压电陶瓷的制备与应用

压电陶瓷的制备与应用（精选6篇）

篇1：压电陶瓷的制备与应用

压电陶瓷的制备与应用 【摘要】本文主要概述了国内外关于压电陶瓷材料的发展历史进程和研究现状，提出压电陶瓷材料的制备方法，探讨了其发展趋势和应用前景。指出了现代压电陶瓷材料正在向着复合化，薄膜化，无铅化及纳米化方向发展。该材料应用前景广阔，是一种极有发展潜力的材料。【关键词】 压电陶瓷性能参数 制备方法应用

压电陶瓷是指把氧化物混合(氧化锫、氧化铅、氧化钛等)高温烧结、固相反应后而成的多晶体．并通过直流高压极化处理使其具有压电效应的铁电陶瓷的统称，是一种能将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。压电陶瓷是含高智能的新型功能电子材料,随着材料及工艺的不断研究和改良,压电陶瓷的技术应用愈来愈广。压电材料作为机、电、声，光、热敏感材料，在传感器、换能器、无损检测和通讯技术等领域已获得了广泛的应用，世界各国都高度重视压电陶瓷材料的研究和开发。

1、压电陶瓷的性能参数（1）机械品质因数

机械品质因数的定义是：Qm=×2∏，他表示在振动转换时，材料内部能量消耗的程度。机械品质因数越大，能量的损耗越小。机械品质因数可以根据等效电路计算而得：Qm=,式中R1为等效电阻，Ws为串联谐振频率，C1为振子谐振时的等效电容。当陶瓷片作径向振动时，可近似地表示为Qm=，式中C0为振子的静态电容，单位F；△f为振子的谐振频率fr与反谐振频率fa之差，单位Hz；Qm为无量纲的物理量。（2）基电耦合系数

机电耦合系数K是综合反映压电材料性能的参数，它表示压电材料的机械能与电能的耦合效应。机电耦合系数可定义为K2=（逆压电效应），K2=（正压电效应）没有量纲。机电耦合系数是压电材料进行机—电能量转换的能力反映，它与机—电效率是完全不同的两个概念。它与材料的压电常数、介电常数和弹性常数等参数有关，因此，机电耦合常数是一个比较综合性的参数。（3）弹性系数

根据压电效应，压电陶瓷在交变电场作用下，会产生交变伸长和收缩，从而形成与激励电场频率（信号频率）相一致的受迫振动。对于具有一定形状、大小和被覆工作电极的压电陶瓷称为压电陶瓷振子（简称振子）。实际上，振子谐振时的形变是很小的，一般可以看作是弹性形变。反映材料在弹性形变范围内应力与应变之间的参数为弹性系数。

压电陶瓷材料是一个弹性体，它服从胡克定律：在弹性限度范围内，应力与应变成正比。当数值为T的应力（单位为Pa）加于压电陶瓷片上时，所产生的应变S为S=sT、T=cS式中s为弹性柔顺系数，单位m2／N，c为刚性刚度系数，单位Pa。

2、压电陶瓷的制备过程

I、生产中广泛采用的压电陶瓷工艺，主要包括以下步骤：配料混合预烧粉碎成型排胶烧结被电极极化测试，如图2所示。

(1)配料、球磨混合

原料选用纯度高、细度小和活性大的粉料，根据配方或分子式选择所用原料，并按原料纯度进行修正计算，然后进行原料的称量。按化学配比配料以后，使用行星式球磨机将各种配料混合均匀。实验室常采用的是水平方向转动球磨方式，震动球磨是另一种常用的球磨方法，此外还有气流粉碎法等混合方法。(2)预烧、粉碎、成型、排胶和烧结 混合球磨后的原料进行预烧。预烧是使原料间发生固相化学反应以生成所需产物的过程，预烧过程中应注意温度和保温时间的选择。将预烧反应后的材料使用行星式球磨机粉碎。成型的方法主要有四种；轧膜成型、流延成型、干压成型和静水压成型。轧膜成型适用于薄片元件；流延成型适合于更薄的元件，膜厚可以小于10 m；干压成型适合于块状元件；静水压成型适合于异形或块状元件。除了静水压成型外，其他成型方法都需要有粘合剂，粘合剂一般占原料重量的3％左右。成型以后需要排胶。粘合剂的作用只是利于成型，但它是一种还原性强的物质，成型后应将其排出以免影响烧结质量。烧结是将坯体加热到足够高的温度，使陶瓷坯体发生体积收缩、密度提高和强度增大的过程。烧结过程的机制是组成该物质的原子的扩散运动。烧结的推动力是颗粒或者晶粒的表面能，烧结过程主要是表面能降低的过程。晶粒尺寸是借助于原子扩散来实现的。(3)被电极、极化、测量

烧结后的样品要被电极，可选用的电极材料有银、铜、金．铂等，形成电极层的方法有真空蒸发、化学沉积等多种。压电陶瓷中广泛采用的是，在烧结后的样品涂上银浆，在空气中烧制电极。为了防止空气在高压下电离、击穿，极化一般是在硅油中进行。为了获得优良的压电性能，需要选择合适的电场强度，适当的极化温度。极化样品放置24小时后，用压电常数测量仪测量d33，用高频阻抗分析仪(Agilent4294A等)测量介电常数、介电损耗、谐振频率等。

II溅射法(sp ut tering)是利用高速运动的荷能离子把靶材上的原子(或分子)轰击下来沉积在基片(加热或不加热)上形成薄膜的方法,采用射频磁控溅射能进一步增加电子的行程,加强电离和离子轰击效果,从而能有效提高溅射效率及薄膜的均匀性。

III、脉冲激光沉积(PLD)是80年代后期发展起来的新型薄膜制备技术。相对于其它薄膜制备技术, PLD具有沉积速度快、靶材和薄膜成分一致、生长过程中可原位引入多种气体、烧蚀物粒子能量高、容易制备多层膜及异质结、工艺简单、灵活性大、可制备的薄膜种类多、可用激光对薄膜进行多种处理等优点

IV、sol-gel法是通过将含有一定离子配比的金属醇盐和其它有机或无机金属盐溶于共同的溶液中,通过水解和聚合形成均匀的前驱体———溶胶,再经提拉、旋转涂覆、喷涂或电沉积法等将前驱体溶胶均匀地涂覆在基片上,然后烘干除去有机物,最后退火处理得到具有一定晶相结构的无铅压电陶瓷薄膜。

3、压电陶瓷的应用

近年来，随着宇航、电子、计算机、激光、微声和能源等新技术的发展，对各类材料器件提出了更高的性能要求，压电陶瓷作为一种新型功能材料，在日常生活中，作为压电元件广泛应用于传感器、气体点火器、报警器、音响设备、超声清洗、医疗诊断及通信等装置中。它的重要应用大致分为压电振子和压电换能器两大类。前者主要利用振子本身的谐振特性，要求压电、介电、弹性等性能稳定，机械品质因数高。后者主要是将一种能量形式转换成另一种能量形式，要求机电耦合系数和品质因数高。压电陶瓷的主要应用领域如下表所示： 应用领域

主要用途举例

电源

压电变压器 雷达、电视显像管、阴极射线管、盖克计数管、激光管和电子复印机等高压电源和压电点火装置

信号源

标准信号信号源

振荡器、压电音叉、压电音片等用作精密仪器中的时间和频率标准信号源

信号转换

电声换能器

拾声器、送话器、受话器、扬声器、蜂鸣器等声频范围的电声器件

超声换能器

超声切割、焊接、清洗、搅拌、乳化及超声显示等频率高于20Hz的超声器件

发射与接收

超声换能器

探测地质构造、油井固实程度、无损探伤和测厚、催化反应、超声衍射、疾病诊断等各种工业用的超声器件

水声换能器

水下导航定位、通信和探测的声呐、超声探测、鱼群探测和传声器等

信号处理

滤波器

通信广播中所用各种分立滤波器和复合滤波器，如彩电中频率波器；雷达、自控和计算机系统所用带通滤波器、脉冲滤波器等

放大器

声表面波信号放大器以及振荡器、混频器、衰减器、隔离器等

表面波导

声表面波传输线

4、结束语

压电陶瓷是一种重要的功能材料，具有优异的压电、介电和光电等电学性能，被广泛地应用于电子、航空航天、生物等高技术领域。近年来，各国都在积极研究和开发新的压电功能陶瓷，研究的重点大都是从老材料中发掘新效应，开拓新应用；从控制材料组织和结构入手，寻找新的压电材料。特别值得重视的是随着材料技术和工艺的发展，目前国际上对压电材料的应用研究十分活跃，许多新的压电器件，包括过去认为是难以实现的器材也被研制出来了。随着对材料的组成、制备工艺及结构的不断深入研究，更加新颖的压电器件将不断的映现出来。

