电气石矿物在陶瓷材料中的应用及作用机理1
电气石矿物在陶瓷材料中的应用及作用机理
摘要：电气石是一种重要的天然矿物材料，在很多领域有着广泛的应用。本文首先介绍了电气石的成分，结构。阐述了电气石在陶瓷材料中的应用以及它的作用机理。
关键词：电气石；陶瓷材料；应用
Abstract: Tourmaline is an important natural mineral materials, has been widely applied in many fie ld s. T h is p ap er firs t int ro d uces the to ur ma line co mp o s it io n, str uct ure. The t o u r m a l i n e c e r a m i c m a t e r i a l s a s w e l l a s i t s m e c h a n i s m o f a c t io n. Key words: tourmaline ; Ceramic materials ; application
1．电气石
近年来的研究发现电气石具有永久的辐射远红外线，释放负离子和生物电等特性。因此电气石逐渐成为热门的天然矿物功能晶体材料，收到世界各国的普遍重视，在环境保护、人体健康、农业生产等领域都具有非常重要的应用价值。
1.1电气石的化学成分
电气石Tourmaline ，俗称 碧玺，又译为 托玛琳。硬度介于7~7.5之间，折射率约为
1.62~1.64之间，折射率差约在0.020。电气石是一种硅酸岩矿物，主要成分有镁，铝，铁，硼等10多种对人体有利的微量元素。电气石最早发现于斯里兰卡，当时被视为与钻石、红宝石一样珍贵的宝石。人们注意到这种宝石在受热时会带上电荷，这种现象称为热释电效应，故得名电气石。其化学通式为：[][]()36618343,NaR Al Si O BO OH F ，式中R 代表金属阳离子，当R 为2M g +、2Fe +或(Li + 加3Al +)时，分别构成镁电气石、铁电气石和锂电气石三个端元矿物种。
1.2电气石的晶体结构
电气石属三方晶系，其矿物的晶体结构非常复杂，普遍认为电气石晶体结构基本特点是硅氧四面体4SiO 组成复三方环。B 配位数为3，组成平面三角形；Mg 配位数为6，组成
八面体，与3BO 共氧相连。在4SiO 四面体的复三方环上方的空隙中有配位数为9的一价
阳离子Na+分布。之间以5()AlO O H 八面体相联结(图G-24)。
1.3电气石的性质
热电性和压电性：当均匀的加热或者加压整个电气石晶体时, 在晶体的对称轴两端会产生等量异号的电荷, 是热电性和压电性，使得电气石产生电荷, 从而在电气石表面附近存在静电场, 具有电场效应。NaKamura 指出电荷的产生有两个来源, 一个是自发极化效应导致, 另一个是受热振动或应力导致。电气石的热电性是一种带电的, 不对称的, 非简谐振动。
自发电极性：T.kubo （1986）发现水源于常年积雪的富士山Kakita 河里的水难于被污染，注意到河水流经火成岩的地层，引起了他对电气石的研究，发现电气石的一端可以吸引2C u 离子，以此推断可能存在自发极化即永久性电极。不受外界电场的影响，其自发极化值是一个与温度无关的数值。电气石的极化效应Ps 表现为电气石周围静电场的存在，就象磁铁的磁极一样，有自发的磁性存在。自发电极的存在已为实验所证实，被解释为组成六连环的硅氧四面体4SiO 4-角顶定向所致。
Voigt 检测了在室温下电气石晶体的自发极化值，得到Ps=0.011uC/cm2,是3BaTiO 在室温下的1/2400。电气石的电场效应主要表现为：电场对水的电解作用；静电场对带电离子的
吸附与中和作用。
（1） 电场对水的电解作用
由于自发极化效应，在电气石的周围存在着以C 轴轴面为两极的静电场，E0=Ps/2?0。（a/r ）3,a 为电气石微粒半径，r 为距中心的距离。由此可知，在电气石表面厚度十几微米范围内存在10的7次方（最高值）~10的4次方V/m 的高场强。在静电场的作用下，水分子发生电解，形成H+和OH-，H+和水分子结合形成活性分子H3O+,活性分子具有极强的界面活性，可以吸引水中的杂质、污垢，起到净化水源的作用；OH-和水分子结合形成负离子，可以增加空气中的负离子数，改善人们的生活环境。
（2） 静电场对带电离子的吸附与中和
实验证实，静电场对处于其中的带电粒子有吸附作用，可以用于吸附粉尘、带电离子等。将电气石微粉分别置于pH=1、13的酸碱溶液中，1小时后H+、。OH-浓度显著减少，酸碱趋于中和。溶液中H+浓度与时间成线性关系：log[H+]=A-Bt ，也可表示为：-d[H+]/dt=B[H+](A,B)为常数）
电气石微粒与水的作用机制解释如下：通过电气石表面的高强静电场，表面十几微米范围内的H+、OH-离子被吸附到电气石的两极，与电解形成的H+和OH-中和，过多的H+以氢气的形式被释放出去。随着电气石表面H+离子的减少，在浓度差作用下，远处的H+离子不断向电气石表面移动直至达到平衡为止。H+离子的减少速率与水中H+浓度成正比。
产生负离子：按Kubo 的理论，电气石存在永久性电极，与水分子作用，将水分子电离形成H + 和OH -。H +会形成水合氢离子(3H O +) 或形成2H ，OH -形成水合羟基离子32H O -
，32H O -散发到空气中即为空气负离子，并称之为“负碱性离子”。方程式为:
2322442H O e H O H --+→+↑
如果空气中的水份、人类身体的汗液等其它水分子接触到电气石，也会发生上述反应，产生负离子进入人体。
发射远红外线：电气石是一种对人体健康非常有益的远红外线发射材料，具有偶极距，当它们做热运动时，相应的偶极距发生变化，即热运动使极性分子激发到更高的能级，当它们向下跃迁时把多余的能量以电磁波的方式放出。人体吸收远红外线最佳波长为9． 6 μm，而电气石具有放射4 ～ 18 μm 波长的远红外线的特性。经过硝酸铈修饰过的电气石远红外线发射率会提高，当铈的质量分数为6%， 600 ℃下焙烧3 h 后，电气石的远红外发射率最高能达到94%。
H O-) ，
电气石的表面活性和吸附性能：利用电气石永久带电性能电解水，生成羟离子(32
羟离子具有表面活性作用( 可使人体油份经过乳化、浸透、分散、溶化等过程最终分解) 、还原作用( 中和酸性物质) 、吸附作用 ( 吸附一些重金属离子) 、清洁作用( 抗菌、灭菌) 、除臭等。电气石还可以作为酸性、碱性废水的水处理介质，在改变溶液pH 值和电导率的同
O-，同时具有提升溶液溶氧量的作用。时，溶液中的羟基离子与自发电极诱导电荷作用产生2
2．电气石在陶瓷材料中的应用
陶瓷是陶器和瓷器的总称。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。
传统陶瓷是使用普通硅酸盐原料及部分化工原料，按照一定的工艺方法，加工、成形、烧成而得的满足人们日常生活需要的用于内外墙面、地面、厨房及卫生间等主要起装饰作用且功能性应用的陶瓷制品，包括日用陶瓷餐具、内瓷砖、外墙砖、地砖、玻化砖、瓦及陶管等。这些陶瓷制品是人们日常都会接触到得物体，随着科学的发展和社会文明的进步，人们对其提出了更高的要求，不但要求其具有良好的机械性能，而且要具有绿色保健功能，具有
