納米陶瓷：開辟工程陶瓷新領域

隨著納米技術的廣泛應用，納米陶瓷隨之產生，希望以此克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金屬似的柔韌性和可加工性。英國材料學家指出，納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰略途徑。利用納米技術開發的納米陶瓷材料是指在陶瓷材料的顯微結構中，晶粒、晶界以及它們之間的結合都處在納米水平（1～100nm），使得材料的強度、韌性和超塑性大幅度提高，克服了工程陶瓷許多不足，并對材料的力學、電學、熱學、磁學、光學等性能產生重要影響，為替代工程陶瓷的應用開拓了新領域。

氧化鋯納米線的合成方法

成果簡介：該項目研制的氧化鋯納米線的合成方法，涉及一種納米陶瓷材料的制備工藝。該方法是以氧氯化鋯(ZrOCl2·8H2O)、草酸(H2C2O4·2H2O)為原料，在室溫下，分別配制氧氯化鋯(ZrOCl2)與草酸(H2C2O4)水溶液，并在不斷攪拌氧氯化鋯(ZrOCl2)溶液的情況下，將草酸(H2C2O4)水溶液慢慢加入到氧氯化鋯ZrOCl2溶液中，然后繼續不斷地攪拌，得到鋯溶膠；然后將多孔氧化鋁膜浸入到所得的鋯溶膠中，待10分鐘后，在壓力為1.3MPa情況下加壓5小時；將經處理過的膜從溶膠中取出，在紅外燈下烘干，再在500℃、氬氣氛下常壓焙燒5小時，即得到氧化鋯納米線陣列。該方法工藝簡單，原料易得，可合成出直徑為50～300納米，長度大于10微米的氧化鋯納米線。該發明可望在催化、涂料、氧傳感器、陶瓷增韌、固體氧化物燃料電池等諸多領域中得到廣泛的應用。

納米陶瓷粉體表面乳液聚合改性方法

成果簡介：該項目研制的納米陶瓷粉體表面乳液聚合改性的方法屬于納米陶瓷粉體制造技術領域，其特征在于依次含有以下步驟：用高速混合攪拌法使陶瓷粉體表面預先涂覆用以使陶瓷粉體表面呈疏水性的偶聯劑；使經過偶聯劑預處理的納米陶瓷粉體、乳化劑和水在超聲波的作用下形成穩定的乳液體系；以5～0份納米陶瓷粉體，0.5～5份有機單體的質量比來加入有機單體，繼續超聲分散，同時緩慢滴加入引發劑，升溫到形成自由基的溫度(70～80℃)，直至反應結束。用該發明所述的方法可制出具有良好分散性的、經過表面聚合改性的、穩定的陶瓷粉體乳液體系以直接進行離心成型得到顆粒分散均勻的陶瓷素坯。打碎了納米陶瓷粉體間的硬團聚，消除了直接影響素坯成型的消極因素，有利于陶瓷的低溫燒結和晶粒細化。

熱噴涂用納米陶瓷粉末的低成本規模化生產方法

成果簡介：該技術生產納米熱噴涂粉末材料，可以控制粉末的晶體粒度、顆粒粒度和形貌，顆粒內部保持納米結構。粉末技術指標如顆粒大小及其分布、顆粒形狀、流動性等，滿足熱噴涂工藝的要求。該技術方法適用于Al2O3、ZrO2、TiO2、SiO2等氧化物陶瓷材料及其復合物的納米熱噴涂粉末的生產。通過反應物濃度、溫度、壓力、添加劑、成型、晶化等參數的控制和調節，可實現低成本規模化生產。該技術成果具有良好的應用前景。

低溫燃燒－水熱合成制備納米陶瓷顏料

成果簡介：該項目的目的就是突破傳統的燒結工藝，將低溫燃燒（Low-Temperature Combustion Synthesis，簡稱LCS）技術和水熱合成（Hydrothermal Synthesis）技術相結合，制造納米陶瓷顏料。該類顏料在陶瓷計算機噴墨打印裝飾等領域具有廣闊的用途。該顏料主要指標包括，顏料平均粒徑＜50nm；顏料使用溫度（根據產品而定）在1250℃左右；其他性能與普通陶瓷顏料相同。

納米電子陶瓷材料及其器件工業性制備新技術

成果簡介：該項目采用超重力反應沉淀法合成納米級介質陶瓷基體材料，利用超重力的作用，消除微觀混合的影響，克服了常規攪拌釜或管式沉淀法合成顆粒的過程技術上的不足，同時結合溶膠－凝膠法引入表面改性劑，提高基體材料與添加劑的混合均勻程度，控制添加劑的分布狀態，改善成型、燒結等特性，制備出粒徑、粒度分布、物相均可控的改性中低溫納米介質陶瓷材料；并從濃懸浮體結構模型出發，協調超細粉體在介質中的分散行為；利用納米效應特性及三維仿真設計軟件，優化介質材料設計及合成工藝。