【参考文献】

[1]张沛霖，钟维烈．压电材料与器件物理[M]．济南t山东科学技术出版社．1994． [2]陆雷、肖定全、田建华、朱建国.无铅压电陶瓷薄膜的制备及应用研究.[3]张雷、沈建新.压电陶瓷制备方法的研究进展.硅酸盐通报.[4]肖定全.关于无铅压电陶瓷及其应用的几个问题.电子元件与材料.2004.材料合成与制备方法论文 压电陶瓷的制备与应用 院系：物理与电子工程学院 专业：材料物理 姓名：李鹏洋

篇2：压电陶瓷的制备与应用

碳化硅导热陶瓷材料具有高温强度大，高温抗氧化性强，耐磨损性能好，热稳定性，热彭胀系数小，热导率大，硬度高，抗热震和耐化学腐蚀等优良特性。在汽车、机械化工、环境保护、空间技术、信息电子、能源等领域有着日益广泛的应用，已经成为一种在很多工业领域性能优异的其他材料不可替代的结构陶瓷。

SiC导热陶瓷的优异性能与其独特结构密切相关。SiC是共价键很强的化合物，SiC中Si-C键的离子性仅12％左右。因此，SiC强度高、弹性模量大，具有优良的耐磨损性能。纯SiC不会被HCl、HNO3、H2SO4和HF等酸溶液以及NaOH等碱溶液侵蚀。在空气中加热时易发生氧化，但氧化时表面形成的SiO2会抑制氧的进一步扩散，故氧化速率并不高。在电性能方面，SiC具有半导体性，少量杂质的引入会表现出良好的导电性。此外，SiC还有优良的导热性。

SiC具有α和β两种晶型。β－SiC的晶体结构为立方晶系，Si和C分别组成面心立方晶格；α－SiC存在着4H、15R和6H等100余种多型体，其中，6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。在SiC的多种型体之间存在着一定的热稳定性关系。在温度低于1600℃时，SiC以β－SiC形式存在。当高于1600℃时，β－SiC缓慢转变成α－SiC的各种多型体。4H－SiC在2000℃左右容易生成；15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成；对于6H－SiC，即使温度超过2200℃，也是非常稳定的。SiC中各种多型体之间的自由能相差很小，因此，微量杂质的固溶也会引起多型体之间的热稳定关系变化。

无压烧结

无压烧结被认为是SiC烧结最有前途的烧结方法，根据烧结机理的不同，无压烧结又可分为固相烧结和液相烧结。S.Proehazka通过在超细β-SiC粉体（含氧量小于2%）中同时加入适量B和C的方法，在2020℃下常压烧结成密度高于98%的SiC烧结体。A.Mulla等以Al2O3和Y2O3为添加剂在1850-1950℃烧结0.5μm的β-SiC(颗粒表面含有少量SiO2)，获得的SiC陶瓷相对密度大于理论密度的95%，并且晶粒细小，平均尺寸为1.5μm。

热压烧结

Nadeau指出，不添加任何烧结助剂，纯SiC只有在极高的温度下才能烧结致密，于是不少人对SiC实行热压烧结工艺。关于添加烧结助剂对SiC进行热压烧结的报道已有许多。Alliegro等研究了B、Al、Ni、Fe、Cr等金属添加物对SiC致密化的影响，发现Al和Fe是促进SiC热压烧结最有效的添加剂。F.F.Lange研究了添加不同量Al2O3对热压烧结SiC的性能影响，认为热压烧结致密是靠溶解--再沉淀机理。但是热压烧结工艺只能制备形状简单的SiC部件，而且一次热压烧结过程中所制备的产品数量很小，因此不利于工业化生产。

热等静压烧结

为了克服传统烧结工艺存在的缺陷，Duna以B和C为添加剂，采用热等静压烧结工艺，在1900℃便获得了密度大于98%、室温抗弯强度高达600MPa左右的细晶SiC导热陶瓷。尽管热等静压烧结可获得形状复杂的致密SiC制品，并且制品具有较好的力学性能，但是HIP烧结必须对素坯进行包封，所以很难实现工业化生产。

反应烧结

反应烧结S iC又称自结合SiC，是通过多孔坯件同气相或液相发生化学反应,使坯件质量增加,孔隙减小,并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的工艺。是由α—SiC粉和石墨按一定比例混台成坯体后，并加热到1650 ℃左右，同时熔渗 Si或通过气相Si渗入坯体，使之与石墨起反应生成β—SiC，把原先存在的α—SiC颗粒结合起来。如果渗Si完全，就可得到完全致密、无尺寸收缩的反应烧结体。同其它烧结工艺比较,反应烧结在致密过程中的尺寸变化小,可以制造尺寸精确的制品，但烧结体中相当数量SiC的存在，使得反应烧结的SiC导热陶瓷高温性能较差。

采用无压烧结、热压烧结、热等静压烧结和反应烧结的SiC陶瓷具有各异的性能特点。如就烧结密度和抗弯强度来说，热压烧结和热等静压烧结SiC陶瓷相对较多，反应烧结SiC相对较低。另一方面，SiC陶瓷的力学性能还随烧结添加剂的不同而不同。无压烧结、热压烧结和反应烧结SiC陶瓷对强酸、强碱具有良好的抵抗力，但反应烧结SiC陶瓷对HF等超强酸的抗蚀性较差。就耐高温性能比较来看，当温度低于900℃时，几乎所有SiC陶瓷强度均有所提高；当温度超过1400℃时，反应烧结SiC陶瓷抗弯强度急剧下降。（这是由于烧结体中含有一定量的游离Si，当超过一定温度抗弯强度急剧下降所致）对于无压烧结和热等静压烧结的SiC陶瓷，其耐高温性能主要受添加剂种类的影响。

篇3：多孔陶瓷的制备工艺及应用的现状

多孔陶瓷是一种可以经过多种不同工艺制备的新型陶瓷材料。由于材料具有合适的气孔率、较高的强度、 物化性能稳定、过滤精度高等优良特性,并且具有使用寿命长、可再生性能好等多种优点[1]。多孔陶瓷可用于过滤和分离,还可应用在催化剂载体、保温隔热材料、生物功能材料等众多领域,并且已经在多个领域得到广泛应用[2]。

1多孔陶瓷的制备工艺

1.1传统制备工艺

添加造孔剂成孔法、颗粒堆积气孔法、有机泡沫浸渍法、发泡工艺成孔法等[3]是传统的工艺。它们易于实现规模化生产、制备周期短、工艺流程简单,但难以精确地控制产品的孔径、分样的质量,而且难以制备出纳米尺寸孔径的多孔陶瓷,因此,在使用过程中,要根据陶瓷种类进行匹配。以降低烧成次品率。

1.1.1添加造孔剂工艺

该工艺主要实际生产步骤是通过在陶瓷配料中添加造孔剂[4], 从而使造孔剂均匀分布在配料中,然后经过烧结,使造孔剂离开基体,造孔剂离开基体的过程中,基体内衬来不及收缩而成气孔,从而制备出多孔陶瓷。

Jianli Liu[5]等采用溶胶 - 凝胶法,并用不同粒径的聚苯乙烯小球制备出了Mg O掺杂的氧化铝多孔陶瓷,并且得到了1 ~ 2 μm的微孔和大于20 μm的大孔。Qi Wang[6]等采用在基体材料中添加造孔剂的方法,制备出了不同孔隙率和形状的多孔陶瓷。所制得的多孔陶瓷的孔径在150 ~ 250 μm之间。但是,当孔隙率大于50%, 制备出的陶瓷样品结构并不完美,容易发生破碎现象。

在普通陶瓷生产工艺中 , 大多数厂商控制烧结气孔率和强度的主要方法是建立有效的烧结制度。但是,在通常情况下,对于大多数多孔陶瓷 , 如果烧结温度过高, 液相较多,基体很容易坍塌,会使气孔封闭或者消失 ; 如果烧结温度过低 , 又会降低制品强度,所以在一定程度上来看,气孔率和强度无法同时达到最优化。而通过众多试验观察发现,采用添加造孔剂可以改良这种缺陷 , 在保证气孔生成的同时,基体的强度也可以进一步得以加强,可以使得到的陶瓷制品同时兼具较高的气孔率和较理想的强度,使其可以在更广阔的范围应用。

1.1.2颗粒堆积工艺

颗粒堆积工艺是将组成成分相同的微细颗粒加入到骨料中,利用微细颗粒易于烧结的优点,在高温状况下产生的液相可以使骨料相互粘连形成多孔结构。这种制法所得到的陶瓷样品的孔径的大小与骨料粒径有关,而且孔径大小与骨料粒径成正比,即骨料粒径越大,制成的多孔陶瓷平均孔径就越大 ;产生的气孔分布的均匀程度取决于骨料颗粒尺寸均匀程度[7]。