一定的功能性。因此传统陶瓷也逐渐向功能化发展，这就需要对传统陶瓷进行表面改性处理，在赋予传统陶瓷一定的功能性之外又不会增加太多成本，从而提高其产品附加值。目前改性主要集中在抗菌，防污等方面，其他如负离子、发光、抗静电等方面也日益引起人们的重视。
功能陶瓷是一类颇具灵性的材料，它们或能感知光线，或能区分气味，或能储存信息……因此，说它们多才多能一点都不过分．它们在电、磁、声、光、热等方面具备的许多优异性能令其他材料难以企及，有的功能陶瓷材料还是一材多能呢！而这些性质的实现往往取决于其内部的电子状态或原子核结构，又称电子陶瓷。已在能源开发、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、环境科学等方面有广泛应用。此外，还有半导体陶瓷、绝缘陶瓷、介电陶瓷、发光陶瓷、感光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶瓷、催化陶瓷、特种功能薄膜等，在自动控制、仪器仪表、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、精密机械、航空航天、国防等部门均发挥着重要作用。在奇妙的材料世界里还有许多未知的现象有待于我们去探究，相信随着科学技术的进一步发展，人类也必然会发掘出功能材料的新功能，并将其派上新用场。
2.1电气石陶瓷球
电气石陶瓷球又称电气石球，电气石陶瓷球，电气石能量陶瓷球，电气石矿化球，托玛琳球。是利用优质电气石，食品级陶土以及多功能健康陶瓷材料复合加工而成，是一种高科技健康陶瓷产品。英文名称：Tourmaline Ball 产品规格：直径1-25mm。
（1）电气石陶瓷球电解水产生弱碱性水
因为电气石具有压电性和电热性，可以电解水分子，产生两种负离子（羟离子与水合氢离子），产生弱碱性水，降低水的氧化还原电位，提高人体的免疫力；同时能够获得活性作用、氨的安定化、铁的钝化，能够预防预防红色铁锈生成。
（2）电气石陶瓷球产生负离子
电气石陶瓷球产生的负离子不仅能促成人体合成和储存维生素，强化和激活人体的生理
活动，因此它又被称为"空气维生素",认为它像食物的维生素一样，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响。
（3）电气石陶瓷球产生小分子水
水的分子(H2O)并非单独存在，其分子曾相互结合，形成分子团。普通的水是大分子团水，成链状结构，不易被人体吸收，并且大分子团水内部很容易包藏有毒有害有机物，使人体健康遭受损害。而电气石陶瓷球依据其能量可以打开大分子团间的氢键，产生分子团较小的水，口感更佳，并能够提高渗透力、溶解力、代谢力和补养能力等。
（4）电气石陶瓷球释放远红外线
电气石陶瓷球可以产生2-18微米的远红外线，能够渗透到身体深层部位，温暖细胞，促进血液循环，使新陈代谢顺畅。电气石的远红外线放射力达到90%以上，数值较其它矿物高。
（5）含有有效微量矿物质
电气石陶瓷球含有各种天然矿物质，可充分将锌、锂、碘、硒等二十多种人体必需的微量元素，缓慢均匀地释放在净化水中，使得活化净水含有更多的有益矿物质。借着微弱电流作用，矿物质容易被吸收，是极佳的矿物质来源。
2.2电气石在负离子环保陶瓷的应用
负离子释放材料是一种能够改善污染环境的新型材料。通过将负离子释放材料———电气石加入到陶瓷原料中, 制得能够在空气中释放较高负离子浓度的新型陶瓷产品。
空气负离子的保健作用已被众多研究所验证, 此外, 负离子对血液有一定的净化功能、细胞复活作用, 可以增强人体的抵抗力, 还可以除去各种异味, 具有较强的吸附与分解作用。使空气电离产生负离子的原因, 是某种稀土类矿石或天然矿物质所释放的微弱放射线不断将空气中的微粒化, 产生负离子。电气石就是具备这种功能的材料。
通过加入负离子释放材料———电气石超细粉,可制得具有释放负离子功能的环保陶瓷材料。电气石超细粉的加入量越高, 烧结温度越低、负离子的释放量越大。制得的环保陶瓷材料具有较强的抗水浸泡能力, 可在水中使用, 用于水的净化处理。同时环保陶瓷材料具有
较好的物化性能,可满足日常生活需要。
负离子陶瓷材料在于其独特的负离子释放功能，广泛的应用于保健，环保及饮用水处理
行业。一般应用形式主要以粉状或粒状形式应用于各种产品中，也可作为功能陶瓷直接成型
产品应用。
2.3电气石对多孔陶瓷结构和性能的影响
采用固相烧结法，在硅藻土基多孔陶瓷的配料里添加不同量的超细电气石粉，制备了一种新型环境材料-硅藻土基多孔功能陶瓷。多孔陶瓷也称为气孔功能陶瓷，它是成型后经高温烧成，体内具有大量彼此相通或闭合气孔的陶瓷材料，它的主要功能在于巨大的气孔率，气孔表面以及可调节的气孔形状，气孔孔径及其在三维空间的分布，连通等。具有一定的强度，形状和其他陶瓷基体的性能，以及主要利用其巨大的比表面积和独特的物理表面特性，对液体，气体介质有选择透过性，能量吸收或阻尼特性和优良热、电、磁、光、化学等功能的高科技无极非金属材料。多孔陶瓷材料以其优越的性能被应用于汽车尾气处理，工业污水处理，熔融金属过滤，催化剂载体，隔热隔音材料等。
研究表明，多孔陶瓷材料的这些性能与电气石的电极性，释放负离子，远红外辐射等性能进行了有机结合，材料经焙烧后，一方面是微粒之间相互扩散，熔融，分子间相互运动，从而达到均匀的目的；另一方面是消除杂质，提高产品的孔隙率和产品的吸附能力。所制备的材料即可作为环境功能材料的多孔陶瓷，使其成为具有光催化，抗菌和吸附等互相加强复合功能的新型环境材料，也可以用于废水的处理。
2.4电气石在其他方面的的影响
目前国内外产业界利用电气石矿物正在开发和应用的领域包括: 人体保健治疗系列( 纤维服饰、负离子发生器、化妆品) 、水处理及再生系列( 自来水厂、储水塔、饮水器等饮用水净化、工矿污水处理、赤潮污水处理) 、生态农业系列( 化肥、微量元素、生物促长剂等) 、工业填料添加剂系列( 如油漆、金属防腐剂、涂料等) 、防电磁干扰系列等上千个品种。电气石在提高国民经济，改善人们日常生活等方面都具有非常大的开发和应用潜能。
3．结束语
目前,对电气石在应用前景方面的研究还处于初步阶段。当前研究的重点,一方面是进行基础理论研究,探讨影响电气石的自发极化效应的内部与外部因素;另一方面是进行应用实践尝试。随着我国国民经济的发展以及人们生活水平的提高,对环保、医疗保健等方面的要求会越来越高,电气石在这些领域所具有的独特作用与效果,以及较高的附加值,使其具有良好的发展前景。电气石产品的开发应用必将产生较高的社会效益和经济效益。对传统陶瓷进行表面改性，赋予其一定的功能性，可以大大提升传统陶瓷产业的市场竞争力，增加产品的附加值，改善人们的生活水平。如何降低传统表面改性的成本，提高工艺可行性，使传统陶瓷产业能够升级换代，将是一项十分有意义而有前景的工作。电气石的天然特性使其拥有更广阔的发展前景，将电气石材料作为添加剂加入陶瓷材料中，是陶瓷材料具有某种特殊的性能，将会是陶瓷行业发展研究的热门。