微乳液納米反應器合成制備納米陶瓷顏料

成果簡介：微乳液法制備納米陶瓷顏料是利用兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑分子界面膜的作用下生成的熱力學穩定的、各向同性的、外觀透明或半透明的低粘度分散體系。微乳液中劑量小的溶劑被包裹在劑量大的溶劑中形成一個微泡，微泡的表面被表面活性劑所包裹，其粒徑在1～100nm，通過選擇表面活性劑及控制相對含量，可將其水相液滴尺寸限制在納米級，不同微乳液滴相互碰撞發生物質交換，在水核中發生化學反應，每個水相微區相當于一個“微反應器”，在每個微泡中固相的成核、生長、凝結等過程僅僅局限在一個微小的球形液滴內從而形成球形微粒，從而得到納米陶瓷顏料。

精密納米陶瓷手術刀

成果簡介：傳統鋼制手術刀在使用和加熱消毒時易腐蝕、鈍化，壽命低；金剛石手術刀加工工藝復雜，透明，操作困難，價格昂貴。該成果采用納米陶瓷材料與加工高技術克服了上述缺點，刀口鋒利，無磁，無毒，無靜電，壽命長，防腐蝕，具有生物體組織相容性，精度高，刀口可快速愈合，術后無明顯切痕，易于操作，可在高溫下使用，且成本適中。

永久性自潔凈納米陶瓷釉

成果簡介：該產品是一種永久性自潔凈納米陶瓷釉，在普通陶瓷釉中添加進多種納米氧化物材料，改變傳統陶瓷釉配方，使用傳統的陶瓷類產品制備工藝燒結，使新陶瓷類產品陶瓷釉表面有納米結構，因此具有疏水和永久性自潔凈功能。該陶瓷釉主要用于電力瓷瓶、瓷棒、建筑和家用等自潔凈陶瓷類產品中。該發明的陶瓷釉制備工藝簡單、成本低、不改變陶瓷產品的生產工藝，且耐溫范圍大、耐酸堿性好。

納米陶瓷涂層、紋路技術在電飯煲、電壓力鍋上應用

成果簡介：電飯煲、電壓力鍋的內鍋需要采用納米陶瓷涂料。該項目研制的涂料采用無機質的陶瓷經過納米技術處理和機能性添加劑結合，加水分解和縮合過程后，最終形成精密的、高強度的納米陶瓷涂料，以金屬為基質的內鍋表面經過超硬化處理后，在低溫下（200攝氏度以下）固化成形，表面硬度高，無任何毒性和腐蝕性物質，無任何氣味，具有節能、耐高溫、不粘、安全等特點。采用紋路技術的電飯煲、電壓力鍋的風鍋，其特征在于鍋體內壁均布多邊形或圓形或橢圓形凹槽，特點是內鍋加熱輻射面積增加，擴大內鍋受熱面積，節約熱源。大米或烹飪的食物與鍋體均布有間隙，水填充其中，加熱時水汽傳熱更充分，底部受熱均勻，不糊底。

金屬陶瓷材料

成果簡介：該項目建成烏海市第一條用焦化廠廢氣生產年產3萬噸耐火材料生產線，主要針對高鋁、異形耐火材料的生產。進行了“稀土電解用新型惰性陽極材料”“納米陶瓷刀具”開發。該項目產品為新型惰性陽極材料及配套產品。以既有良好導電性又具有高溫抗腐蝕性且成本低廉的金屬鋁化物材料為陽極，替代傳統的石墨陽極。利用陶瓷相的納米尺寸效應提高刀具的韌性使其高于10MPam1/2以上，同時使用具有特殊物理、化學性質及高溫性能的新金屬間化合物材料來粘結納米陶瓷。