此外,影响小尺寸的分布和孔径大小的因素还包括添加剂的含量和种类以及烧成温度。如通过在Zr O2粉体中添加少量的钇来增加粉料的可塑性,压制成坯后在1250 ℃左右的温度下烧结得到了Zr O2多孔陶瓷[8];或者用固态烧结法,通过控制添加剂种类和含量、骨料粒径的方法 , 制得了孔径为0.45 m左右、孔隙率约为50% 的氧化铝陶瓷膜管。

1.1.3有机泡沫浸渍工艺

有机泡沫浸渍工艺的原料是有机发泡体或保温用泡沫材料和胶性密封泡沫。有机泡沫具有的开孔立体空间网状骨架的特殊结构,将料浆涂匀在有机泡沫网状体上, 50 ℃左右干燥后,将有机泡沫体烧掉,便可获得一种具有网眼结构的多孔陶瓷。

屈教授等[9]用酚醛树脂的醇溶液将陶瓷粉料调制成浆料,用这种方法制备出了碳化硅多孔陶瓷。这种碳化硅多孔陶瓷具有气孔率高、电阻率低、机械拉压强度高等优点。

这种制备工艺是制备多孔陶瓷的一种有效工艺[11], 使用这种工艺制备出的多孔陶瓷具有一个特点,这个特点就是开孔三维网状骨架结构。良好的过滤材料多使用这种特殊结构,这种具有开孔三维网状骨架结构的多孔陶瓷具有以下优点 :(1) 压力损失小 ;(2) 表面积大 ;(3) 流体接触效率高 ;(4) 质量轻。该类多孔陶瓷具有节省能源、 操作简单、过滤高效、成本低廉等优点。它可应用于化工厂高炉高温烟气的处理,也可以作为固体热双向交换器和电极替换材料等应用于汽车制造业。

1.1.4发泡工艺

发泡工艺是通过在陶瓷骨料组分中添加有机高分子或无机化学物质,使其产生挥发性气体,经烧结后气体在排除途中形成空间孔洞,且非常匀称美观,最终制成多孔陶瓷的一种制备方法[12]。

吴教授等以石英砂为原料,采用十二烷基磺酸钠和硫酸钙为发泡剂,基体材料以二氧化硅为主,制备出具有狭窄孔径分布的可控微米级多孔陶瓷材料。

利用发泡工艺[13]制得的多孔陶瓷材料一般具有高强度、高孔隙率 (60%左右 )、狭窄孔径等特点。在制备多孔陶瓷过程中,控制样品的形状、成分和密度变得更加容易,并且可制备出各种孔径形状和大小的多孔陶瓷, 尤其适合闭气孔陶瓷材料的制备,在发泡过程中不会破毁孔结构。但此工艺要求原料标准较高,而且实验过程中部分反应的条件难以控制,因此,在使用过程中要格外注意这一点,在烧结阶段,对温度的要求尤其重要。

1.2新型制备工艺

在新的环境与要求下,还出现了许多多孔陶瓷的新型制备工艺。这些工艺过程精细可控,但一些制备工艺初期成本高昂、工艺流程复杂[14,15,16,17,18,19,20,21,22],所以,不适合大规模生产实践。大多数工艺还尚未应用于实际生产中,仅停留在实验室研究阶段,仅供高校或科研机构初步使用并探索发展,进一步完善相关理论。

1.2.1冷冻干燥工艺

冷冻干燥法是近几年一些厂家使用的制备技术。首先要冷冻或凝固陶瓷悬浮液 ( 或浆料 ),为下一步的工作创造一定的空间,然后减压干燥排除凝固相 ( 溶剂 ) 制备多孔陶瓷。与传统的干燥工艺有着截然不同的效果,在压力和温度的双重作用下,使得干燥变得更加与众不同。 由于工艺的独特性,该工艺可以制备孔结构较复杂的多孔陶瓷。在陶瓷料浆冷冻过程中进行干燥处理 , 利用空隙时间干燥,提高了干燥效率,溶剂冰可升华并在坯体中形成定向排布的孔结构,经高温烧结并适当保温后便可制备出具有复杂孔结构的多孔陶瓷。该工艺具有控制简单、坯体烧成收缩小、孔结构多元化、强度较好等优点[23]。

1.2.2组织遗传制备工艺

该工艺是利用植物材质所特有的天然多孔纹理组织 (如竹子等)结构来制备多孔陶瓷。现在,许多课题都讲究生物仿生学,其实,该工艺也是这方面的一种应用。 比如 :在制备氧化铝多孔陶瓷的过程中,就可以利用木材内部组织的多孔结构。再如 :在900 ℃左右和惰性气体环境中制得与木材结构几乎相同的碳预制体 , 并以此为模板在1580 ℃左右使硅蒸汽渗入模板形成碳化硅多孔陶瓷[24,25]。

该工艺的优点是过程简单,原料储备广泛,一次性投资成本低廉 , 但制品的孔结构可设计性较差 , 主晶相的转化率也相对较低。

1.2.3放电等离子烧结工艺

放电等离子烧结工艺又称等离子辅助烧结或等离子活化烧结工艺。在烧结过程中 , 颗粒之间放电产生的几千至1万摄氏度的高温 , 会使颗粒表面蒸发和熔化形成颈部 , 而后热量迅速扩散以至于颈部快速冷却而使蒸气压降低。晶粒在不间断的脉冲电流加热和垂直单向压力的作用下 , 体扩散、晶界扩散 , 烧结致密化程度都得以增强 , 因此在低温条件下,便可得到品质较高的陶瓷烧结体[26],并且该过程耗能相当小。

放电等离子烧结工艺集合了等离子活化、热压、电阻加热的优点[27], 具有升温速度快、烧结时间短、可控性强、节能环保等优点 , 是一项相当有应用前途的新技术。 同时这种工艺也存在一些缺点,如样品结构单一、模具损耗严重等,违背了现在所提倡的多元化,并且,对于能源的消耗也是现阶段所不允许的,而且,现在大部分工厂追求的就是经济效益,所以,工艺有待于进一步完善。

1.2.4离子交换法

离子交换法是通过层状晶体与有机盐在水中混合 ,使之发生阴阳离子自发交换,因盐离子体积较大,会导致晶体片层结构发生弯曲变形,把有机物包围在其中,经高温烧结后便可形成满足要求的多孔陶瓷[28,29,30]。这种制备方法所制备出来的多孔陶瓷的稳定性和比表面积问题有待解决。但在催化或吸附系统中有很客观的发展前景。

2多孔陶瓷的应用

2.1过滤材料

多孔陶瓷在汽车行业占有一席之地。比如 :柴油机微粒过滤器DPF,主体就是陶瓷纱线,在其上涂覆金属氧化物即得[31]。开口气孔率、化学稳定性、抗热震性能这三点是判断材料能否作为过滤材料的首要因素 ;用于环保或食品领域时还要求具有无毒、抗菌等特性。

2.2催化剂载体

高效催化多孔陶瓷材料是基体气孔壁上涂覆催化剂的一类陶瓷材料。各种实验研究都显示,多孔陶瓷普遍具有比表面积大、化学稳定性好、吸附活性高、抗热震性高等优点,所以多孔陶瓷可以作为催化剂载体得以应用[32]。

2.3陶瓷传感器

多孔陶瓷在传感器领域也扮演着重要角色,可充当气敏和湿敏传感器。其原理是将多孔陶瓷浸没在气体或液体介质中时,介质中的一些成分被它吸附或反应,从而使多孔陶瓷电阻特性发生变化,通过电阻特性的变化反映出气体或液体的相关信息[33]。因为陶瓷传感器具有耐高温、耐腐蚀、抗磨损、测试灵敏、准确、制造工艺简单等优异性能,现已广泛应用于材料组分各相的成分检测。

2.4环保节能材料

多孔陶瓷材料因其内部的细微气孔组织、低密度、 低热导率和较高热稳定性的特点,可以降低传热效率, 所以多孔陶瓷材料也可作为性能优良的隔热保温材料[34]。 将多孔陶瓷用做环保节能材料可以减少环境的负荷。

2.5生物功能材料

生物功能材料必须满足理化性能安定、生物相容性好、无毒副作用等。其中,多孔羟基磷灰石[35]能很好地满足上述条件,并且这种材料还有较高的强度,是目前人造骨骼的一种理想材料。