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新型陶瓷材料的应用与发展
新型陶瓷材料的应用与 发展 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
新型陶瓷材料的应用与发展摘要：本文首先简单介绍了传统陶瓷材料向现代新型陶瓷材料转变的过程，新型陶瓷材料克服了传统陶瓷本身内部的缺陷，故使其性能大大提高，扩大了应用领域。然后论述了新型陶瓷材料分为结构陶瓷和功能陶瓷，以及它们耐高温、生物相容性能、电磁性、质量轻等特性及各自的应用领域，重点讨论了新型陶瓷材料在航空航天、军事、生物工程、电子工业等的应用，最后简单说明了新型陶瓷材料的近况和发展趋势。 关键字：新型陶瓷材料应用发展 引言：在当今科技高度发展的工业社会,每一项工业化的成就都与材料科学、材料的制造及实际使用有着密不可分的关联,它使得某些新的科学设想、构思及生产过程得以实现。离开了材料科学与材料工业,世界上的许多科学创造和发明都是难以实现或达到的。陶瓷材料是继金属材料,非金属高分子材料之后人们所关注的无机非金属材料中最重要的一种，因为它同时兼有金属和高分子材料两者的共同优点,此外在不断的改性过程中,已使它的易碎裂的性能有了很大的改善。因此,它的应用领域和各类产品都有一个十分明显的提高。 1.传统陶瓷材料到新型陶瓷材料的演变 陶瓷一词(Ceramics) 来源于古希腊Keramos 一词,意为地球之神。传统的陶瓷材料含意很广泛,它主要指铝、硅的氮化物,碳化物,玻璃及硅酸盐类。虽然传统陶瓷具有一定的耐化学腐蚀特性和较高的电阻率、熔点高,可耐高温,硬度高,耐磨损,化学稳定性高,不腐蚀等优点。但它也存在着塑料变形能力差,易发生脆性破坏和不易加工成型等缺点,这些原因大大地限制了在工业的应用范围，特别是在机械工业上的应用。而在电器上的应用也主要局限在高压电瓷瓶及其绝缘体部件等少数几个方面。 为此人们开展对传统的陶瓷材料进行改性研究和有关材料的人工合成开发,现代合成技术已经能够通过物理蒸发溅射(Vapor processing) 溶液法(Aqueous precipitation) 溶胶—凝胶技术(Solgel-technology) 及其它先进技术改造传统陶瓷或人工合成极少缺陷的陶瓷材料,其中较为重要的有Si3N4 ,A12O3 等。合成的陶瓷材料与传统陶瓷材料相比，它的性能大大提高,与其它材料相比,在同样强度下这些材料具有良好的化学、热、机械及摩擦学(tribology)特性。它质轻,可以耐高温,硬度高,抗压强度有时超过金属及合金,具有较强的抗磨性和化学隋性、电及热的绝缘性都相当好,特别是由于采用纯净材料,消除了缺陷( eliminate-defects) , 它的易脆性( brittleness) 得到了极大的改善,因此其应用,特在现代机械业的应用日益广泛。目前巳有大量的新型陶瓷材料被用于工业高温抗磨器件、机械基础元器件,除此之外,电子及电信行业,生物医疗器件乃至于陶瓷记忆材料,超导陶瓷等应用都与新型陶瓷材料的研制与开发有关。 2.新型陶瓷材料特性与分类 新型陶瓷材料按照人们目前的习惯可分为两大类，即结构陶瓷（Structural ceramics）（或工程陶 瓷）和功能陶瓷（ Functional ceramics），将具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷列为结构陶瓷， 而将具有电、光、磁、化学和生物体特性，且具有相互转换功能的陶瓷列为功能陶瓷。随着科学技术的发展， 各种超为基数和符合技术的运用，材料性能和功能相互交叉渗透，确切分类已经逐渐模糊和淡化。根据现代科 学技术发展的需要，通过对材料结构性能的设计，新型陶瓷材料的各种特性得到了充分的体现。 3.新型陶瓷的应用与发展 新型陶瓷是新型无机非金属材料, 也称先进陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷, 为什么能得到高 速发展, 归纳起来有四方面原因：①具有优良的物理力学性能、高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗热震 而且在热、光、声、电、磁、化学、生物等方面具有卓越的功能, 某些性能远远超过现代优质合金和高分子材料, 因而登上新材料革命的主角地位, 满足现代科学技术和经济建设的需要。②其原料取于矿土或经合成而得, 蕴藏量十分丰富。③产品附加值相当高, 而且未来市场仍将持续扩展。④应用十分广泛, 几乎可以渗透到各 行各业。 应用领域 功能陶瓷主要在绝缘、电磁、介电以经济光学等方面得到广泛应用；结构陶瓷除了耐低膨胀、耐磨、耐腐 蚀外，还有重量轻、高弹性、低膨胀、电绝缘性等特性。因而在很多领域得到应用应该是以陶瓷燃气轮机为代 表的耐高温陶瓷部件陶瓷广泛用于道具及模具等耐磨零件，这方面的应用主要是利用陶瓷的高硬度、低磨耗 性、低摩擦系数等特性。另一方面，陶瓷材料具有其他材料所没有的高刚性、重量轻、耐蚀性等特性，从而被 有效地应用在精密测量仪器和精密机床等上面。另外，因为陶瓷材料具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性，在生 物工程以及医疗等方面也得到广泛的应用。下面将分几方面来介绍新型陶瓷材料的应用领域。 1)航空航天材料:陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites） 当前耐高温材料已经成为航天先进材料中的由此岸优先发展方向，材料在高温下的应用对航天技术特别 是固体火箭等领域具有极其重要的推动作用。随着航空技术的发展气体涡轮机燃烧室中燃气的温度要求越来越高，并更紧密地依赖于高温材料的研究开发，而先进陶瓷及其陶瓷基复合材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀质 量轻等优异性能，是最具有希望代替金属材料用于热端部件的候选材料[4]。为此世界各国开展对陶瓷发动机的 研究工作。美、欧、日等越来越多的人体涡轮机设计者们开始用陶瓷基复合材料来制作旋转件和固定件。当前 对高温结构陶瓷的研究主要集中于Sic、Si3N4、Al2O3和ZrO2等，尤其以Si3N4高温结构陶瓷最引人注目。这类 陶瓷的综合性能较突出，它们有良好的高温强度，已经在航空涡轮发动机等方面得到了应用，非常适用于制作
简析生物陶瓷材料
简析生物陶瓷材料 姓名： 班级： 学号：
