【粉體應用】探究陶瓷產業新發展：新型陶瓷材料的發展與應用

　　陶瓷與金屬材料、高分子材料是當今社會應用最廣泛的三大材料。陶瓷制品分為普通陶瓷與先進陶瓷兩大類，先進陶瓷按其特性和用途可分為結構陶瓷與功能陶瓷。其中，結構陶瓷主要是基于其力學性能和耐高溫、耐腐蝕、耐磨損性能等而應用的陶瓷材料;功能陶瓷主要是基于其電、熱、聲、光、磁等特性而應用的陶瓷材料。

　　新型陶瓷之所以能得到快速發展, 歸納起來有以下幾方面原因：

　　①具有優良的物理力學性能、高強、高硬、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、抗熱震而且在熱、光、聲、電、磁、化學、生物等方面具有卓越的功能，能滿足現代科學技術和經濟建設的需要。

　　②產品附加值相當高，應用十分廣泛，幾乎滲透到各行各業且未來市場持續擴展。

　　③其原料取于礦土或經合成而得，蘊藏量十分豐富。

　　新型陶瓷材料的應用

　　由于先進陶瓷特定的精細結構和其高強、高硬、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、導電、絕緣、磁性、透光、半導體以及壓電、聲光、超導、生物相容等一系列優良性能，被廣泛應用于國防、化工、冶金、電子、機械、航空航天、生物醫學等國民經濟的各個領域。

　　01、電子工業領域

　　電子工業是先進陶瓷產業最大的終端應用市場。電子陶瓷是指在電子設備中作為安裝、固定、支撐、保護、絕緣、隔離及連接各種無線電元器件的陶瓷材料。目前電子陶瓷材料元器件主要包括：光纖陶瓷插芯、陶瓷封裝基座、陶瓷基片、陶瓷基體、接線端子、片式多層陶瓷電容器等，主要材質有氧化物、氮化物、碳化物以及硼化物等。現代科學技術的高速發展對電子陶瓷材料提出了更加嚴峻的挑戰，也為這一領域的研究和發展創造了新的機會。

　　02、汽車工業領域

　　隨著科學技術飛速發展，更多特種陶瓷、智能陶瓷制品被應用到汽車上，給汽車零部件加工制造帶來了一場新的革命。目前應用于汽車上的陶瓷材料主要有：氧化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化鋁陶瓷，未來還將會有氧化鋰等更多的新型特種陶瓷材料應用到汽車制造中。

　　目前，汽車發動機的主要零部件，如活塞、氣缸蓋、氣門、排氣管、渦輪煙壓器、氧傳感器及火花塞等都用先進的陶瓷材料來制造，并研制出了無水冷的絕熱陶瓷發動機。

　　汽車用傳感器要求能長久適用于特有的惡劣環境（高溫、低溫、振動、加速、潮濕、廢氣），并應當具有小型輕量、重復使用性好、輸出范圍廣等特點。陶瓷耐熱、耐蝕、耐磨及其潛在的優良電磁、光學機能，制成的傳感器完全能夠滿足上述要求。

　　另外，在碳纖維制動器的基礎上制造而成陶瓷制動器，其碳硅化合物表面的硬度接近鉆石，碟片內的碳纖維結構使它堅固耐沖擊、耐腐蝕，讓碟片極為耐磨。綜合利用敏感陶瓷正壓電效應、逆壓電效應和電致伸縮效應研制成功的智能減振器，由于采用高靈敏度陶瓷元件，從而具有識別路面且能做自我調節的功能，可以將轎車因粗糙路面引起的振動降到最低限度。

　　03、航空航天領域

　　航天航空領域用材料大多在超高溫、強輻照等極端苛刻環境中使用，要求材料具有高比強、高比模、耐高溫、抗燒蝕等特性。雖然航天航空領域的市場規模有限，但其對材料性能的高要求有力推動了工程陶瓷研制水平的提高和技術進步。

　　陶瓷材料在航空航天領域的應用主要有：

　　1、陶瓷基復合材料用于航天器外殼。碳纖維或碳化硅等陶瓷纖維增強陶瓷基復合材料已成為制造航天器外殼和火箭噴嘴等不可或缺的材料。

　　2、HfB2、ZrB2、ZrC等用于超高溫陶瓷涂層。隨著超高聲速飛行器的發展，對其表面抗燒蝕和抗大氣沖刷的要求也越來越高，HfB2、ZrB2、ZrC等超高溫陶瓷作為高溫涂層材料對提升飛行器表面的抗燒蝕和抗沖刷能力有著不可替代的作用。

