工程陶瓷的技術創新與產業發展

羅旋

目前，工程陶瓷的應用范圍不斷的擴大，工程陶瓷的涉及范圍包括各種新型的應用于各類工程領域的相關新型陶瓷，例如功能陶瓷、結構陶瓷以及陶瓷基符合材料，在實際使用過程中，工程陶瓷具有耐腐蝕、耐高溫、耐磨損的相關特點記憶熱、電、光等相關功能，在我國的新材料領域內具有一定的重要作用。在近年來，工程陶瓷也是相關學者的研究熱點，隨著其關注度的上升，其在市場上的規模以及產業的發展也十分迅速。本文通過對于目前一些工程陶瓷的相關介紹，并闡述其在現實領域的一些應用，對工程陶瓷技術的未來發展進行一定的合理展望。

工程陶瓷的范圍包括功能陶瓷、陶瓷復合基材料以及結構陶瓷，同時也包括了我們在日常生活中所能應用到的一些例如表殼表鏈等新型陶瓷。工程陶瓷根據不同的標準也存在不同的分類。根據工程陶瓷的性能特點，工程陶瓷可以分為電子陶瓷、生物陶瓷、核陶瓷、耐磨陶瓷等 陶瓷材料；根據陶瓷材料的類別，陶瓷材料主要分為非氧化物陶瓷以及氧化物陶瓷兩大類。工程陶瓷的使用最早出現于十九世紀，作為絕緣材料應用于電力工業。在科技快速發展的今天，電子信息、航空航天、石化、新能源等一些新興行業中，人們對于適用的材料的整體要求不斷的提高，這也促使更多的新型陶瓷得到了一定的開發并應用到行業生產研發中。科學界對于新型陶瓷材料的關注度的不斷提升，也促進工程陶瓷的相關產業的快速發展。

1 工程陶瓷材料的技術創新

1.1氧化鋁陶瓷

工程陶瓷材料中，在科研實用領域中最廣泛的材料就是氧化鋁陶瓷，氧化鋁陶瓷能夠管飯的應用于耐磨材料、耐化學腐蝕、高溫結構材料的制造，這也是由于氧化鋁陶瓷所具有的硬度高、熔點高、化學穩定性較好的特點。此外，氧化鋁陶瓷本身的價格較為便宜，因而使得其在制造環節中所形成的加工成本比較低，適合大面積的使用。

氧化鋁陶瓷在成為電真空管殼和密封結構件的過程中，其金屬化和研磨拋光成為至關重要的一點。氧化鋁陶瓷的拋光效率和研磨的不斷提高也得益于各種先進的研磨預計拋光設備的不斷涌現，同時也降低了企業的生產成本。目前，隨著氧化鋁陶瓷的整個高溫金屬化的技術日漸成熟，鎢鋁金屬與陶瓷材料直接的結合更加的緊密，在此過程中也提高了氧化鋁陶瓷真空管殼的氣密性以及焊接性，進而增加了一些大功率空氣開關的安全可靠性。

1.2氧化鋯陶瓷

氧化鋯陶瓷所獲得的高的強度和韌性主要是通過進行相變增韌的方式獲得的，目前的生產過程中，韌性和強度最高的材料就是不分氧化鋯陶瓷材料，其韌性和強度都能夠與鋼材料進行媲美，因而，氧化鋯陶瓷又被成為“陶瓷鋼”。雖然氧化鋯有這樣的特點，但是陶瓷材料的內部結構的原子基本上是共價鍵或者離子鍵進行的相互結合，因而還是存在著脆性斷裂的缺點，這樣的缺點也同樣存在于具有較高韌度和強度的氧化鋯陶瓷材料之中，在一定的情況下，氧化鋯陶瓷還是會出現脆性斷裂的狀況。

氧化鋯的重要應用可以體現在成為功能材料，目前在實際途徑上，具有良好的離子導電性的立方相氧化鋯陶瓷在一些高溫發熱元件以及氧傳感器和高溫燃料電的隔膜進行了廣泛的應用。其中以氧化鋯玻璃為原料的氧傳感器已經在目前汽車制造行業中已經廣泛的運用，其主要應用于發動機中對于燃料燃燒狀況的一個相關的監控。在鋼鐵的行業中，氧化鋯陶瓷則是用作煉鋼爐中氧含量的檢測，氧化鋯陶瓷在高溫燃料電池的隔膜材料的選取過程中最理想的材料，由于其可以在空氣中加熱，溫度能達到2000℃這一良好特性。

2 工程陶瓷的產業發展

工程陶瓷的應用，不僅僅存在于化工、機械、冶金等傳統發展行業，更是在新能源、電子信息、節能環保、生物工程、海洋工程等領域廣泛的運用，而在這些新型領域的運用也是陶瓷行業的新的發展點。

2.1航空航天領域

在航空航天領域的發展過程中，對于相關材料的要求主要是耐高溫、高比強、高比模、抗燒蝕等特點。在實際的運用過程中，航天噴嘴以及航天器的外殼都適用的碳化硅或者碳纖維等相關的陶瓷纖維增強的陶瓷基復合材料。人們在對于超高速飛行器的不斷研發也使得對于飛行器表面對抗大氣沖刷以及抗燒蝕性的要求不斷的提高，人們也對于超高溫的陶瓷材料更加的關注，而高溫涂層材料對于整個飛行器表面的抗沖刷力以及相關的抗燒蝕作用有著無可替代的表現。工程陶瓷在整個航空航天領域的運用上還具有一定的局限性，但是航空航天領域內高標準的陶瓷材料在一定程度上也促進了工程陶瓷在技術上的創新與進步。

2.2電子信息領域

工程陶瓷在電子信息領域的應用十分的廣泛，為電子技術的進步有著重要的推動作用。在電子信息領域，很多的電子元器件都是在氧化鋁、藍寶石或者氧化鋁基片上進行一定的制作和使用，高純石英玻璃纖維以及氧化鋯陶瓷也分別用于光纖以及連接器上，進行信息的傳輸；在手機行業，手機的LTD等以及攝像頭的基片都采用的是藍寶石，手機以及智能手表的外殼也大面積的使用氧化鋯陶瓷，由于其耐磨性良好，表面較為光潔的特點。目前，電子元器件的可靠性和集成度也由于多層共燒陶瓷的技術的不斷發展，得到了相關的提高，同時在一定程度上也降低了整體的生產成本，也成為了目前電子科技行業不斷發展的方向。

2.3節能環保領域

工程陶瓷在環保領域的應用十分廣泛，工程陶瓷也在環保領域方向不斷發展。陶瓷材料耐腐蝕、耐高溫的特性使得在工業粉塵氣體以及高溫煙氣的分離過程中廣泛使用陶瓷膜，其主要具有高開氣孔個，滿足一固分離的相關要求，并且能后有效去除粉塵以及PM2.5，抵御各種腐蝕性氣體以及酸堿氣體的腐蝕。在工業廢水的處理方面，工程陶瓷也能夠發揮廣泛的作用。

結語：工程陶瓷在當今社會各個領域都有著廣泛的應用，這不僅得益于陶瓷本身耐熱、耐腐蝕等化學特性，也是各行業不斷的發展，對陶瓷材料要求不斷提高，也進一步促進陶瓷材料的發展。

（作者單位：江西陶瓷工藝美術職業技術學院）