摘要：生物陶瓷是一种具有与生物体或生物化学有关的区别于传统陶瓷材料的新型材料，有着传统陶瓷所不具备的特殊功能。随着材料科学的发展，生物陶瓷材料越来越为人们所重视和关注，应用也越来越广泛，成为生物医学材料中不可或缺的一部分。本文将回顾生物陶瓷材料的发展，介绍生物陶瓷材料的分类、性能和优点，并展望其发展热点。 关键词：生物陶瓷材料种类性能应用发展热点 现代医学中，人们对生物医学材料的需求越来越大，而在这众多生物材料中，目前应用比较广泛且生产工艺比较成熟的是生物陶瓷材料。它是指与生物体或生物化学有关的新型陶瓷。它能同人体骨骼起生物化学作用，导致成骨过程，使移植体或骨骼修补物能于人体组织长合在一起，从而达到治疗目的。 生物陶瓷材料的发展备受关注也越发迅速，本文将回顾生物陶瓷材料的发展，对其分类、性能、优点以及发展前景等作简要介绍。 1生物陶瓷材料的发展简史 当今人类社会使用的材料可分为三大类：金属及其合金材料、有机材料、无机非金属材料。这些材料都曾先后被用作人工硬组织的代替物, 并在应用中取得了宝贵的经验、教训。回顾历史, 可分为以下几个阶段。 1.1人工骨研究的启蒙阶段 18世纪前, 主要采用天然材料作为骨修复材料, 如柳枝、木、麻、象牙及贵金属等。 1.2自然发展阶段 约19世纪前, 由于冶金技术和陶瓷制备工艺的发展, 开始用纯金、纯银、铂等贵金属。 1.3探索阶段 20世纪中叶以前, 由于冶金的进步, 纯钦和钦合金年等被应用到人工骨领域, 开始有目的地探索新材料, 有机玻璃等高分子材料年也开始应用临床, 并在医学种植技术与病例选择方面积累了丰富经验，但基础理论的研究还很不深人。1.4迅速发展阶段 20世纪60年代初, 在新技术革命浪潮推动下, 材料科学迅速发展。人们开始有目的、有计划地探索、发现和合成新材料, 其中最有代表性的生物陶瓷的研究和应用获得了突飞猛进的发展。生物陶瓷的发展虽然还不到几十年, 但也同样经历了上述时期。起初以单晶氧化铝陶瓷为先导, 随后是多晶氧化铝、表面呈珊瑚状的氧化铝等。其后是生物活性陶瓷, 包括生物玻璃, 经基磷灰石和玻璃陶瓷类。 自20世纪70年代起, 生物陶瓷显露头角, 世界各国相继开展了理论和应用研究, 并且不断取得突破性进展。 2生物陶瓷材料的分类 2.1 根据其用途分类 根据用途，广义的生物陶瓷可以分为以下两大类： （1）植入陶瓷：又称生物体陶瓷，主要有人造牙、人造骨、人造心脏瓣膜、人
新型陶瓷原料介绍
新型陶瓷原料介绍 1、氧化物原料 a、氧化铝：它是新型陶瓷制品中使用最为广泛的原料之一，具有一系列优良性能。此外,它也是高温耐火材料、磨料、磨具、激光材料及氧化铝宝石等的重要原料。 b、氧化锆：它是高温结构陶瓷、电子陶瓷和耐火材料的重要原料。 c、二氧化钛：它是制造电容器陶瓷、热敏陶瓷和压电陶瓷等制品的重要原料。 d、氧化铍:它是高导热性新型陶瓷的重要原料。 e、三氧化二铁：它是强磁性材料的重要原料。 f、二氧化锡：广泛用于电子陶瓷中。 g、氧化锌：它可以使陶瓷材料的机械和电性能得到改善。 h、氧化镍：应用于热敏陶瓷中。 i、氧化铅：在新型陶瓷中主要用作合成PbTiO3、Pb(Zr、Ti)O3以及Pb(Mg1/3、Nb2/3)O3的主要原料。 j、五氧化二铌：在电子陶瓷工业中它用途很广，如用作制造铌镁酸铅低温烧结独石电容器，铌酸锂单晶等的主要原料，同时还可作为改性添加剂。 k、锰的氧化物：如制作湿度传感器、过热保护器等。 l、氧化铬：用作气敏元件、气体警报器的配料中。 m、氧化钴：应用于聚光材料等方面。 2、复合氧化物原料 a、钛酸盐：主要有BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3、MgTiO3和PbTiO3等。BaTiO3是压电、铁电陶瓷的重要原料。 b、锆酸盐：主要有BaZrO3和SrZrO3等。应用于磁芯、振荡器等。 c、锡酸盐：主要有BaSnO3、CaSnO3、InSnO3、CaSnO3、NiSnO3和PbSnO3，如CaSnO3用作于电容器中。 d、铌酸盐：主要有LiNbO3和KnbO3。 e、锑酸盐：主要有BaSb2O6、PbSb2O6和MgSb2O6等。 f、铝酸盐:主要有MgAl2O4。 g、铝硅酸盐：主要有3Al2O3o2SiO2。 3、稀土氧化物原料，如：Yb2O3、Tu2O3、Nd2O3、Ce2O3、La2O3等。
功能陶瓷材料总复习讲解学习
功能陶瓷材料总复习
功能陶瓷材料总复习 绪论 什么是功能陶瓷？常见的功能陶瓷的分类、特性与用途。 1、定义：指具有电、磁、光、声、超导、化学、生物等特性，且具有相互转化功能的一类陶瓷。 2、分类：电容器陶瓷、压电、铁电陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、导电、超导陶瓷、生物与抗菌陶瓷、发光与红外辐射陶瓷、多孔陶瓷。 3、特性：性能稳定性高、可靠性好、资源丰富、成本低、易于多功能转化和集成化等 4用途：在自动控制、仪器仪表、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、精密机械、航空航天、国防等部门均发挥着重要作用。举例：电容器陶瓷、谐振器元器件基材料、压电式动态力传感器、压电式振动加速度传感器。 介电陶瓷 以感应的方式对外电场作出响应，即沿着电场方向产生电偶极矩或电偶极矩的改变，这类材料称为电介质 各种极化机制以及频率范围。 极化机制：电子极化、离子极化、偶极子极化、空间电荷极化 松弛极化 频率范围：
铁电体， 晶体在某温度范围内具有自发极化Ps,且自发极化Ps的方向能随外电场而取向，称为铁电体。材料的这种性质称为铁电性。 电畴:铁电体中自发极化方向一致的微小区域 铁电体的特性:铁电体特性包括电滞回线Hysteresis loop、电畴Domains、居里点Tc及居里点附近的临界特性。 电滞回线: 铁电体的P 滞后于外电场E而变化的轨迹（如图
居里点Tc:顺电相→铁电相的转变温度 T>Tc 顺电相 T
新型陶瓷材料在汽车中的应用
湖北汽车工业学院 本科生课程论文 论文题目新型陶瓷材料在汽车中的应用及未来发展学生专业班级材料成型及控制工程（汽车产业）T1233-5 学生姓名（学号）朱宝林（2012030526） 指导教师（职称）王天国 完成时间2014-11-5 2014 年11月05 日
目录 前言 (3) 第一章汽车发动机中的陶瓷材料 (4) 1.1 陶瓷汽车发动机 (4) 1.2 活塞顶用陶瓷结构 (5) 1.3 涡轮增压器陶瓷材料 (6) 第二章陶瓷纤维在发动机零件上的应用 (6) 第三章陶瓷材料在发动机其它部件的应用 (7) 第四章新型陶瓷材料未来的发展及在汽车上的应用·7
前言 关于新型陶瓷材料： 新型陶瓷材料在性能上有其独特的优越性。在热和机械性能方面，有耐高温、隔热、高硬度、耐磨耗等；在电性能方面有绝缘性、压电性、半导体性、磁性等；在化学方面有催化、耐腐蚀、吸 性。因此研究开发新型功能陶瓷是材料科学中的一个重要领域。 摘要：随着科学技术飞速发展，现代汽车制造业将更多特种陶瓷、智能陶瓷制品引入，采用到汽车上，并且伴随着更多的新型结构材料的引入，在汽车零部件加工制造技术上也带来了一场新的革命，在此主要介绍一些新型的陶瓷材料在现在及未来的汽车行业的使用情况及以后可能应用的发展前景。 目前应用于汽车上的陶瓷材料主要有：氧化硅陶瓷，碳化硅陶瓷，氮化硅陶瓷，氧化铝陶瓷这几种。 关键词：陶瓷材料、发动机、汽车、应用