2.6航空航天隔热材料

多孔陶瓷材料在航空航天领域也发挥着重要作用, 可用作航天飞机的隔热材料[36,37]。是军事装备升级不可或缺的材料。如绝热瓦等。

2.7应用实例

污水中的主要污染物有无机氮磷化物和有机质等, 多孔陶瓷的吸附性和离子交换性恰好可以派上用场,所以,多孔陶瓷在环境保护过程中扮演着重要的角色。如 : 生物滤化池。

2.7.1过滤吸附介质

多孔陶瓷可将通过滤液中的主要污染物、悬浮物、 胶体状物、微生物以及病毒阻截在表面或内部。该过程就是吸附[38]与过滤过程相结合的体现。

2.7.2生物滤池载体材料

多孔陶瓷经常用吸附法固定微生物, 该方法具有酶活性高、制备简单、可再生、费用低等优点[39]。多孔陶瓷与微生物的结合强度比其他材料要高得多,因为多孔的表面使得它成为优越的生物固定载体材料。

3结语

多孔陶瓷是一种热门研究材料,许多方面在技术上已经成为可能,并且许多方面已经应用到生活中。近年来,随着各个研究领域对多孔陶瓷制备方法的完善以及相关性能等各方面的优化,使得多孔陶瓷在众多领域都得以应用。尤其在航空航天等高端领域也得以应用,带来了巨大的经济效益。为我国现代化建设提供了技术支持,尤其是在军备升级及现代化军事领域。

摘要：综述了多孔陶瓷主要制备工艺及在环境保护、尾气过滤、生物功能材料等领域的应用前景,重点评述了为提高材料制备效率以及质量而在制备工艺上所做的改变与创新。

篇4：压电陶瓷的制备与应用

【关键词】碳化硅陶瓷；陶瓷材料；陶瓷烧结；烧结法

0.引言

由于碳化硅陶瓷具有超硬性能，又具有高温强度和抗氧化性好、耐磨性能和热稳定性高、热膨胀系数小、热导率高、化学稳定性好等优点，可制备成各种磨削用的砂轮、砂布、砂纸以及各类磨料，广泛应用于机械制造加工行业。它还可以应用在军事方面，例如将碳化硅陶瓷与其他材料一起组成的燃烧室及喷嘴，这种技术已应用于火箭技术中。同时在航空、航天、汽车、机械、石化、冶金和电子等行业得到了广泛的应用，碳化硅密度居中，硬度和弹性模量较高，还可用于装甲车辆和飞机机腹及防弹防刺衣等。由于碳化硅产品具有操作简单方便，使用寿命长，使用范围广等优点，使碳化硅产品的市场发展前景广阔，因此受到很多国家的重视，一直是材料学界研究的重点，如何制得高致密度的碳化硅陶瓷也是研究者一直关心的课题。目前制备碳化硅陶瓷的方法主要有以下几种方法，由于制备方法的不同，碳化硅陶瓷材料的性能与制备工艺的不同有一定的相关性，本文对碳化硅陶瓷的制备方法及其应用进行了介绍。

1.反应烧结法制备陶瓷与应用

反应烧结法也可称为活化烧结或强化烧结法。需要指出活化烧结和强化烧结的机理有所不同。活化烧结的过程是指可以降低烧结活化能，使体系的烧结可以在较低的温度下以较快速度进行，并且使得烧结体性能得到提高的烧结方法。而强化烧结的过程泛指能增加烧结速率，或强化烧结体性能（通过合金化或者抑制晶粒长大）的所有烧结过程。可见它们的制备机理是存在差异的。反应烧结强调反应，这是一种化学过程，也就是有一种物质变成另外一种物质，例如，在制备碳化硅的过程中，就会在确定的温度下发生Si+C→SiC 的化学反应。这种反应过程就是将碳化硅粉料和碳颗粒制成多孔坯体，然后将多孔坯体干燥后利用马弗炉加热至1450～1470℃，在这样的条件下就可以使，熔融的硅渗入坯体内部与碳反应生成碳化硅。这一机理的探讨源于上世纪七十年代，当时由于世界范围内的石油危机，能源问题对世界各国的经济发展带来巨大的挑战，为了提高内燃发动机的效率，科学家们开始考虑使用高温陶瓷材料替代内燃机的金属部件，这样就可以提高效率。在1973年，英国人KennedyP和ShennanJV等开始了反应烧结制备碳化硅的深入研究[1]，1978年，英国剑桥大学的SawyerGR等人采用扫描电镜、透射电镜、光学显微镜和 X 射线衍射等手段对反应烧结碳化硅的微观结构进行了一系列的定量表征[2]，从碳化硅的制备机理给与了探讨；1990年，日本的LimCB等人研究了反应烧结碳化硅中强度、气孔率与微观结构的关系，随着研究的进一步深入，反应烧结碳化硅产品开始逐步走向商业化。

2.无压烧结法制备陶瓷与应用

无压烧结法是在常压条件，也就是在一个标准大气压的惰性气体气氛中进行烧结。这种烧结可以把粉状物料转变为致密体，这是一个传统的工艺过程。人类很早就开始利用这个工艺来生产陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高温材料等。我国古代就可以制备精美的工艺瑰宝，流传至今。

一般来说，粉体经过成型后，通过烧结得到的致密体是一种多晶材料，其显微结构由晶体、玻璃体和气孔组成。给人类美的享受。它的烧结过程直接影响显微结构中的晶粒尺寸、气孔尺寸及晶界形状和分布。无机材料的性能不仅与材料组成（化学组成与矿物组成）有关，还与材料的显微结构有密切的关系。但这种烧结方法只停留在观赏。在1956年，美国的AlliegroRA等人发现，加入某一物质可以使热压烧结碳化硅中发生促进烧结的作用，此后，实验证实，许多物质如：Al、Fe、Cr、Ca、Ni、Al+Fe、Zr和Mn等能够促进碳化硅的烧结过程。1975年，Prochazka S 等人在碳化硅坯体中加入不同的两种物质，通过无压固相烧结成功制备出碳化硅陶瓷。ProchazkaS等人的实验采用的是高纯的亚微米级β-SiC粉体，并在其中加入少量不同的两种物质，他们的研究结果对无压烧结法的机理带来了重要的影响因素，实验证明碳化硅的坯体通过固相烧结致密化，β-SiC在烧结过程中产生相变并发生晶粒长大，这种晶粒的大小与陶瓷的强度有关。由于碳化硅是高熔点的强共价键材料，这项研究结果报道后引起了许多研究者大量的关注，并且对碳化硅烧结过程的研究论文得到大量的引用。在 ProchazkaS的研究成果发表后不久，人们就发现 加入不同的两种物质对β-SiC的烧结促进作用同样适用于α-SiC。因此，使大部分碳化硅陶瓷产品得到大量应用。

3.液相烧结法制备陶瓷与应用

液相烧结法最早应用在7000年前，那就是古人用粘土烧制砖块。开发液相烧结技术是由爱迪生发明的电灯丝所驱动。碳化硅的液相烧结开始于1975年，LangeFF首次在碳化硅的热压烧结过程中加入了部分氧化铝以促进碳化硅坯体的致密化。当今的利用高新技术广泛采用液相烧结技术制造陶瓷，压电陶瓷，铁氧体和高温结构陶瓷。Al2O3在高温下与SiC粉料颗粒表面的SiO2反应形成液相，成为碳化硅颗粒之间的晶间相，通过液相传质过程使坯体致密化。

与添加不同的两种物质的碳化硅固相烧结不同的是，利用液相烧结过程中需要烧结助剂较少，这种添加剂的添加量通常只有百分之几，尽管用量较少，但在烧结完成后的晶间相中仍然会残留较多的氧化物。因此，液相烧结碳化硅的断裂方式通常是沿晶断裂，具有较高的强度和断裂韧性。ShinozakiSS和SuzukiK等人通过加入质量分数不低于3%的Al2O3，分别采用无压烧结和无压烧结与热等静压相结合的办法，系统地研究了它们的组织和力学性能。通过一系列不同的烧结制度，研究了晶粒生长、密度、强度和韦伯模数（强度分布的模数）的变化情况，并指出了晶粒的纵横比与断裂韧性之间的关系，实现了碳化硅陶瓷微观组织的原位控制技术。

4.结语

碳化硅材料因其优良的性能而得到越来越广泛的应用，不同制备工艺制得的产品性能有一定的差别。反应烧结法具有烧结温度低的优点，但烧结过程中会在坯体中留有部分残余硅，使材料的服役温度下降。液相烧结可以制备出不含残余硅的碳化硅陶瓷，但由于碳化硅的强共价键性，必须在坯体中加入氧化铝等作为烧结助剂形成液相才能使碳化硅坯体致密化。热压烧结、热等静压烧结和火花等离子体烧结碳化硅性能较高，其密度和强度通常要高于无压烧结，但在烧结过程也都需要加入B、C等作为添加剂促进坯体的烧结致密化且生产成本高，不适于制备异型件。可以实现工业化生产，满足工业和工程应用领域对相关材料日益苛刻的性能要求。

【参考文献】

[1]周平，王泌宝，李晓丽，等.碳化硅致密陶瓷材料研究进展[J].中国陶瓷，2012，（4）.

