其应用. 佛山陶瓷,2006(6)[3] 王评初. 弛豫铁电体相变研究的最新进展. 哈尔滨理工大学学报,2007,7(6)[4] 张卫珂,尹衍生,张敏,谭训彦. 无铅压电陶瓷的开发及目前研究现状. 中国陶瓷工业,2005,12(5)[5] 甘国友,严继康,孙加林,陈敬超,张家涛. 压电复合材料的现状与展望. 功能材料,2000,31(5)[6] 卢斌,孙威. 压电复合材料得研究进展. 材料导报,2005,11[7] 黄勇,陈国华. 敏感陶瓷材料的制备及展望. 佛山陶瓷,2003(3)[8] 徐翠艳,王文新,李成. 半导体陶瓷的研究现状与发展前景. 辽宁工学院学报,2005,25(4)[9] 尹雪帆,喻佑华,周川钓,艾凡荣,丁银忠. 微波介质陶瓷材料发展综述. 中国陶瓷,2006,24(2)[10] 方亮,杨卫明,鄢俊兵,张辉. 微波介质陶瓷的研究与发展现状. 武汉理工大学学报,2002,24(2)[11] 梁立梅,谭咏梅. 浅谈现代功能陶瓷的发展及应用. 内蒙古石油化工,2001,6[12] Li L T, Gui Z L. Fabrication of low—firing piezoelectric ceramics and theirapplications. Ferroelectrics, 2001,262。

相关文档
最新文档