第一章汽车发动机中的陶瓷材料 1·1 陶瓷汽车发动机 新型陶瓷是碳化硅和氮化硅等无机非金属烧结而成。与以往使用的氧化铝陶瓷相比，强度是其三倍以上，能耐1000摄氏度以上高温，新材料推进了汽车上新用途的开发。例如：要将柴油机的燃耗费降低30%以上，可以说新型陶瓷是不可缺少的材料。现在汽油机中，燃烧能量中的78%左右是在热能和热传递中损失掉的，柴油机热效率为33%，与汽油机相比已十分优越，然而仍有60%以上的热能量损失掉。因此，为减少这部分损失，用隔热性能好的陶瓷材料围住燃烧室进行隔热，进而用废气涡轮增压器和动力涡轮来回收排气能量，有试验证明，这样可把热效率提高到48%。 同时，由于新型陶瓷的使用，柴油机瞬间快速起动将变得可能。采用新型陶瓷的涡轮增压器，它比当今超耐热合金具有更优越的耐热性，而比重却只有金属涡轮的约三分之一。因此，新型陶瓷涡轮可以补偿金属涡轮动态响应低的缺点。其他正在进行研究的有：采用新型陶瓷的活塞销和活塞环等运动部件。由于重量的减轻，发动机效率可望得到提高。 由于陶瓷材料具有优良的耐热性、耐磨性、隔热性及重量轻优点，故使用陶瓷材料替代金属制备热机部件的技术受到了世界各国的高度重视。目前，发动机的主要零部件，如活塞、气缸盖、气门、排气管、涡轮烟压器、氧传感器及火花塞等都用先进的陶瓷材料来制造，并研制出了无水冷的绝热陶瓷发动机。另外为了防止汽车废气对大气环境的影响，各国都采用了的措施，制订了严格的排放标准，这些都促进了汽车工业用新技术的开发以及新材料的研多，特别是在发动机用先进陶瓷瓷材料方面取大了软大的进展，并在近年来的技术创新中发挥着更重的作用。 陶瓷发动机的优越性为： ·可以提高发动机的工作温度，从而大大提高效率。例如，目前作为发动机制造材料的镍基耐热合金，工作温度在1000℃左右。而采用陶瓷材料，则可以将工作温度提高到1300℃，使发动机效率提高30%左右。 ·工作温度高，可使燃料燃烧充分，所排废气中的有害成分大为降低，这不仅降低了能源消耗，而且减少了环境污染。
生物陶瓷材料的研究及应用
生物陶瓷材料的研究及应用 张波化工07-3班 120073304069 摘要介绍了生物陶瓷的定义，对羟基磷灰石生物陶瓷材料、磷酸钙生物陶瓷材料、复合生物陶瓷材料、涂层生物陶瓷材料和氧化铝生物陶瓷的特性和制备方法进行了较为深入的分析，在现代医学中的应用及发展前景。 关键词生物陶瓷，磷酸钙，复合生物陶瓷材料，涂层生物陶瓷材料，氧化铝陶瓷，生物陶瓷应用。 Bioceramic Materials Research and Application Zhangbo Chemical Engineering and Technology 073 class 120073304069 Abstract This paper introduces the definition of bio-ceramics, bio-ceramic material of hydroxyapatite, calcium phosphate bio-ceramic materials, composite bio-ceramic materials, coating materials, bio-ceramics and alumina ceramics of biological characteristics and preparation methods for a more in-depth analysis In modern medicine the application and development prospects. Key words bio-ceramics, calcium phosphate, composite bio-ceramic materials, coating materials, bio-ceramic, alumina ceramic, bio-ceramic applications. 1 引言 生物陶瓷是指用作特定的生物或生理功能的一类陶瓷材料，即直接用于人体或与人体相关的生物、医用、生物化学等的陶瓷材料。做为生物陶瓷材料，需具备如下条件：生物相容性；力学相容性；与生物组织有优异的亲和性；抗血栓；灭菌性并具有很好的 物理、化学稳定性。生物陶瓷材料可分为生物惰性陶瓷（如Al 2O 3 、ZrO 2 等）、生物活性 陶瓷(如致密羟基磷灰石、生物活性微晶玻璃等)和生物复合材料三类。生物陶瓷材料因其与人的生活密切相关，故一直倍受材料科学工作者的重视。 2 生物陶瓷材料的发展 目前世界各国相继发展了生物陶瓷材料，它不仅具有不锈钢塑料所具有的特性，而且具有亲水性、能与细胞等生物组织表现出良好的亲和性。因此生物陶瓷具有广阔的发展前景。生物陶瓷的应用范围也正在逐步扩大，现可应用于人工骨、人
功能陶瓷材料概述
功能陶瓷材料概述 功能陶瓷由于其在电、磁、声、光、热、力等方面优异的性能，广泛应用于电子电力、汽车、计算机、通讯等领域，在科学技术发展和实际生产生活中发挥着越来越重要的作用。主要阐述了功能陶瓷电学、光学、磁学、声学、力学等基本性质，并介绍了功能陶瓷的种类和应用以及未来发展趋势。 标签： 功能陶瓷；性质;应用 1 前言 功能陶瓷是具有电、磁、声、光、热、力、化学或生物功能等的介质材料。它有别于我们所熟知的日用陶瓷、艺术陶瓷、建筑陶瓷等，而是指在电子、微电子、光电子信息和自动化技术以及能源、环保和生物医学领域中所使用的陶瓷材料。功能陶瓷以其独特的声、光、热、电、磁等物理特性和生物、化学以及适当的力学等特性，在相应的工程和技术中发挥着关键作用，如制造电子线路中电容器用的电介质瓷，制造集成电路基片和管壳用的高频绝缘瓷等。 2 功能陶瓷基本性质 功能陶瓷是利用其对电、光、磁、声、热等物理性质所具有的特殊功能而制造出的陶瓷材料。其电学、光学、磁学、声学、热学、力学等性质是研究和运用的重点。功能陶瓷的这些性质与其组成、结构和工艺等有着密切关系。 功能陶瓷电学性质可以用电导率、介电常数、击穿电场强度和介质损耗来表示，是功能陶瓷材料很重要的基本性质之一。光学性质指其在可见光、红外光、紫外光及各种射线作用时表现出的一些性质。表征磁学性质的参数有磁导率、磁化率、磁化强度、磁感应强度等。材料在外力作用下都会发生相应的形变甚至破坏，有必要研究材料的力学性能，功能陶瓷材料也具有弹性模量、机械强度、断裂韧度等表征力学性能的参数。 3 功能陶瓷种类及其应用 功能陶瓷的发展始于20世纪30年代，经历从电介质陶瓷→压电铁电陶瓷→半导体陶瓷→快离子导体陶瓷→高温超导陶瓷的发展过程，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。目前已经研究比较深入并大量使用的功能陶瓷有绝缘陶瓷、介电陶瓷、压电陶瓷、半导体陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、生物陶瓷和结构陶瓷等，下面将介绍几种主要的功能陶瓷及其应用。 3.1 绝缘陶瓷
生物陶瓷材料的分类