篇5：陶瓷材料的应用与前景

作者：李倩 单位：辽宁工程技术大学

一、陶瓷材料发展历史及其概念的内涵

陶瓷是人类生活和生产中不可缺少的一种材料。陶瓷产品的应用范围遍及国民经济各个领域。它的发展经历了从简单列复杂、从粗糙到精细、从无油到施釉、从低温到高温的过程。随着生产力的发展和技术水平的提高．各个历史阶段赋予陶瓷的涵义和范围也随之发生变化。

原来的陶瓷就是指陶器和瓷器的通称。也就是通过成型和高温烧结所得到的成型烧结体。传统的陶瓷材料主要是指硅铝酸盐。刚开始的时候人们对硅铝酸盐的选择要求不高，纯度不大，颗粒的粒度也不均一，成型压强不高。这时得到陶瓷称为传统陶瓷。后来发展到纯度高，粒度小且均一，成型压强高，进行烧结得到的烧结体叫做精细陶瓷。

接下来的阶段，人们研究构成陶瓷的陶瓷材料的基础，使陶瓷的概念发生了很大的变化。陶瓷内部的力学性能是与构成陶瓷的材料的化学键结构有关，在形成晶体时能够形成比较强的三维网状结构的化学物质都可以作为陶瓷的材料。这重要包括比较强的离子键的离子化合物，能够形成原子晶体的单质和化合物，以及形成金属晶体的物质。他们都可以作为陶瓷材料。其次人们借鉴三维成键的特点发展了纤维增强复合材料。更进一步拓宽了陶瓷材料的范围。因此陶瓷材料发展成了可以借助三维成键的材料的通称。

陶瓷的概念就发展成为可以借助三维成键的材料，通过成型和高温烧结所得到的烧结体。（这个概念把玻璃也纳入了陶瓷的范围）

现代陶瓷材料具有高新技术内涵。与传统材料相比．主要具有以下三个特点：

(1)以现代科技发展的要求为背景．是现代科技发展的产物，为高新技术产品。(2)制造工艺复杂，需要现代科技成果的指导．因而为技术知识密集型产品。(3)具有优异的威特殊的性能，能满足商新技术产业的要求。

二、陶瓷材料的分类

研究陶瓷的结构和性能的理论也得到了展开：陶瓷材料，内部微结构（微晶晶面作用，多孔多相分布情况）对力学性能的影响得到了发展。材料（光，电，热，磁）性能和成形关系，以及粒度分布，胶着界面的关系也得到发展，陶瓷应当成为承载一定性能物质存在形态。

这里应该和量子力学，纳米技术，表面化学等学科关联起来。陶瓷学科成为一个综合学科。

陶瓷材料中已崛起了精细陶瓷，它以抗高温、超强度、多功能等优良性能在新材料世界独领风骚。精细陶瓷是指以精制的高纯度人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制工艺烧结的高性能陶瓷，因此又称先进陶瓷或新型陶瓷。

随着生产与科学技术的发展．陶瓷材料及产品种类日益增多．为了便于掌握各种材例或产品的特征，通常以不同的角度加以分类。

1.按化学成分分类

(1)氧化物陶瓷。氧化物陶瓷种类繁多，在陶瓷家族中占有非常重要的地位。最常用的氧化物陶瓷是用Al2O3、SiO2、MgO、ZrO3、CeO2，CaO．Cr2O3及莫莱石(3Al2O3.2SiO4)和尖晶石(MgAl2O3)等。陶瓷中的Al2O3和SiO2相当于金属材料中的钢铁和铝合金一样被广泛应用，表11.1中列出了一些氧化物陶瓷．硅酸盐亦属氧化物系列。如ZrsiO4。Call已等，还有复合氧化物如BaT吗、CgyiO；等。(2)碳化物陶瓷。碳化物陶瓷～般具有比氧化物更高的熔点。最常用的是SIC、SC，凤C．TIC等。碳化物陶瓷在制备过程中应有气氛保护。

(3)氨化物陶瓷。氯化物中应用最广泛的是a几，它具有优良的综合力学性能和耐高温性能。另外，TZN、BN、AI问筹氮化物陶瓷的应用也日趋广泛。最近刚刚出现的C3N4，可望其性能超过Si3O4。

(4)四化物陶瓷。硼化物陶瓷的应用并不很广泛，主要是作为深加剂或第二相加入其它陶瓷基体中，以达到改善性能的目的。常用的有Ti已、Zr＆等。

2.按性能和用途分类

(1)结构陶瓷。结构陶瓷作为结构材料用来制造结构零部件．主要使用其力学性能。加强度、韧性、硬度、模量、耐磨性、耐高温性能(高温强度、抗热震性、耐烧蚀性)等。上面讲到的核化学成分分类的四种陶瓷大多数均为结构陶瓷。如 AjZQ石．3N4、Z戏都是力学性能优越的代表性结构陶瓷材料。

(2)功能陶瓷。功能陶瓷作为功能材料用来制造功能器件，主要使用其物理性队如电磁性能、热性能、光性能、生物性能等。例如铁氧体．铁电陶瓷主要使用其电磁性能．用来制造电磁元件，介电陶瓷用来制造电容器，压电陶瓷用来制作位移或压力传感器．固体电解质陶瓷利用其离子传身特性可以制作氧探测器．生物陶瓷用来制造人工骨骼和人工牙齿等。超导材料和光导纤维也属于功能陶瓷的范畴。

值得提出的是，上述分类也是相对的．而不是绝对的，结构陶瓷和功能陶瓷有时并无严格界限，对于某些陶瓷材林二者兼而有之。加压电陶瓷。虽然可将它划分为功能陶瓷之列，但对其力学性能，如杭区强度、韧性、硬度、弹性模量亦有一定的要求。首先必须有足够的强度，在承受E力时不致破坏，才能实现共压电特性。另外如高温结构陶瓷或航天器防热部

件用抗热震耐烧依陶瓷，虽属结构陶瓷之列．但抗热展性不但决定于它本身的强度、韧性、模量，而且导热系数、热膨胀系数也与力学性能一样，对抗热震性有着十分重要的影响。耐腐蚀性是化工陶瓷(如耐酸泵)的重要性能，但要求必须具有～定的力学性能，才能满足承我要求。超导材料就是因为脂性大，做成导线困难．因而目前尚不能进入实际应用阶段。综上所述，不论是结构陶瓷还是功能陶瓷，力学性能是陶瓷材料的最基本性能．只不过是不同用途对力学性能要求的高低不同而已。

本章讨论的对象主要是结构陶瓷。

三、陶瓷材料的特点

1.陶瓷材料的性能特点

众所周知，金属材料(纯金日或合金)的化学健大都是金属但，是由金属正高于和充满其间的电子云所组成，金属键没有方向性．因此金属有很好的塑性变形性能。而作为无视非金属化合物的陶瓷来讲，其化学定是高于健和共价键。这种化学性有很强的方向性和很高的结合能。因此，陶瓷材料很难产生塑性变形．脆性大，裂纹敏感性强。这就是陶瓷材料的致命弱点。但也正是由于它具有这种化学健类型，使结构陶瓷具有一系列比金属材料优异的特殊性能。

①②高高硬焰度点。

决决

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③高化学稳定性．决定了它具有良好的耐蚀性。

尽管陶瓷材料有如此优异的特殊性能．但由于其致命的缺点——脆性，因而限制了其特性的发挥和实际应用。因此，陶瓷的韧化使成为世界瞩目的陶瓷材料研究领域的核心课题(详见陶瓷的韧化一节)。

2.现代(先进)陶瓷与传统陶瓷的比较

现代陶瓷与传统陶瓷相比．从原料组成、制备工艺、组织结构及性能均有显著的区别。

四、陶瓷材料的应用与前景

氮化硅、碳化硅等新型陶瓷还可用来制造发动机的叶片、切削刀具、机械密封件、轴承、火箭喷嘴、炉子管道等，具有非常广泛的用途。

利用陶瓷对声、光、电、磁、热等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料称为功能陶瓷。功能陶瓷种类繁多，用途各异。例如，根据陶瓷电学性质的差异可制成导电陶瓷、半导体陶瓷、介电陶瓷、绝缘陶瓷等电子材料，用于制作电容器、电阻器、电子工业中的高温高频器件，变压器等形形色色的电子零件。利用陶瓷的光学性能可制造固体激光材料、光导纤维、光储存材料及各种陶瓷传感器。此外，陶瓷还用作压电材料、磁性材料、基底材

