高性能新型陶瓷材料的介紹與研究現狀

羅志強

（江西省工業陶瓷質量監督檢驗站，江西 萍鄉 337000）

自21 世紀以來，我國的材料領域就不斷出現新的成就，研究人員通過化學、物理等學科的研究與實驗，研發了一個又一個擁有實際應用價值的新型材料，其中高性能新型陶瓷材料就是典型代表。但是由于發展時間較短，我國的高性能新型陶瓷材料還是有很多需要提升的地方。所以本文主要對該種材料的性能特征及未來發展進行深刻探討。

1 高性能新型陶瓷材料概述

高性能陶瓷材料也被叫作先進陶瓷、精細陶瓷、特種陶瓷、新型陶瓷燈，其具有輕便、高強度、高硬度、耐高溫等特點，具有金屬及有機高分子材料沒有的作用，能夠在航天、新能源、電子、激光、海洋工程中得到廣泛應用[1]。目前各個國家都投入了大量的資金來研發這種材料，爭取占領制高點。但是需要解決的問題有很多，其中最重要的就是高性能陶瓷材料及其部件的制備，其中關鍵的部分是材料設計與配方組成，這些問題都是限制高性能陶瓷高度產業化的原因之一。

近些年來，隨著高性能陶瓷材料的研究傳統的成型方法已經不適用于各行業對于陶瓷材料的要求，同時陶瓷制品的種類多種多樣，它們的用途和制品形狀也涉及很多方面，因此新的成型工藝不斷地被開發出來。陶瓷制備一般是粉體制備與處理、成型、燒結、最終制品四個步驟，雖然看似簡單，但是在實際操作中還是比較復雜的。

陶瓷的成型與性能與粉體顆粒的特性有直接的關系，粉體的質量高代表著陶瓷制備成型好。所以為了能夠制備到高性能的陶瓷材料就應該保證其粉體高純、超細。

2 高性能陶瓷種類

2.1 透明陶瓷

透明陶瓷的成功制備首次發表是在1962年，從此以后陶瓷領域迎來了新的發展。研發成功的陶瓷材料具有很好的透明性、耐蝕性，能夠在高溫條件下持續工作，除此之外還有很多其他材料不具備的特性，例如高強度，低導電率，高熱導性等。憑借透明陶瓷的優秀特性目前這種材料已經廣泛應用于照明、光學、儀器制造等行業中。截止目前為止已經有美國、英國、日本、俄羅斯等多個國家對其展開研究，先后開發出了Al2O、Y2O3、MgO、CaO、TiO2等氧化物透明陶瓷。

透明氧化陶瓷的制備分為制粉、成型、燒結、機械加工四個步驟，同時為了保證陶瓷透光性的良好還需要很多條件，首先就是要求致密型號，晶界無多余雜質，光學性與晶體之間的差別要小。其次就是晶粒要細小，沒有大的空隙，晶體對光的吸收較小。最后就是表面光潔度要高，晶體結構是立方晶系。所以透明陶瓷的制備過程是比較精密的，只有精密調控才能夠保證透明陶瓷的高質量。

2.2 納米陶瓷膜

納米陶瓷膜研制成功是在21 世紀初期，其研發原理對氧化樹脂的氧化物通過光譜進行篩選然后使用納米技術與噴濺技術進行制造[2]。納米陶瓷膜有分離效果好、化學穩定性好、耐酸堿、耐菌、操作便捷等優點，其中最為突出的就是對GPS 信號沒有屏蔽作用。最先應用該種材料的是航天領域，用于飛機表面的陶瓷涂層等。

陶瓷隔熱膜不是染色膜也不是金屬膜，它是由導電性物質氮氧化物組成，具有獨特的分子結構。由于陶瓷隔熱膜具有多種優勢，所以它能夠保持可見光透射率的同時又能提供最高紅外線與遠紅外線的反射，能夠保持顏色持久高達10年以上。除此之外，它還能夠改善霧度問題，收縮能力強，便于施工安裝。

2.3 汽車發動機陶瓷

汽車發動陶瓷是碳化硅和氮化硅等無機非金屬材料煉制形成，相比于以往的氧化鋁陶瓷，它的強度是氧化鋁陶瓷的3 倍，可以接受1000℃的高溫，這種特性在汽車行業得到了充分地利用。使用這種材料能夠圍住燃燒室進行隔熱，用廢氣渦輪增壓器和動力渦輪來回收排氣能量，這樣能夠提高熱效率。

新材料在汽車上的應用使得柴油機瞬間的快速啟動成為可能。新型陶瓷的渦輪增壓器代替了舊的渦輪增壓器，重量變為了原來的三分之一，耐熱性也比原來的更好。所以陶瓷渦輪完全彌補了舊渦輪的缺點，除此之外，關于汽車行業在進行陶瓷材料研究應用的還有活塞銷、活塞環等部件。通過重量的減輕來提高發動機效率。

3 高性能陶瓷材料的發展前景

高性能陶瓷材料已經進入了使用階段，但是我國在該種材料生產方面還有很大的提升空間，例如陶瓷的顯微結構該如何掌握控制，還有材料的形狀、尺寸以及怎樣將其標準化等。

隨著社會的發展，通訊技術已經離不開無機材料的支持，尤其是新型陶瓷材料，一些大型的集成電路板、光纖通信中的光纖都是石英材料制成。目前，陶瓷材料與制造業及基礎設施建設緊密聯系，展示了其在未來發展中的美好前景，已經成為推動中國社會經濟進步的重要因素。

4 結語

雖然高性能陶瓷材料具有多種優勢，如今被廣泛應用于航空航天、汽車交通、醫療等各種領域中。但是我們要正確認識到，我國的高性能陶瓷材料的發展還不成熟，所以我們應該向著更深刻的方向研究，推動找到研發的有效措施。