惰性生物陶瓷材料 生物惰性陶瓷主要是指化学性能稳定，生物相容性好的陶瓷材料。这类陶瓷材料的结构都比较稳定，分子中的键力较强，而且都具有较高的机械强度、耐磨性以及化学稳定性。主要由氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷以及陶材组成。其中，以Al、Mg、Ti、Zr 的氧化物应用最为广泛。 早在1969 年，Talbert[2]就将不同孔隙率的颗粒状Al2O3 陶瓷作为永久性可移植骨假体，植入成年杂种狗的股骨中进行实验，发现多晶氧化铝陶瓷对包括生物环境在内的任何环境都呈现惰性及其优越的耐磨损性和高的抗压强度。使氧化铝陶瓷材料成为最早获得临床应用的生物惰性陶瓷材料。目前氧化铝陶瓷材料已经应用于人造骨、人工关节及人造齿根的制作方面。 氧化铝陶瓷植入人体后，体内软组织在其表面生成极薄的纤维组织包膜，在体内可见纤维细胞增生，界面无化学反应，多用于全臀复位修复术及股骨和髋骨部连接[3]。单晶氧化铝陶瓷的机械性能更优于多晶氧化铝，适用于负重大、耐磨要求高的部位。但是由于Al2O3 属脆性材料，冲击韧性较低，且弹性模量和人骨相差较大，可能引起骨组织的应力，从而引起骨组织的萎缩和关节松动，在使用过程中，常出现脆性破坏和骨损伤，且不能直接与骨结合。 目前，国外有关学者通过各种方法，使Al2O3 陶瓷在韧性和相容性方面取得了显著提高[4]，如在陶瓷表面涂上骨亲和性高的陶瓷，特别是能和骨发生化学结合的磷灰石，已经制造出更加先进的人工关
节。通过相变或微裂等方法，使材料内部产生微裂纹，只要微裂纹的尺寸足够小，则均匀分布的微裂纹会起到应力分散的作用。也可以提高材料的韧性[5]。 近年，氧化锆陶瓷由于其优良的力学性能，尤其是其远高于氧化铝瓷的断裂韧性，使其作为增强增韧第二相材料在人体硬组织修复体方面取得了较大研究的进展。Hench[6]报道，部分稳定氧化锆陶瓷的抗弯强度可达100 MPa，断裂韧性可达15MPa·m- 1/2。 但惰性生物陶瓷在体内被纤维组织包裹或与骨组织之间形成纤维组织界面的特性影响了该材料在骨缺损修复中的应用，因为骨与材料之间存在纤维组织界面，阻碍了材料与骨的结合，也影响材料的骨传导性，长期滞留体内产生结构上的缺陷，使骨组织产生力学上的薄弱。 2 生物活性陶瓷材料 生物活性陶瓷包括表面生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷，又叫生物降解陶瓷。生物表面活性陶瓷通常含有羟基，还可做成多孔性，生物组织可长入并同其表面发生牢固的键合；生物吸收性陶瓷的特点是能部分吸收或者全部吸收，在生物体内能诱发新生骨的生长。生物活性陶瓷有生物活性玻璃（磷酸钙系），羟基磷灰石陶瓷，磷酸三钙陶瓷等几种。 2.1 羟基磷灰石陶瓷 羟基磷灰石（hydroxyapatite），简称HAp，化学式为Ca10(PO4)6(OH)2，属表面活性材料，由于生物体硬组织(牙齿、骨)
新型透明陶瓷材料研发成功填补我国空白
一种“晶莹剔透、性能优异”的新型透明陶瓷材料生产的产品上月底在河南洛阳研制成功。新型透明陶瓷材料的研制和成功应用，使我国在透明陶瓷材料领域大大缩短了与国外先进水平的差距，填补了我国特种材料领域的空 新型透明陶瓷材料研发成功填补我国空白 １１月１４日，由联合国开发计划署、联合国工业发展组织等国际组织与中国国际跨国公司研究会联合主办的中外跨国公司ＣＥＯ圆桌会议在北京召开，来自山东淄博的统一防静电陶瓷在大会展出，这一曾经为神舟七号发射成功做出重要贡献的高新科技陶瓷一经亮相，立即在北京媒体界引发轰动效应，受到各大报社新闻记者关注。防静电陶瓷技术缔造者袁国梁先生一入场即被众多媒体记者“团团包围”，袁国梁先生在会展上向国内外专家、媒体记者、参会观众展示并详细讲解了这一高新科技防静电瓷砖，在采访中，袁国梁先生表示防静电瓷砖有望在未来几年内进入普通家庭，为百姓造福。 防静电陶瓷是一种高新科技陶瓷，具有永久、稳定的防静电性能，耐磨，耐腐蚀，耐高温达１２００摄氏度导电性不变、防渗透。多年来，防静电陶瓷一直是欧美发达国家科学家的研究重点。经过山东淄博统一陶瓷集团两年多的潜心研究，２００７年，这一世界性技术难题在我国取得突破性进展。经过我国自主研发成功的防静电瓷砖一经问世，就以其高标准的综合性功能引发陶瓷科技界的轰动，并迅速取代了传统ＰＶＣ等其他材料防静电地板，进入神舟七号载人航天飞船控制装配中心，为我国航天航空事业做出了重要贡献，防静电陶瓷因此被誉为“太空”陶瓷。目前，该陶瓷广泛应用于高精尖技术研发场所，并逐渐由航天航空、国防军事等行业向高新电子行业、医疗医药行业、石油化工行业以及普通的科技办公大楼和高端写字楼扩散，应用范围不断扩大，引起了国内外一些高端地产企业和高新科技企业家们的关注。 不久前，中国电子仪器行业协会防静电装备分会的孙延林秘书长曾撰文指出，随着工业发展和人们生活的不断提高，静电对人们的不良影响和危害日益显著。静电在工业方面，尤其是计算机、通信、集成电路等高精尖技术行 神七防静电陶瓷亮相北京 业，经常引发种种生产事故，在美国机场电路大规模发展的初期，每年因静电造成电子工业直接经济损失达一百多亿美元，在人们日常生活中，静电也会产生诸多不良影响甚至危害，比如，医院重症监护室和安装心电起搏器的病人必须要注意到防静电，国外曾经发生过多起因静电放电引发心电起搏器误动作使心脏病人丧生的实例；在医院、医药生产车间、家居环境产生静电时，会大量吸附空气尘埃，使医院，家居环境的墙壁、办公用具很快变脏，环境空气质量变坏，洁净度降低，在医药生产车间洁净度降低的时，药品合格率就会大幅降低；据统计，家用微电子产品和高端精密家电使用中出现故障总数的６５％以上是静电放电和静电感应引起的。 当代全球经济化的高科技活动和商务活动以及家庭活动时时刻刻体现在现代通讯、微电子技术、信息技术，使电磁波充斥了地球空间，人造化学品（绝缘材料）遍布我们的衣食住行，这种环境使人体与大地逐渐隔离，使现代都市人非常容易产生和积累过多的静电，破坏了人体的电能平衡和生理平衡，对健康造成了危害。静电在家居环境、家用电器方面产生的问题以及对人体的危害和影响在西方很早就受到注意，西方国家也纷纷开发出种种防静电产品，在我国，由于种种客观因素制约，只有高新科研场所采取了严密的防静电措施，防静电类产品并未真正走入寻常百姓的家庭之中。 受邀参加中外跨国公司ＣＥＯ圆桌会议并作主题演讲的统一陶瓷董事长袁国梁先生在采访中告诉记者，目前这一新兴陶瓷产品还主要应用在高新科研场所、电讯大楼以及其他一些对防静电要求较高的场所和高档住宅区，但随着“绿色、健康、环保”观念的一步步深入，我国地产界也在提倡“生态家居”、“绿色家居”，无毒无污染的绿色健康住房和家居健康越来越成为购房者和媒体界关注的焦点问题，人们对静电放电对家居环境和人体产生的危害认识的不断加深，防静电陶瓷也在逐渐走向大众，不久的将来，防静电地板瓷砖这一高新科技产品将会走入寻常百姓 家庭，为广大百姓服务。 87 信息集锦
新型陶瓷材料的应用与发展