料等。总之，新剂陶瓷材料几乎遍及现代科技的每一个领域，应用前景十分广阔。

参考文献：

1.Bi0.5(Na0.96-xKxLi0.04)0.5TiO3(x=0.05,0.10)系无铅压电陶瓷的制备及性能研究 全部作者：张帅

第一作者单位：中国矿业大学材料科学与工程学院 关键词：钛酸铋钠；无铅；压电性能

摘要：本文的工作是采用传统固相合成法对Bi0.5(Na0.96-xKxLi0.04)0.5TiO3（x=0.05，x=0.10）系统进行了制备，并利用D8 Advance X射线衍射仪、JSM6380LV型扫描电镜对所制备的陶瓷进行了结构分析、形貌分析，利用介电、铁电测量方法对所制备的压电陶瓷的电学性能进行了...[查看全部] 论文摘要：本文的工作是采用传统固相合成法对Bi0.5(Na0.96-xKxLi0.04)0.5TiO3（x=0.05，x=0.10）系统进行了制备，并利用D8 Advance X射线衍射仪、JSM6380LV型扫描电镜对所制备的陶瓷进行了结构分析、形貌分析，利用介电、铁电测量方法对所制备的压电陶瓷的电学性能进行了初步的研究。研究结果表明，Bi0.5(Na0.96-xKxLi0.04)0.5TiO3压电陶瓷是纯的钙钛矿结构；扫描电镜结果表明，K+可以促进晶粒细化；随着K+含量的增加压电常数d33、介电损耗tan?呈增大趋势，而相对介电常数?r、Qm随K+含量的增加呈下降趋势。[返回] 发布时间 ：2010.09.10 11:49:31 学科：材料科学

2.LiTaO3/Al2O3陶瓷复合材料的韧化机理 全部作者： 第一作者单位：

关键词：LiTaO3/Al2O3；断裂行为；增韧机理；电畴结构

摘要：LiTaO3/Al2O3 陶瓷复合材料具有广阔的发展和应用前景。本文通过对其第二相LiTaO3断裂行为及增韧机理进行了探讨, 对LiTaO3/Al2O3 陶瓷复合材料不同制备工艺的韧化分析。结果表明 LiTaO3压电陶瓷颗粒能够与Al2O3 陶瓷基体稳定共存，并能较好的起到增韧作用。...[查看全部] 论文摘要：LiTaO3/Al2O3 陶瓷复合材料具有广阔的发展和应用前景。本文通过对其第二相LiTaO3断裂行为及增韧机理进行了探讨, 对LiTaO3/Al2O3 陶瓷复合材料不同制备工艺的韧化分析。结果表明 LiTaO3压电陶瓷颗粒能够与Al2O3 陶瓷基体稳定共存，并能较好的起到增韧作用。获得最佳性能的合适的制备工艺是目前的研究趋势。[返回] 发布时间 ：2010.09.08 11:13:1 同行评议： 修改意见如下：

1、文中应讨论不同LiTaO3 / Al2O3混合比例对复合微观结构、材料力学、电畴结构的影响，这点对工程应用和复合陶瓷的理论研究也非常重要。

2、注意修改文中表达错误：如将压电陶瓷作为第二相加人结构陶瓷，达到强韧化目的等文字表达...[查看全部] 同行评议： 修改意见如下：

1、文中应讨论不同LiTaO3 / Al2O3混合比例对复合微观结构、材料力学、电畴结构的影响，这点对工程应用和复合陶瓷的理论研究也非常重要。

2、注意修改文中表达错误：如将压电陶瓷作为第二相加人结构陶瓷，达到强韧化目的等文字表达错误。

3、对实验结果的分析最好能有图片和测量曲线等证据加以支持和说明，这才是科学研究的价值所在。

4、英文摘要要重写。[返回] 学科：物理学

3.Si3N4-SiC纳米复合陶瓷材料的研究

全部作者：董利民;张宝清;田杰谟;郑京;Dong Limin,Zhang Baoqing,Tian Jiemo,Zheng Jing 关键词：Si3N4;SiC;纳米复合陶瓷

摘要：用粒度为５０～７０ｎｍ的纳米级ＳｉＣ粉体与微米级的Ｓｉ３Ｎ４粉体复合来制备Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ纳米复合陶瓷材料，对纳米ＳｉＣ含量不同的Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ纳米复合陶瓷材料的微观组织结构与

性能的关系进行了研究。结果表明：纳米Ｓ...[查看全部] 论文摘要：用粒度为５０～７０ｎｍ的纳米级ＳｉＣ粉体与微米级的Ｓｉ３Ｎ４粉体复合来制备Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ纳米复合陶瓷材料，对纳米ＳｉＣ含量不同的Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ纳米复合陶瓷材料的微观组织结构与性能的关系进行了研究。结果表明：纳米ＳｉＣ质量分数为１０％时，经热压烧结法制备的Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ纳米复合陶瓷材料的抗弯强度为８４４ＭＰａ，断裂韧性为９．７ＭＰａ？ｍ１／２。微观组织结构的研究还表明，纳米ＳｉＣ的不同含量影响着基体Ｓｉ３Ｎ４的晶粒形貌，从而决定了复合材料的性能。探讨了纳米级ＳｉＣ在基体中的形态、分布及其对基体强化增韧的新机制。[返回] 收录情况： 清华大学学报 1996年第6期 期刊链接：清华大学学报 4.陶瓷复合挺柱的研制

全部作者：孟嗣宗,齐龙浩,金之垣,莫伟;Meng Sizong,Qi Longhao,Jin Zhiyuant,Mo Wei 关键词：柴油机;陶瓷;挺柱

摘要：本文介绍柴油机的Ｓｉ３Ｎ４陶瓷复合挺柱的研制工作，包括挺柱的设计、陶瓷与金属的连接技术及磨损试验的结果。试验结果表明，采用陶瓷复合挺柱后，不仅挺柱本身的磨损量大为下降，与其配对的凸轮的磨损也下降了三分之二。[查看全部] 论文摘要：本文介绍柴油机的Ｓｉ３Ｎ４陶瓷复合挺柱的研制工作，包括挺柱的设计、陶瓷与金属的连接技术及磨损试验的结果。试验结果表明，采用陶瓷复合挺柱后，不仅挺柱本身的磨损量大为下降，与其配对的凸轮的磨损也下降了三分之二。[返回] 收录情况： 清华大学学报 1995年第2期 期刊链接：清华大学学报 学科：暂无

5.电子封装材料的研究现状及趋势

全部作者：汤涛,张旭,许仲梓;TANG Tao, ZHANG Xu, XU Zhong-zi 关键词：封装材料;陶瓷基;塑料基;金属基

摘要：电子信息产业高速发展，电子产品趋于小型化、便携化、多功能化。电子封装材料也随之迅速发展，已成为一种高新产业。介绍了电子封装材料的概念、作用和分类，分析总结了近年来国内外电子封装材料的生产研究现状，比较了陶瓷基、塑料基和金...[查看全部] 论文摘要：电子信息产业高速发展，电子产品趋于小型化、便携化、多功能化。电子封装材料也随之迅速发展，已成为一种高新产业。介绍了电子封装材料的概念、作用和分类，分析总结了近年来国内外电子封装材料的生产研究现状，比较了陶瓷基、塑料基和金属基封装材料的特点，最后展望了电子封装材料的发展趋势。[返回] 收录情况： 南京工业大学学报(自然科学版)2010年第7期 期刊链接：南京工业大学学报(自然科学版)学科：暂无

6.溶胶-凝胶法制备二氧化硅无机膜的工艺研究

全部作者：李小霞,江云波,张克铮;LI Xiao-xia,JIANG Yun-bo,ZHANG Ke-zheng 关键词：溶胶-凝胶法;SiO2;制备;无机膜

摘要：以正硅酸乙酯为原料,乙醇为溶剂,盐酸为催化剂,N,N-二甲基酰胺为模板剂,采用溶胶-凝胶工艺在Al2O3基体上制备SiO2无机膜。考察了涂膜方式、溶胶的醇硅物质的量比及停放时间对膜性能的影响。结果表明,采用浓稀结合的方式涂膜可提高制膜效率及膜的性...[查看全部]

论文摘要：以正硅酸乙酯为原料,乙醇为溶剂,盐酸为催化剂,N,N-二甲基酰胺为模板剂,采用溶胶-凝胶工艺在Al2O3基体上制备SiO2无机膜。考察了涂膜方式、溶胶的醇硅物质的量比及停放时间对膜性能的影响。结果

表明,采用浓稀结合的方式涂膜可提高制膜效率及膜的性能;较大的醇硅物质的量比虽然可以获得较好的膜,但制膜周期较长;溶胶停放时间过长,会使膜的性能下降。[返回] 收录情况： 石油化工高等学校学报 2010年第6期 期刊链接：石油化工高等学校 7.压电陶瓷发电能力测试系统的研制