　　3、氮化物復合材料用于高溫透波材料。氮化硅、氮化硼等氮化物陶瓷具有耐高溫、介電常數和介電損耗低、抗蠕變和抗氧化等優異性能，可用作新一代透波材料；六方氮化硼陶瓷的導熱性好、微波穿透能力強，可用作雷達窗口材料；同時其密度較小，可用作飛行器的高溫結構材料。

　　04、光學陶瓷制品

　　所謂透明陶瓷就是能透過光線的陶瓷。透明陶瓷不僅有良好的透明性和光學特性，同時又保持結構陶瓷的高強度、耐腐蝕、耐高溫、電絕緣好、熱導率高及良好的介電性能，因此在新型照明技術、高溫高壓及腐蝕環境下的觀測窗口、紅外探測用窗、導彈用防護整流罩、軍事用透明裝甲等領域得到愈來愈多的應用。

　　05、生物醫療領域

　　生物陶瓷(Bioceramics)是指用作特定的生物或生理功能的一類陶瓷材料，即直接用于人體或與人體直接相關的生物、醫用、生物化學等的陶瓷材料。因其具有良好的生物相容性和穩定的物化性質等特點，被廣泛應用于骨科、牙科、整形外科、口腔外科、心血管外科、眼外科等方面。

　　06、化工領域

　　陶瓷材料具有優導的化學穩定性，除氫氟酸及高濃度堿外，幾乎對所有濃度的無機酸、鹽類以及有機介質具有優異的耐蝕性能。隨著結構陶瓷和功能陶瓷材料的問世，其性能不斷提高，降低了脆性，提高了強度，陶瓷材料被廣泛使用于石油化工、化肥、制藥、食品、造紙、治煉、化纖等工業。比如設備用的耐酸襯里，耐酸地坪，用于生產儲存、輸送腐蝕性介質的塔器、容器和管道以及陶瓷泵、閥等耐腐蝕設備，也可以用作填料。

　　07、紡織工業領域

　　陶瓷材料在紡織工業中的應用主要體現在：一是陶瓷紡織零件；二是陶瓷紡織織物。陶瓷紡織零件具有耐磨性高、化學穩定性好等特點，被安裝在紡織機設備的關鍵部位上，大幅度提高合成纖維和紗的速度和質量，比如摩擦盤、切線器具和導絲器。另外，研究人員采用特殊工藝將陶瓷粉末與紡織品相結合，制備了具備各種功能的織物，進一步促進陶瓷材料在紡織工業中的應用。

　　08、軍事領域

　　軍事應用中的特種陶瓷主要指的是氧化鋁和碳化硼。在現代軍事中，無論是海陸空或其他兵種的現代武器中，都有用特種陶瓷制成的部件。如B4C陶瓷可作為飛機、車輛和人員的防彈裝甲；用比例纖維和B4C復合材料制成的0.6cm厚的B4C內襯可阻擋小口徑裝甲彈的穿透。

　　另外，宇宙飛船外壁的陶瓷隔熱瓦是玻璃纖維復合材料，具有輕質、耐熱、耐沖擊、低熱導等優良性能，是理想的軍用隔熱材料。特種陶瓷在導彈控制系統中也有用途，在雷達天線上加裝一個氣動天線罩，可協調機械、熱力、電氣系統的功能，保證導彈正常運行；還有火箭上需要的特殊高溫材料，很多也是用金屬陶瓷制成的。

　　新型陶瓷材料不僅是當今科學技術發展的物質基礎，還是建立發展新技術產業、改造傳統工業、節約能源、保護環境及提高我國國際競爭力所不可缺少的物質條件。新技術的不斷進步會對新型陶瓷材料的性能提出更苛刻的要求，我們必須不斷開拓進取，提升新型陶瓷材料制備技術，創新新材料體系，使其對人類社會的進步做出更大貢獻。

　　本文轉自：材料科學與工程技術

推薦您閱讀粉體行業資訊、了解工業產品技術、熟悉更多超微粉碎產品百科知識，助您選設備不求人。