納米材料及加工技術

成果簡介：該項目來源于黑龍江省科技攻關計劃，主要研究內容包括納米材料的制備及成形、納米材料的加工技術、超分子薄膜體系的自組裝技術與機理。取得的成果如下：超純超細納米陶瓷粉末原料的制備技術：采用濕化學法制備超純超細納米陶瓷粉末，粒度在30～80nm之間，無硬團聚；納米陶瓷超塑成形技術：采用無粘結劑冷等靜壓成形素坯，在真空熱壓燒結爐中燒結，最后在真空燒結爐中完成超塑成形；納米復合粉體制備技術：應用高能球磨法采用變轉速多次循環球磨工藝，制備出了平均晶粒尺寸約為25nm的WC-10Co-0.8VC-0.2Cr3C2(wt%)納米復合粉末，提高了納米WC-Co復合粉末的制備效率；納米復合粉體壓制成形技術：采用二次雙向模壓成形工藝對納米WC-Co復合粉末進行壓制，納米WC-Co粉末素坯的相對密度達到55%以上；控制納米晶WC-Co燒結過程中晶粒長大技術：制備出了平均晶粒尺寸為250nm，綜合性能較高的硬質合金塊體；納米陶瓷表面精密磨削技術：采用了在線電解修整（ELID）磨削技術對納米陶瓷塊材進行了鏡面磨削；納米陶瓷材料特性的測量技術：采用了納米壓痕技術原理，獲得納米陶瓷的力學性能；超分子薄膜體系自組裝技術：采用液相沉積的方法，完成了硫醇單分子表面金屬團簇的形成。

納米陶瓷材料產業化制備技術開發

成果簡介：該項目運用了材料設計理論和顯微結構的控制技術。該項目采用高溫溶膠－凝膠工藝，將幾十種礦物原料或工業廢渣在高溫下溶化成均質的高溫溶膠(玻璃質溶體)，從而解決了陶瓷材料制備中的組成不均勻性和殘留氣孔等難題，將高溫容膠快速冷卻后形成非晶態溶膠體(一種可晶化的玻璃)，然后將非晶態的凝膠體在特定的熱處理制度下使之原位受控晶化，形成晶粒尺寸在納米級且結構均勻致密的納米微晶陶瓷。該項目的關鍵技術主要包括高溫溶制技術，是解決材料組成均勻和性能可靠的關鍵技術；玻璃熔體的成形技術，是實現納米微晶陶瓷制品產業化制備的關鍵；原位受控晶化技術，獲得具有理想顯微結構和優良性能的納米微晶陶瓷材料的關鍵。

新型納米復相陶瓷的制備和性能

成果簡介：該成果內容包括CrN、TiN和NbN納米粉體的制備、高強度高導電Si3N4/TiN納米復相陶瓷、高強度可切削的Si3N4/BN納米復相陶瓷和高力學性能的ZTM/SiC、ZTA/LaAl11O18納米復相陶瓷等。通過納米復合工藝制備了高強度的納米復相陶瓷及高強度高導電和高強度可切削的具有結構-功能一體化特性的納米復相陶瓷，在汽車、電子、機械和化工行業具有潛在的應用前景。

α-氧化鐵基納米陶瓷制備的CO氣敏元件(中試)

成果簡介：該項目是在完成省科技廳1995年下達的“用于CO選擇性檢測的α-Fe2O3基納米粉體的合成及氣敏元件研制”(閩科鑒字[1997]第81號)成果基礎上，進行的中試。中試目標是考察放大批量合成納米粉體并制作CO氣敏元件的工藝的可行性和元件的各項性能指標：建立一條制作元件的中試生產線及氣敏元件自動檢測系統；建立CO氣敏元件技術標準。中試選定的納米粉體和元件生產工藝是可行的。元件性能仍保持小試的樣品水平，達到國內外同類產品先進水平。其主要技術指標：加熱功率≤100mV；清潔空氣中阻值≤10M；靈敏度≥3(100ppmCO)；響應時間≤10秒；氣體分辨率≥3(100ppmCO，H2)。中試所確定的元件制作工藝可作為批量生產的依據，建議進行批量生產，并著手組織力量設計與元件匹配的傳感器，并組織生產整機。

納米陶瓷粉體表面乳液聚合改性方法

成果簡介：該項目研制的納米陶瓷粉體表面乳液聚合改性的方法屬于納米陶瓷粉體制造技術領域，其特征在于依次含有以下步驟：用高速混合攪拌法使陶瓷粉體表面預先涂覆用以使陶瓷粉體表面呈疏水性的偶聯劑；使經過偶聯劑預處理的納米陶瓷粉體、乳化劑和水在超聲波的作用下形成穩定的乳液體系；以5～0份納米陶瓷粉體，0.5～5份有機單體的質量比來加入有機單體，繼續超聲分散，同時緩慢滴加入引發劑，升溫到形成自由基的溫度(70～80℃)，直至反應結束。用該發明所述的方法可制出具有良好分散性的、經過表面聚合改性的、穩定的陶瓷粉體乳液體系以直接進行離心成型得到顆粒分散均勻的陶瓷素坯。打碎了納米陶瓷粉體間的硬團聚，消除了直接影響素坯成型的消極因素，有利于陶瓷的低溫燒結和晶粒細化。