全部作者：程光明,庞建志,唐可洪,杨志刚,曾平,阚君武;CHENG Guang-ming,PANG Jian-zhi,TANG Ke-hong,YANG Zhi-gang,ZENG Ping,KAN Jun-wu 关键词：机械设计;压电陶瓷;压电发电;霍尔位移传感器;电荷放大器

摘要：为了进行压电陶瓷材料发电性能测试与研究,设计并制作了一套压电陶瓷发电能力的测试系统。根据压电陶瓷发电性能指标以及影响因素,设计了采用霍尔位移传感器和电荷放大器对压电陶瓷振幅和电荷量进行测量的系统。设计制作了数据采集软件,可以...[查看全部] 论文摘要：为了进行压电陶瓷材料发电性能测试与研究,设计并制作了一套压电陶瓷发电能力的测试系统。根据压电陶瓷发电性能指标以及影响因素,设计了采用霍尔位移传感器和电荷放大器对压电陶瓷振幅和电荷量进行测量的系统。设计制作了数据采集软件,可以对测试数据进行处理和显示。该测试系统为研究压电陶瓷尺寸参数、外界激励的频率和振幅对压电陶瓷发电能力的影响提供了测试分析平台。[返回] 收录情况： 吉林大学学报(工学版)2007年第3期 期刊链接：吉林大学学报(工学版)学科：暂无

8.压电陶瓷能量转换系统

全部作者：闫世伟,杨志刚,阚君武,程光明,曾平;Yan Shi-wei,YANG Zhi-gang,Kan Jun-wu,CHENG Guang-ming,ZENG Ping 关键词：机械设计;压电陶瓷;压电发电装置;能量储存;驱动

摘要：为实现利用压电材料收集人体能量,将其转化成电能在某些特殊应用领域替代电池或自动为电池充电的目的,设计了一个能量转换系统,该系统由压电发电装置和存储与控制电路组成。通过试验的方法研究了压电振子在结构参数、支撑方式等多种因素影响...[查看全部] 论文摘要：为实现利用压电材料收集人体能量,将其转化成电能在某些特殊应用领域替代电池或自动为电池充电的目的,设计了一个能量转换系统,该系统由压电发电装置和存储与控制电路组成。通过试验的方法研究了压电振子在结构参数、支撑方式等多种因素影响下的发电特性,根据试验取得的优化参数和工作方案设计了压电发电装置,并尝试利用其为无线遥控器供电。经过试验测试,压电发电装置在外接100kn负载时最大输出功率为58.2mW,连接存储与控制电路时可满足无线遥控器（以开关无线遥控器为例）的使用要求,信号传输距离达到10m以上。[返回] 收录情况： 西北林学院学报 2008年第3期 期刊链接：西北林学院学报 学科：暂无

9.Co3O4纳米颗粒的溶胶凝胶法制备及磁性

全部作者：韩立安1,常 琳1,牟国栋2,孟泉水1,朱金山1;HAN Li-an1,CHANG Lin1,MOU Guo-dong2,MENG Quan-shui1,ZHU Jin-shan1 关键词：溶胶凝胶;纳米颗粒;Co3O4;磁性

摘要：采用PVA水溶液溶胶凝胶成功制备了粒径为25 nm的Co3O4纳米颗粒,用热重-差热仪、X射线衍射仪、超导量子干涉仪对样品进行了表征。结果表明:当加热温度低于500℃时,产物中含有CoO杂相;500℃以上时,产物为纯相Co3O4纳米颗粒。Co3O4纳米颗粒(25 nm)为立方尖晶石...[查看全部] 论文摘要：采用PVA水溶液溶胶凝胶成功制备了粒径为25 nm的Co3O4纳米颗粒,用热重-差热仪、X射线衍射仪、超导量子干涉仪对样品进行了表征。结果表明:当加热温度低于500℃时,产物中含有CoO杂相;500℃

以上时,产物为纯相Co3O4纳米颗粒。Co3O4纳米颗粒(25 nm)为立方尖晶石结构,晶胞参数a =0.807 66 nm.颗粒形貌基本为球形,颗粒大小分布较均匀。Co3O4纳米颗粒(25 nm)呈现反铁磁向顺磁转变,其奈耳温度TN约为40 K。[返回] 收录情况： 西安科技大学学报 2008年第9期 期刊链接：西安科技大学学报 学科：暂无

10.新型环境净化材料-纳米TiOt2的性能及应用 全部作者：李晓静;LI Xiao-jing 关键词：环境材料;纳米TiO2;超亲水性;光催化降解

摘要：介绍了光催化材料纳米Tio2的光化学特性、光催化活性以及超亲水性。综述纳米TiO2薄膜及纳米TiO：粉末的制备方法、光催化降解性能及其影响因素。提高纳米TiO2光催化降解能力的途径。对纳米TiO2进行改性处理。利用纳米TiO2光催化降解有机污染物及超亲...[查看全部] 论文摘要：介绍了光催化材料纳米Tio2的光化学特性、光催化活性以及超亲水性。综述纳米TiO2薄膜及纳米TiO：粉末的制备方法、光催化降解性能及其影响因素。提高纳米TiO2光催化降解能力的途径。对纳米TiO2进行改性处理。利用纳米TiO2光催化降解有机污染物及超亲水性制成纳米TiO2薄膜玻璃。同时介绍了纳米TiO2在环境净化方面的应用，如作为-种环保催化剂净化空气，净化被污染水体，光催化杀菌，以及制成纳米TiO2改性涂料应用于建筑行业。[返回] 收录情况： 辽宁工程技术大学学报(自然科学版)2002年第12期 期刊链接：辽宁工程技术大学学报(自然科学版)

学科：暂无

11.多孔陶瓷材料应用及制备的研究进展

回顾了多孔陶瓷材料传统的应用领域和制备方法,总结和归纳了多孔陶瓷材料新的应用领域和新的制备方法,指出了当前多孔陶瓷材料的研究热点和今后所要解决的问题 作 者：

韩永生 李建保 魏强民 作者单位：

新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,清华大学材料系,北京,100084 刊 名：

材料导报 ISTIC PKU 英文刊名： MATERIALS REVIEW 年，卷(期)： 2002 16(3)分类号： TQ174 关键词：

多孔陶瓷 泡沫陶瓷 气孔 机标分类号： TQ1 TQ0 机标关键词：

多孔陶瓷材料材料应用制备方法 12.新型陶瓷材料的开发及应用

概要论述了新型陶瓷材料应用及发展,探讨了传统陶瓷材料向现代功能陶瓷材料转变的过程的同时,还重点讨论了新型陶瓷材料在现代机械工业,特别是在动力机械、热能传递、加工工具及轴承等运动部件上的实际应用及发展趋势.作 者： 薛进 张九渊 作者单位：

浙江工业大学,化工材料学院,浙江,杭州,310032 刊 名： 机电工程 ISTIC 英文刊名：

MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING MAGAZINE 年，卷(期)： 2004 21(12)分类号： TH145.1+1 关键词： 材料 陶瓷 机标分类号： TQ1 TS1 机标关键词：

功能陶瓷材料开发应用及发展运动部件实际应用热能传递加工工具机械工业发展趋势动力机

14.新型陶瓷材料的开发及应用

概要论述了新型陶瓷材料应用及发展,探讨了传统陶瓷材料向现代功能陶瓷材料转变的过程的同时,还重点讨论了新型陶瓷材料在现代机械工业,特别是在动力机械、热能传递、加工工具及轴承等运动部件上的实际应用及发展趋势.作 者： 薛进 张九渊 作者单位：

浙江工业大学,化工材料学院,浙江,杭州,310032 刊 名： 机电工程 ISTIC 英文刊名：

MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING MAGAZINE 年，卷(期)： 2004 21(12)分类号： TH145.1+1 关键词： 材料 陶瓷 机标分类号： TQ1 TS1

机标关键词：

功能陶瓷材料开发应用及发展运动部件实际应用热能传递加工工具机械工业发展趋势动力机 15.结构陶瓷材料加工技术的新进展

综述了近年国内外结构陶瓷材料加工技术的发展和最新研究成果,主要包括激光、电火花、等离子、超声波、微波等特种加工技术、复合加工技术,以及在传统磨削技术基础上发展起来的界面热化学反应加工、高速(超高速)磨削技术、在线电解修锐磨削技术等,旨在为促进我国的结构陶瓷材料优质、高效、低成本加工技术的发展提供借鉴作用.作 者：