新型陶瓷材料的应用与发展摘要：本文首先简单介绍了传统陶瓷材料向现代新型陶瓷材料转变的过程，新型陶瓷材料克服了传统陶瓷本身内部的缺陷，故使其性能大大提高，扩大了应用领域。然后论述了新型陶瓷材料分为结构陶瓷和功能陶瓷，以及它们耐高温、生物相容性能、电磁性、质量轻等特性及各自的应用领域，重点讨论了新型陶瓷材料在航空航天、军事、生物工程、电子工业等的应用，最后简单说明了新型陶瓷材料的近况和发展趋势。 关键字：新型陶瓷材料应用发展 引言：在当今科技高度发展的工业社会,每一项工业化的成就都与材料科学、材料的制造及实际使用有着密不可分的关联,它使得某些新的科学设想、构思及生产过程得以实现。离开了材料科学与材料工业,世界上的许多科学创造和发明都是难以实现或达到的。陶瓷材料是继金属材料,非金属高分子材料之后人们所关注的无机非金属材料中最重要的一种，因为它同时兼有金属和高分子材料两者的共同优点,此外在不断的改性过程中,已使它的易碎裂的性能有了很大的改善。因此,它的应用领域和各类产品都有一个十分明显的提高。 1.传统陶瓷材料到新型陶瓷材料的演变 陶瓷一词(Ceramics) 来源于古希腊Keramos 一词,意为地球之神。传统的陶瓷材料含意很广泛,它主要指铝、硅的氮化物,碳化物,玻璃及硅酸盐类。虽然传统陶瓷具有一定的耐化学腐蚀特性和较高的电阻率、熔点高,可耐高温,硬度高,耐磨损,化学稳定性高,不腐蚀等优点。但它也存在着塑料变形能力差,易发生脆性破坏和不易加工成型等缺点,这些原因大大地限制了在工业的应用范围，特别是在机械工业上的应用。而在电器上的应用也主要局限在高压电瓷瓶及其绝缘体部件等少数几个方面。 为此人们开展对传统的陶瓷材料进行改性研究和有关材料的人工合成开发,现代合成技术已经能够通过物理蒸发溅射(Vapor processing) 溶液法(Aqueous precipitation) 溶胶—凝胶技术(Solgel-technology) 及其它先进技术改造传统陶瓷或人工合成极少缺陷的陶瓷材料,其中较为重要的有Si3N4 ,A12O3 等。合成的陶瓷材料与传统陶瓷材料相比，它的性能大大提高,与其它材料相比,在同样强度下这些材料具有良好的化学、热、机械及摩擦学(tribology)特性。它质轻,可以耐高温,硬度高,抗压强度有时超过金属及合金,具有较强的抗磨性和化学隋性、电及热的绝缘性都相当好,特别是由于采用纯净材料,消除了缺陷( eliminate-defects) , 它的易脆性( brittleness) 得到了极大的改善,因此其应用,特在现代机械业的应用日益广泛。目前巳有大量的新型陶瓷材料被用于工业高温抗磨器件、机械基础元器件,除此之外,电子及电信行业,生物医疗器件乃至于陶瓷记忆材料,超导陶瓷等应用都与新型陶瓷材料的研制与开发有关。 2.新型陶瓷材料特性与分类 新型陶瓷材料按照人们目前的习惯可分为两大类，即结构陶瓷（Structural ceramics）（或工程陶瓷）和功能陶瓷（ Functional ceramics），将具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷列为结构陶瓷，而将具有电、光、磁、化学和生物体特性，且具有相互转换功能的陶瓷列为功能陶瓷。随着科学技术的发展，各种超为基数和符合技术的运用，材料性能和功能相互交叉渗透，确切分类已经逐渐模糊和淡化。根据现代科学技术发展的需要，通过对材料结构性能的设计，新型陶瓷材料的各种特性得到了充分的体现。 3.新型陶瓷的应用与发展 新型陶瓷是新型无机非金属材料, 也称先进陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷, 为什么能得到高速发展, 归纳起来有四方面原因：①具有优良的物理力学性能、高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗热震而且在热、光、声、电、磁、化学、生物等方面具有卓越的功能, 某些性能远远超过现代优质合金和高分子材料, 因而登上新材料革命的主角地位, 满足现代科学技术和经济建设的需要。②其原料取于矿土或经合成而得, 蕴藏量十分丰富。③产品附加值相当高, 而且未来市场仍将持续扩展。④应用十分广泛, 几乎可以渗透到各行各业。 3.1应用领域 功能陶瓷主要在绝缘、电磁、介电以经济光学等方面得到广泛应用；结构陶瓷除了耐低膨胀、耐磨、耐腐蚀外，还有重量轻、高弹性、低膨胀、电绝缘性等特性。因而在很多领域得到应用应该是以陶瓷燃气轮机为代表的耐高温陶瓷部件陶瓷广泛用于道具及模具等耐磨零件，这方面的应用主要是利用陶瓷的高硬度、低磨耗性、低摩擦系数等特性。另一方面，陶瓷材料具有其他材料所没有的高刚性、重量轻、耐蚀性等特性，从而被有效地应用在精密测量仪器和精密机床等上面。另外，因为陶瓷材料具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性，在生物工程以及医疗等方面也得到广泛的应用。下面将分几方面来介绍新型陶瓷材料的应用领域。 1)航空航天材料:陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites） 当前耐高温材料已经成为航天先进材料中的由此岸优先发展方向，材料在高温下的应用对航天技术特别是固体火箭等领域具有极其重要的推动作用。随着航空技术的发展气体涡轮机燃烧室中燃气的温度要求越来越高，并更紧密地依赖于高温材料的研究开发，而先进陶瓷及其陶瓷基复合材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀质量轻等优异性能，是最具有希望代替金属材料用于热端部件的候选材料[4]。为此世界各国开展对陶瓷发动机的研究工作。美、欧、日等越来越多的人体涡轮机设计者们开始用陶瓷基复合材料来制作旋转件和固定件。当前对高温结构陶瓷的研究主要集中于Sic、Si3N4、Al2O3和ZrO2等，尤其以Si3N4高温结构陶瓷最引人注目。这类陶瓷的综合性能较突出，它们有良好的高温强度，已经在航空涡轮发动机等方面得到了应用，非常适用于制作航天发动机
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。抗菌材料主要应用于家庭用品、家用电器、玩具及其他领域，
新型陶瓷的应用
新型陶瓷的应用 【摘要】与采用黏土及其他天然矿物为主要原料制成的传统陶瓷不同的是，新型陶瓷以精致的高纯天然无机物或人工合成的高纯度无机化合物为原料，采用精密控制的加工工艺烧结而成。其形式多样，品种繁多，原料扩大到几乎整个无机非金属材料。严格要求的原料和精湛的制造技术使新型陶瓷拥有许多优越性能，其作为一种应用非常广泛的高科技新型材料是许多新兴科学技术的先导。 【关键词】：新型陶瓷；优越性能；应用广泛 新型陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、高强度、高硬度的优越性能，应用非常广泛，大到航空航天、核反应，小到生产生活中的刀具，大大促进了人类社会的发展。 一、新型陶瓷刀具 作为切削加工用的刀具材料，必须满足以下的要求：1、硬度大（常温、高温）2、韧性好3、耐热性好4、热传导性好5、化学稳定性好6、不与被切削材料粘结7、容易制作成刀具。陶瓷材料要达成以上的条件，是经历了一段很长的研究过程的[1]。陶瓷刀具根据基底材料的不同可分为Al2O3基陶瓷刀具、Si3N4基陶瓷刀具和金属陶瓷刀具。 最早进入使用的是Al2O3基的陶瓷刀具，这种刀具硬度大、耐高温性能好，并且容易烧结致密化而最早被注目并得到小规模试用。然而，这种陶瓷性脆，容易崩刀缺刃，一般只能用于机械冲击小的精密加工。由于无法达到生产对刀具的韧性要求，Al2O3基的陶瓷刀具渐渐退出了历史舞台[2]。 Si3N4基陶瓷刀具又可分为单一Si3N4基陶瓷刀具、复合Si3N4基陶瓷刀具、Sialon陶瓷刀具和Si3N4晶须增韧陶瓷刀具。它们均以Si3N4为基底材料，且抗氧化能力、化学稳定性、抗蠕变能力、耐磨性、耐热性、抗塑性变形能力依次变强。