浅谈纳米陶瓷的运用及发展讲解

纳米陶瓷的概述
根据纳米陶瓷材料的性能，可分两大类 ： 纳米结构陶瓷 纳米功能陶瓷
纳米陶瓷的概述
➢ 纳米结构陶瓷 ：
在传统陶瓷粉体中通过加入纳米颗粒，或者将传统陶瓷粉体 纳米化，通过烧结凝固时控制凝固或晶体相的大小和分布，从而 改变陶瓷显微结构以提高其力学性能，制得纳米陶瓷材料。
纳米结构陶瓷改变的力学性能包括硬度、强度、塑性、韧性。
陶瓷的重要性及其现状特点
但是，由于传统陶瓷的材料质地较脆，韧性、强度较差，因而其应用受 到了很大的限制，一般用于摆放等。相对于金属等材料，其运用相对较窄。 因此，为了提高陶瓷的运用广泛度，需对玻璃的研制进行研发。
目前，陶瓷的地位重要，但是却有下滑的现象，要是传统陶瓷仅局限于 摆设，而不拓展其在其他行业的运用，如航空、信息、生物、医药等行业， 最终结果只有淘汰或隐埋。如何提高陶瓷的利用率和陶瓷的使用实用化，已 成为目前陶瓷研究的热点。
浅谈纳米材料在陶瓷中的 运用及发展
纳米陶瓷的运用及发展前景
陶瓷的重要性及其现状特点 纳米陶瓷的概述 纳米陶瓷的性能
纳米陶瓷的应用进展 纳米陶瓷的发展前景
陶瓷的重要性及其现状特点
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。从古到今 ，人们都喜欢收藏陶瓷或者用陶瓷来 装饰。我们的日常用品中也有很多使用陶瓷做的，例如，花瓶、饭 碗、手表、地砖、墙壁、桌子等等。另外，在电子、运输、航空等 行业也用到。
现在，已有很多化学家研究各种材料的陶瓷，如纳米陶瓷、而在结构陶 瓷、半导体陶瓷、绝热陶瓷、电陶瓷、介电陶瓷等，都取得良好的成绩，大 大扩展了陶瓷的运用领域。
纳米陶瓷的概述
纳米陶瓷：显微结构中的物相具有纳米级尺度 ，也就是说晶粒尺度、 晶界宽度、第二项分布、缺陷尺度等都是在纳米量级的水平 上。
因此，要从传统陶瓷转换成纳米陶瓷，需对粉体尺寸形貌和粒径分 布的控制，团聚体的控制和分散；型体态、缺陷、粗糙度以及成分的控 制。
纳米陶瓷的概述
➢纳米功能陶瓷 ：
通过添加具有独特功能的纳米相或颗粒，或本身功能在常规微 米级时未能完全表现出来的，在通过超细化后而得到表现，从而具 有特殊功能的纳米陶瓷料。
这些特殊功能包括：声学、光学、电学、磁学、生物活性、 对环境的敏化性等。
纳米Baidu Nhomakorabea瓷的性能
纳米陶瓷的研制，使得纳米陶瓷的运用大大得到扩展，这都归 功于纳米颗粒的加入。由于纳米粉体本身的所具有的特殊功能，如 在机油中加入5~10nm的纳米Cu或BN，可以很久不用换油。而添加了 纳米材料后，物质的强度会增强，隔热性能也有所提高。
纳米陶瓷的应用进展
➢ 防护材料
普通陶瓷在被用作防护下料时，由于其韧性差，受到弹丸撞击后 容易在撞击区出现显微破坏、跨晶、界面破坏、裂纹扩展等一系列破 坏过程，从而降低了陶瓷材料的抗弹性能。
纳米材料由于断裂强度、断韧性大大提高，而且，纳米陶瓷的硬 度和弹性模量都比普通玻璃的强，硬度比普通陶瓷高4-5倍。
