神奇的新型陶瓷材料简述

神奇的新型陶瓷材料简述

方太保

（同济大学化学系）

摘要：本文综述了新型陶瓷材料的分类,特性，根据其功用特点，介绍了其应用领域，简单介绍了新型陶瓷材料的化学组成及制作工艺，同时指出了陶瓷材料的研究近况。

关键词：陶瓷材料分类特性研究近况制作工艺

0 前言：

材料是人类生产生活的物质基础，是直材接推动社会发展的动力。如果说钢筋水泥是传统产业的重要基础，那么，新材料就是发展战略性产业的基石。无机非金属材料以其卓越的性能，繁多的品种和广泛的应用进入到各行各业。新型陶瓷材料作为其重要组成部分，发展之快，作用之大令人瞩目。新型陶瓷材料以其高强度，高硬度，耐腐蚀，耐高温，绝缘和各种光，电，磁，生物相容性而广泛应用于机械，电子，宇航和医学领域等各个方面。

1 新型陶瓷材料的特性及应用：

新型陶瓷在不同国家称谓各异，可称为精细陶瓷，先进陶瓷，现代陶瓷，特种陶瓷等等。（以下统称新型陶瓷）

分类及主要特性新型陶瓷按目前习惯（即按应用）可分为

两大类：结构陶瓷（或称工程陶瓷），功能陶瓷。结构陶瓷：具有机械功能，热功能和部分化学功能的新型陶瓷。功能陶瓷：具有电，光，磁和生物体特性且具有相互转化功能的新型陶瓷。不过随着超微技术及复合技术的应用，确切分类已逐渐模糊。

（以上为现在人们已经掌握和应用的新型陶瓷材料的特性）

功用特点及应用领域

结构陶瓷主要利用其高强度，耐高温，耐磨的性能，应用于热机部件，耐磨部件，防弹材料，航天材料，例如刀具，陶瓷轴承，密封环，阀门，航天发动机涡轮叶片等等。主要材料有

等等。

功能陶瓷则主要应用其电，磁，声，光，热学，生物相容性等等功能特性而应用于绝缘子，集成电路的基片，电容器，压电和铁电及敏

感材料等。如应用于汽车净化排气的氧传感器，蜂窝型催化剂载体，利用敏感陶瓷的正压电，逆压电效应制得的轿车减震装置，以至于实验室利用压电陶瓷制得电磁点火器。主要材料

等。

2 化学组成及制作工艺：

新型陶瓷材料按化学组成可以分为两类：纯氧化系陶瓷(如Al 2O 3，ZrO 2，MgO ，CaO ，BeO ，ThO 2及非氧化系陶瓷（如碳化物，硼化物，硅化物和氮化物等）。新型陶瓷材料的制作工艺过程大致可归为以下几步：原料粉体的调整——成型——烧结——加工——成品。精细陶瓷粉体的制备有机械法(滚动球磨、振动球磨、搅动球磨、气流粉碎等)和合成法(固相合成法、液相合成法、气相合成法)等，近年来应用超高温技术制备精细陶瓷粉体的方法因其廉价，纯度高，工序简易，生产率高的特点而备受人们的关注;精细陶瓷的成型有注浆法、压制法何和塑法等;精细陶瓷的烧结是指生坯在高温加热时发生的一系列物理化学变化，并使生坯体积收缩，强度、密度增加，最终形成致密、坚硬的具有某种显微结构烧结体的过程。

3 研究近况：

纳米陶瓷：纳米陶瓷是近10年发展起来的新型超结构陶瓷材料。它由纳米级水平(0.1100 nm)显微结构组成。其中包括晶粒尺、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸等只限于纳米量级的水平。纳米陶瓷的研究是当前先进陶瓷发展的三大课题之一。陶瓷是一种多晶材料，它是由晶粒和晶界所组成的烧结体，决定陶瓷材料性能的主要因

素是:组成和显微结构，即晶粒、晶界、气孔和裂纹的组合性状，其中最主要的是晶粒尺寸问题。晶粒尺寸的减小将对材料的力学性能产生很大的影响，使材料力学性能产生数量级的提高，晶粒的细化使材料不易造成穿晶断裂（裂纹穿过金属多晶体材料晶粒内部的一种断裂），有利于提高材料的断裂韧性。其次晶粒的细化将有助于晶粒间的滑移，使材料具有塑性行为。因此，纳米陶瓷的问世，将使材料的强度、韧性和超塑性大大提高。长期以来人们追求的陶瓷韧性和强化问题在纳米陶瓷中有望得到解决。此外陶瓷膜材料，金属-陶瓷，梯度陶瓷材料也备受关注。

4 结语：

今后对新型陶瓷材料研究的重点将在：基础技术研究的加强，超导陶瓷，多孔陶瓷的结构及性能，复合陶瓷，生物陶瓷，陶瓷纤维化等。新型陶瓷材料发展时间短，研究的深度和广度还远不能适应社会要求而它又具有许多优越的性能。目前我国的新型陶瓷材料的研究虽有所发展但远不及西方水平，特别是走在精细陶瓷前列的日本，所以新型陶瓷材料领域大有可为。

参考文献

（1）洪桂香《解读具有新型特种功能的陶瓷材料》现代陶瓷技术2014年第四期

（2）葛伟青《特种陶瓷材料的研究进展》中国陶瓷工业2010年10月第17卷第5期

（3）王淑梅，周竹发《新型陶瓷材料的特性及技术发展》江苏

陶瓷2004年9月第37卷第3期.

（4）陈达谦，陈磊. 《精细陶瓷制备工艺与发展》.陶[J],2002, （5）曾令可，王慧，张海文等.《高性能陶瓷材料的发展现状及展.》佛山陶瓷[J].2002,63 ( 6 ) :1 }7[2]