杨俊飞 田欣利 吴志远 佘安英 YANG Jun-fei TIAN Xin-li WU Zhi-yuan SHE An-ying 作者单位：

装甲兵工程学院,装备再制造技术国防科技重点实验室,北京,100072 刊 名：

兵工学报 ISTIC EI PKU 英文刊名：

ACTA ARMAMENTARII 年，卷(期)： 2008 29(10)分类号： O346.4 TB32 关键词：

材料合成与加工工艺 结构陶瓷材料 加工技术 作用机理 加工效率 机标分类号： TB3 TQ1 机标关键词：

结构陶瓷材料特种加工技术磨削技术研究成果技术基础反应加工电解修锐热化学电火花等离子超声波超高速微波界面激光国内成本 基金项目： 国家自然科学基金

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篇6：新型陶瓷材料的特性与应用

摘 要： 综述了新型陶瓷材料的分类、特性及需求，阐述了其在航空航天、汽车、轴承、军事等方面的应用，探讨了新型陶瓷材料研究近况与发展趋势。关键词：新型陶瓷 ；特性；应用；发展

前 言

材料是人类文明的里程碑，是人类赖以生存和得以发展的重要物 质基础。长期以来 曾被作为划分历史时期 的标志。正是材料的使用、发现和发明，才使人类在与自然界的斗争中，走出混沌蒙昧的时代，发展到科学技术高度发达的今天。当今世界，能源、信息、材料己成为人类现代文明进步的标志，继金属、有机 高分子材料以后，无机非金属材料正以其卓越的性能、繁多的品种和广泛 的用途进入各行各业，大有后来者居上之势，被称21世纪的材料。新型陶瓷材料作为无机非金属材料的重要组成部分，发展之快，作用之大，令世人瞩目。新 型陶瓷材料已引起了世界各国尤其是发达国家的高度重视，纷纷投入巨资进行研究开发，把新型陶瓷作为本国高技术发展的一个重要领域。

陶瓷有着悠久的历史，人类的文明史从一定程度讲又是一部陶瓷的发展史。新型陶瓷是相对于传 统陶瓷而言的，是采用人工精制的无机粉末原料，通过结构设计、精确的化学计量、合适的成型方法和烧成制度而达到特定的性能，经过加工处理使之符合使用要求尺寸精度的无机非金属材料。新型陶瓷无论从原料的选用、制备工艺，还是结构性能、应用领域等方面均突破传统陶瓷的范畴，原料从天然矿物到人工合成的高纯的原料；制作工艺从手工作业到高自动化成型；烧成从柴、煤窑到自动化的油、电、气窑进而发展为气相、微波、等离子 等现代烧结技术；研究测试方法更是从经验、外观到科学、微观，这 些重大 的质的变化使其应用从传统的满足生活需要发展到广泛应用于电子、信息、航天、能源、军事、生物医学等领域中。新型陶瓷材料特性与应用

1．1 新型陶瓷材料分类与特性

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(或工程陶瓷)和功能陶瓷，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，各种超微技术和复合技术的运用，材料性能和功能相互交叉渗透，确切分类已逐渐模糊和淡化。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。1．2 新型陶瓷材料应用发展 1．2．1 市场需求

据美国陶瓷工业部门统计，1993年全球陶瓷总产值约 900亿美元，其中先进陶瓷为183亿美元，占20％，比1992年增长23％，精细结构陶瓷为48亿美元，占先进陶瓷的24％。全球精细陶瓷超亿美元的生产厂有22家，超过2000万美元的生产厂有54家，超过1000万美元的生产厂有66家，超过100万美元的生产厂有102家。其中前10家的总产值达146亿美元，占80％。.1，2．2 应用领域 1)航空航天材料

当前，耐高温材料已经成为航天先进材料中的优先发展方向，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，固体火箭的工作环境十分恶劣，加上燃烧室喷管、喉衬、涡轮叶片、导向叶片等部件都需用高温材料，均已超过金属和超合金的耐热极限而必须采用冷却系统，这势必降低了发动机的热 效率。对固体火箭发动机喷管喉部和其它热端部件提高效率的追求，已经对未来高温材料提出了更高、更迫切的要求，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，是最有希望替代金属材料而用于热机部件的候选材料。2)陶瓷轴承

陶瓷轴承作为一种重要的机械基础件，由于具有金属轴承所无法 比拟的优异性能，近十多年来，在国计民生的各个领域中得到了日益广泛的应用。在 航空航天、核工业、石油工业、化学工业、轻纺工业、食品工业、高速机床等高温、高速、耐腐蚀、真空、电绝缘、无磁、干摩擦的特殊环境下，陶瓷轴承的作用正在被人们逐渐地认识。随着加工技术的不断进步，工艺水平的日益提高，陶瓷轴承的成本不断下降，已经从过去只在一些高、尖领域小范围内应用，逐步推广到可以接受的程度，陶瓷轴承全面应用的时代已经到来。当今世界上著名的轴承企业无一不在开发、生产陶瓷轴承，而产品质量的高低，已成为衡量其企业实力的一个重要标志。3)军事应用

由于特种陶瓷集许多优点于一身，因此它在军事领域也有许多用途。在现代军事中，无论是海陆空或其它兵种 的现代武器中，都有用特种陶瓷制成的 部件。如B4C陶瓷可作为飞机、车辆和人员的防弹装甲，用玻璃纤维和 B4C复合材料制成的0．6cm厚的 BC内衬可阻挡小口径的装甲弹的穿透作用。另外，宇宙飞船外壁的陶瓷隔热瓦 即为玻璃纤维复合材料，具有轻质、耐热、耐冲击、低热导等优良性能，是理想的军用隔热材料。9．11事件发生后，配合全世界的反恐怖主义活动，防弹服的需求成倍增长。新型陶瓷材料研究近况与发展

2．1 陶瓷膜材料

近年来，陶瓷分离膜的研究开发已得到了人们的高度重视，并在液相分离与净化、气体分离与净化和膜反应器方面有着广泛的应用，涉及到环保、食 品、化工、生物技术等诸多领域。陶瓷分离膜具有高分子材料等无法比拟的一些优异性能：化学稳定性好，耐酸、耐碱、耐有机溶剂；机械强度高，可承受几十个大气压的外压，并可反向冲洗；耐高温，使用温度可达800℃以上；孔径易控，孔径分布窄，亲水性能好，渗透率高；抗维生物侵蚀能力强，可用于生物工程和医学领域。

2．2金属---陶瓷

金属陶瓷(Cermet)具有优良的机械力学性能高温性能正如其名称所寓意的那样，既具有 陶瓷(Ceramics)材料的高硬度，又具有金属(Meta1)材料的强韧性，而且价格相对较为低廉。这种材料具有高硬度、耐磨性能强、抗弯强度 高的特点，特 别是抗韧性值好，能抗 氧化、抗粘刀性能强，其功能已覆盖 了硬质合金WC基的大部分使用范围。2．3 纳米陶瓷

纳米陶瓷是近1O年发展起来的新型超结构陶瓷材料。它由纳米级水平(O．1-100nm)显微结构组成。其中包括晶粒尺寸、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。

2．4 仿生层状复合陶瓷材料

仿生通常指模仿或利用生物体结构、生化功能和生化过程的技术，把这种技术用到陶瓷材料设计中，获得接近或超过生物材料优异性能 的陶瓷新材料。为了改变陶瓷材料的脆性，人们已注意到贝类的外壳具有特殊的强韧性，如蜗牛等软体动物的外壳实质上是一种由碳酸钙层和薄的蛋白质层交替地组成的层状结构。3 结语

新型陶瓷材料是当今科学技术发展的物质基础，除了作为高强、耐磨、耐腐 的结构陶瓷而广泛应用，在微电子技术、激光技术、光电子技术、光纤技术、传感技术、超导技术和空间技术的发展中也占有十分重要的地位。国防工业和军用技术历来是新材料、新技术的主要推动者和应用者，在武器和军用技术的发展上，新型陶瓷材料及以其为基础的新技术具有举足轻重的作用。新型陶瓷材料还是建立与发展新技术产业、改造传统工业、节约能源和保护环境及提高我国国际竞争力所不可缺少的物质条件。随着新世纪的到来和科学技术的不断进步，会对新型陶瓷材料的性能提出更加苛刻的要求，我们必须不断地开拓进取，在新型陶瓷材料制备技术、新的材料体系上不断创新，使其对人类社会的进步作出更大的贡献。参考文献 钦征骑，钱杏南，贺盘发等．新型陶瓷材料手册南京：江苏科学技术出版社，1995 2 曾令可，王慧，张海文等．高性能陶瓷材料的发展现状及展望． 佛山陶瓷．2002，63(6)：1-7 3 陈达谦，陈磊．精细陶瓷制备工艺与发展．陶瓷，2002，(6)：9-13

4王涛．展望中国陶瓷轴承的发展方向及市场前景．新材料产业，2002，(4)5周竹发，王淑梅．陶瓷分离膜材料的制备技术及发展． 江苏 陶瓷，2003，(4)：5-8