普通陶瓷只有在很高的温度下才表现出明显的扩散蠕变。 介于纳米陶瓷的超低塑性以及变形性，纳米陶瓷可以在室温或者 低温下，就可以制成，降低了陶瓷的难度。同时，可以代替具有低温 超塑性的合金，例如，钛合金等。
纳米陶瓷的性能
➢ 扩散与烧结性能
由于纳米陶瓷材料存在大量的界面，这些界面为原子提供了短程扩散途 径，与单晶材料相比，纳米陶瓷材料具有较高的扩散率。增强扩散能力的同 时又使纳米陶瓷的烧结温度大大降低。
因此，纳米陶瓷在一定程度上克服了传统陶瓷的质地较脆， 韧性、强度较差等弱点，可以作为一种特殊的材料运用于电子、 交通、防护等需耐高温、高硬度、高韧性材料的领域。
纳米陶瓷的性能
➢ 低温超塑性
当陶瓷材料转换成为纳米材料后 ，纳米陶瓷的扩散系数提高了3 个数量级，晶体尺寸下降了3个数量级，因而其扩撒蠕变率较高，在 较温下，因其较高的扩散蠕变率而对外界应力做出迅速的反应，造成 晶界方向的平移，表现出超塑性，时期韧性大为提高 。
用另外一句话说，纳米材料具有耐冲击的性能。因此，纳米陶瓷 可以用在军事用途上，例如，坦克、舰艇、飞机、火箭等制作上。
纳米陶瓷的应用进展
下面具体分析纳米材料在军事领域的运用。 （1）纳米陶瓷耐冲击的性能，有效提高主站坦克符
合装甲的抗弹能力，增强速射武器陶瓷管的抗 烧蚀性和抗冲击性； （2）由防弹陶瓷外层和纳米碳管符合材料做衬底， 可制成坚硬如钢的防弹背心； （3） 纳米陶瓷的耐高温，抗氧化性能，可提高火 炮、鱼雷等抗烧冲击能力，延长使用寿命。
1、断裂强度大大提高 2、断裂韧性大大提高 3、耐高温性能大大提高。 以此同时，材料的硬度、弹性模量、热膨胀系数都会发生改变。
纳米陶瓷的性能
不少纳米陶瓷材料的硬度和强度比普通陶瓷材料高出4-5倍。 不仅大幅度提高其断裂强度和断裂韧度，明显改善其耐高温性能， 而且也能提高材料的硬度、弹性模量和抗热震、看高温蠕变的性 能。
在传统陶瓷中，加入纳米粉体形成的纳米结构陶瓷的力学能， 包括硬度、强度、塑性、韧性得到改变，而纳米功能陶瓷具有某些 特殊功能，如声学、光学、电学、磁学、生物活性、对环境的敏化 性等，那么，加入纳米形成的纳米陶瓷得到改善，它具体有那些性 能呢？
纳米陶瓷的性能 ➢ 力学性能：
当陶瓷材料转换成为纳米材料后，材料的力学性能得到极大改善， 主要表现在以下三个方面：
纳米陶瓷的应用进展
结合纳米陶瓷的力学性能 、低温超塑性 、磁学性能 、扩 散与烧结性能 。我们可以得知，它克服了工程陶瓷的许多不足， 并在许多超高温、强腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替 代的作用，具有广阔的应用前景。
我们下面将从纳米陶瓷在防护材料 、高温材料 、汽车工 业等领域上的应用进展进行阐述。
➢ 磁学性能
由于纳米颗粒尺寸超细，气息学性能与粗晶粒材料有着显著的区别，表现 出明显的小尺寸效应。另外在纳米材料中存在大量的界面成分。当晶粒尺寸 减少到纳米级时，经历之间的铁磁相互作用开始对材料的宏观磁性有着重要 的影响。与铁磁原子类似，根据相互作用的大小，纳米晶粒可表现出超顺磁 性、超铁磁性、超自旋玻璃态等特性。