以Si3N4为基底材料的陶瓷刀具有自润滑性能，其摩擦行书较小，抗粘结能力强，且切削刃可磨得很锋利，能加工出良好的表面质量，特别适合于车削易形成积屑瘤的工件材料，如铸造硅铝合金等[3,4]。 金属陶瓷又可分为Ti(C,N)基金属陶瓷刀具、涂层金属陶瓷刀具和纳米TiN改性的TiC 基金属陶瓷刀具。金属陶瓷硬度高，强度低，韧性低，因此不宜在有强烈冲击和振动的情况下使用，但是金属陶瓷的导热性、耐热性、抗粘结性和化学稳定性比高速钢好得多，因此，在刀具材料中获得了广泛使用[5]。 随着现代纳米技术的发展，有望制造出纳米陶瓷刀具，使之能更好的用于生活生产中。 二、汽车零部件 从最初开始采用陶瓷材料制作汽车用的绝缘装置到生产火花塞的绝缘子，再扩展到净化排气的氧传感器等，越来越多的新型陶瓷被应用到汽车零部件中。近年来，采用了高灵敏度陶瓷元件的汽车减震装置越来越受到人们的青睐。这种汽车减震装置具有识别路面且能做自我调节的功能，在20S内即可完成汽车行驶中的感知与调节过程。且在粗糙路面上，能将振动减至最低，使乘坐者有舒适的乘车体验。智能陶瓷雨刷也被应用于汽车中，它能自动感知雨量，并能将汽车挡风玻璃上的雨刷自动调节到最佳速度。氧化锆陶瓷质氧传感器被应用于汽车的净化排气装置中，它可准确测定排气中的CO2浓度，然后将该测定值反馈给发动机其及燃料供给系统，以促进内燃机的燃烧经常保持在充分燃烧状态，从而达到显著的节能效果[6]。新型陶瓷金属润滑技术也被应用到了汽车生产中。采用高分子技术，将该技术加入到润滑油中，形成的厚度不足1um的陶瓷金属膜，彻底改变了传统润滑机理，使金属摩擦系数大幅度降低。该新型陶瓷金属润滑油还可提高燃油节油率，降低CO等汽车尾气的排放量，增加动力输出，并且明显降低汽车噪声[7]。
浅谈新型陶瓷材料
浅谈新型陶瓷材料 ------由陶瓷谈谈我对学科的认识提及陶瓷，大家并不陌生。日常生活中，我们接触的有餐具，卫生陶瓷，装饰瓷砖等等，陶瓷遍布我们生活中的各个领域。最让我们叹为观止的也许是素有“瓷都”之称的景德镇生产出的陶瓷制品，它以“白如玉，明如镜，薄如纸，声如罄”的独特风格蜚声海内外。在中国，制陶技艺的产生可追溯到纪元前4500年至前2500年的时代，可以说，中华民族发展史中的一个重要组成部分是陶瓷发展史，它体现了中国人在科学技术上的成果以及对美的追求与塑造。陶瓷凭借它完美的塑造与所蕴含的科技重量让更多的人去追寻，同时也深深地吸引了我。 早期，陶瓷是陶器与瓷器的总称。陶瓷是以无机非金属天然矿物或化工产品为原料、经原料处理、成型、干燥、烧成等工具制成的产品。也许，没有接触这门学科之前，我对于陶瓷并不了解多少，由一块简单的瓷砖更不能联想到它有其它什么样的性能特点。通过材料概论这门课，也因为为准备这篇论文看了一些关于陶瓷方面的书籍，让我在这方面的知识有了一些拓展与对陶瓷更深入的了解。 陶瓷在我们生活中的广泛应用正因为它具有很多优良的性能。力学性能方面，陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，其硬度大多在1500HV以上。陶瓷的抗压强度较高，但抗拉强度较低，塑性和韧性很差。热性能方面，陶瓷材料一般具有高的熔点（大多在2000℃以上），且在高温下具有极好的化学稳定性；陶瓷的导热性低
于金属材料，陶瓷还是良好的隔热材料。同时陶瓷的线膨胀系数比金属低，当温度发生变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性。电性能也是陶瓷很重要的一个性能，电子陶瓷是现代陶瓷的重要组成部分。大多数陶瓷具有良好的电绝缘性，因此大量用于制作各种绝缘器件。少数陶瓷还具有半导体的特性，可作整流器。陶瓷材料还有独特的光学性能，可用作固体激光器材料、光导纤维材料、光储存器等，透明陶瓷可用于高压钠灯管等。磁性陶瓷（铁氧体如：MgFe2O4、CuFe2O4、Fe3O4）在录音磁带、唱片、变压器铁芯、大型计算机记忆元件方面的应用有着广泛的前途。同时，陶瓷材料在高温下不易氧化，并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力。 了解了陶瓷的基本性能后，我们看到了它独特的优越性，但也有它的缺点，如脆性。这就需要对陶瓷材料进行研究分析，如合理利用晶界特性是改善材料的重要手段。因此研究开发新型功能陶瓷是材料科学中的一个重要领域。 新型陶瓷材料具有远胜过以往陶瓷独特性能的优异特性，从最根本的原料方面来说，它突破了传统陶瓷以天然的岩石、矿物、粘土等材料做主要原料的界限，而新型陶瓷则采用人工合成的高纯度无机化合物为原料。因此新型陶瓷的生产不再受地域性的限制，而在普通陶瓷中，如景德镇的高岭土在国际陶瓷界都具有影响，高岭土是陶瓷工业最重要的原材料，景德镇产的高岭土品质非常好，用它生产出来的景德镇瓷器，曾经代表着中国陶瓷制品的高端水平和上等品质。可见，新型陶瓷在原料的需求方面不再具有如此明显的地域性。同时，新型
新型陶瓷材料在汽车上的应用
新型陶瓷材料在汽车 上的应用 姓名：钟麒 专业：信息与计算科学系1102班 学号：41163056 摘要：随着科学技术飞速发展，现代汽车制造业将更多特种陶瓷、智能陶瓷制品引入，采用到汽车上，并且伴随着更多的新型结构材料的引入，在汽车零部件加工制造技术上也带来了一场新的革命，在此主要介绍一些新型的陶瓷材料在现在及未来的汽车行业的使用情况及以后可能应用的发展前景。 目前应用于汽车上的陶瓷材料主要有：氧化硅陶瓷，碳化硅陶瓷，氮化硅陶瓷，氧化铝陶瓷这几种。未来还将会有氧化锂陶瓷，滑石陶瓷，氧化钍陶瓷，钛酸钡陶瓷，硼化物、氮化物、硅化物等金属陶瓷，铁氧体陶瓷，稀土钴瓷等更多的新型特种陶瓷材料应用到汽车的制造与加工上。一．汽车发动机中的陶瓷材料 1.陶瓷汽车发动机
新型陶瓷是碳化硅和氮化硅等无机非金属烧结而成。与以往使用的氧化铝陶瓷相比，强度是其三倍以上，能耐1000摄氏度以上高温，新材料推进了汽车上新用途的开发。例如：要将柴油机的燃耗费降低30%以上，可以说新型陶瓷是不可缺少的材料。现在汽油机中，燃烧能量中的78%左右是在热能和热传递中损失掉的，柴油机热效率为33%，与汽油机相比已十分优越，然而仍有60%以上的热能量损失掉。因此，为减少这部分损失，用隔热性能好的陶瓷材料围住燃烧室进行隔热，进而用废气涡轮增压器和动力涡轮来回收排气能量，有试验证明，这样可把热效率提高到48%。 同时，由于新型陶瓷的使用，柴油机瞬间快速起动将变得可能。采用新型陶瓷的涡轮增压器，它比当今超耐热合金具有更优越的耐热性，而比重却只有金属涡轮的约三分之一。因此，新型陶瓷涡轮可以补偿金属涡轮动态响应低的缺点。其他正在进行研究的有：采用新型陶瓷的活塞销和活塞环等运动部件。由于重量的减轻，发动机效率可望得到提高。 由于陶瓷材料具有优良的耐热性、耐磨性、隔热性及重量轻优点，故使用陶瓷材料替代金属制备热机部件的技术受到了世界各国的高度重视。目前，发动机的主要零部件，如活塞、气缸盖、气门、排气管、涡轮烟压器、氧传感器及火花塞等都用先进的陶瓷材料来制造，并研制出了无水冷的绝热陶瓷发动机。另外为了防止汽车废气对大气环境的影响，各国都采用了的措施，制订了严格的排放标准，这些都