功能陶瓷介绍ppt.ppt

1、功功 能能 陶陶 瓷瓷引言引言陶瓷业是一个富有陶瓷业是一个富有“源远流长、独特工艺、文源远流长、独特工艺、文化载体、现代科技化载体、现代科技”属性的行业。可以说是属性的行业。可以说是中中国的第五大发明国的第五大发明，是中国最具世界影响力的产，是中国最具世界影响力的产业，是一个与千家万户有关的产业。业，是一个与千家万户有关的产业。白釉青花一火成，花从釉里透分明。白釉青花一火成，花从釉里透分明。可参造化先天妙，无极由来太极生可参造化先天妙，无极由来太极生。1 1：陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶瓷是陶器和瓷器的总称。2 2：陶瓷是指用粘土、石英等天然硅酸盐原陶瓷是指用粘土、石英等天然硅酸盐原 料料经过粉

2、碎、成型、煅烧等过程而得到的具有一经过粉碎、成型、煅烧等过程而得到的具有一定形状和强度的制品。定形状和强度的制品。从发展的历程来看是先有陶器，后有瓷器，在从发展的历程来看是先有陶器，后有瓷器，在西汉时陶器和瓷器才分开。西汉时陶器和瓷器才分开。表表 陶器与瓷器的区别陶器与瓷器的区别类别类别材料材料温度温度釉釉声音声音源产地源产地陶器陶器普通粘土普通粘土（紫砂泥）（紫砂泥）700-900度度上低温釉上低温釉或不上釉或不上釉雄浑雄浑世界范围世界范围瓷器瓷器瓷土瓷土（高岭土）（高岭土）1200度以上度以上上高温釉上高温釉清脆清脆中国独有中国独有陶陶器器先进陶瓷先进陶瓷(微米级微米级)纳米陶瓷纳米陶瓷高

3、铝质粘高铝质粘土和瓷土土和瓷土釉的发明釉的发明显微结构显微结构分析方法分析方法无损评估无损评估更深入的更深入的性能研究性能研究相关学科相关学科的推动的推动原料纯化原料纯化陶瓷制备陶瓷制备的新工艺的新工艺陶瓷理论陶瓷理论高温技术高温技术瓷瓷器器传统陶瓷传统陶瓷3 3：广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称金属固体材料和制品的通称.4 4：由于陶瓷的：由于陶瓷的基本生产过程都遵循着基本生产过程都遵循着“原料处原料处理一成型理一成型煅烧煅烧”这种传统方式这种传统方式。因此，陶瓷因此，陶瓷又又可以认为是用传统的陶瓷生产方法制成的可以认为是用

4、传统的陶瓷生产方法制成的无无机多晶机多晶产品产品近几十年来近几十年来,随着宇航、原子能和电子工业的迅速发展，随着宇航、原子能和电子工业的迅速发展，对陶瓷材料无论从对陶瓷材料无论从性能、质量、品种性能、质量、品种等方面，均提出了越等方面，均提出了越来越高的要求：来越高的要求：陶瓷材料的研究和发展已从传统陶瓷阶段跃入到陶瓷材料的研究和发展已从传统陶瓷阶段跃入到先进陶瓷先进陶瓷阶段阶段先进陶瓷是以化学方法制备的高纯度或纯度可控制的材料先进陶瓷是以化学方法制备的高纯度或纯度可控制的材料做原料，通过调整材料的成分和结构获得传统陶瓷无法比做原料，通过调整材料的成分和结构获得传统陶瓷无法比拟的卓越性能。先进

5、陶瓷从性能上可分为拟的卓越性能。先进陶瓷从性能上可分为结构陶瓷结构陶瓷(Structural Ceramics)(Structural Ceramics)和功能陶瓷和功能陶瓷(Functional(Functional Ceramics)Ceramics)。到到2020世纪世纪9090年代，陶瓷材料的研究又进入了第年代，陶瓷材料的研究又进入了第3 3阶段阶段纳米陶瓷阶段纳米陶瓷阶段，它将促使陶瓷材科研究从工艺到理论，从，它将促使陶瓷材科研究从工艺到理论，从性能到应用都提高到一个崭新的阶段。性能到应用都提高到一个崭新的阶段。结构陶瓷结构陶瓷是指具有特殊力学或机械性能，以及部分热学或是指具有特殊力

6、学或机械性能，以及部分热学或化学性能的先进陶瓷，特别适于高温下应用的则称为高温化学性能的先进陶瓷，特别适于高温下应用的则称为高温结构陶瓷结构陶瓷;功能陶瓷功能陶瓷是指那些利用电、磁、声、光、力等直接效应及是指那些利用电、磁、声、光、力等直接效应及其耦合效应所提供的一种或多种性质来实现某种使用功能其耦合效应所提供的一种或多种性质来实现某种使用功能的先进陶瓷。的先进陶瓷。1.在原料上在原料上，传统陶瓷以粘土为主要原料，新型陶瓷一般以人工合，传统陶瓷以粘土为主要原料，新型陶瓷一般以人工合成的氧化物、氮化物、硅化物、硼化物、碳化物为原料；成的氧化物、氮化物、硅化物、硼化物、碳化物为原料；2.在制备工艺

7、上在制备工艺上，传统陶瓷以炉窑为主要生产手段，新型陶瓷广泛，传统陶瓷以炉窑为主要生产手段，新型陶瓷广泛采用真空烧结、保护气氛烧结、热压、热等静压等手段；采用真空烧结、保护气氛烧结、热压、热等静压等手段；3.在性能上在性能上，特种陶瓷具有不同的特殊性质和功能，如高强度、高，特种陶瓷具有不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、耐腐蚀、导电、绝缘、以及在磁、电、光、声、生物工程硬度、耐腐蚀、导电、绝缘、以及在磁、电、光、声、生物工程各方面具有的特殊功能，从而使其在高温、机械、电子、宇航、各方面具有的特殊功能，从而使其在高温、机械、电子、宇航、医学工程各方面得到广泛的应用。医学工程各方面得到广泛的应用

8、。4.在应用上，在应用上，传统陶瓷主要应用于制造日用器皿、卫生洁具等生活传统陶瓷主要应用于制造日用器皿、卫生洁具等生活用品，而用品，而新型新型陶瓷则主要用于工业技术，特别是高新技术方面。陶瓷则主要用于工业技术，特别是高新技术方面。新型陶瓷与传统陶瓷新型陶瓷与传统陶瓷功能陶瓷是一类颇具灵性的材料：功能陶瓷是一类颇具灵性的材料：能感知光线，或能区分气味，或能储存信息能感知光线，或能区分气味，或能储存信息它们在电、磁、声、光、热等方面具备的许多优异性它们在电、磁、声、光、热等方面具备的许多优异性能令其他材料难以企及能令其他材料难以企及这些性质的实现往往取决于其内部的电子状态或原子这些性质的实现往往取

9、决于其内部的电子状态或原子核结构，又称电子陶瓷。核结构，又称电子陶瓷。已在能源开发、电子技术、传感技术、激光技术、光已在能源开发、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等方面有电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等方面有广泛应用。广泛应用。功能陶瓷介绍功能陶瓷介绍信息功能陶瓷材料信息功能陶瓷材料 信息技术的重大需求信息技术的重大需求信息功能陶瓷材料信息功能陶瓷材料 信息技术的重大需求信息技术的重大需求几种常见功几种常见功能陶瓷能陶瓷半导体陶瓷半导体陶瓷瓷绝缘陶瓷瓷绝缘陶瓷介电陶瓷介电陶瓷发光陶瓷发光陶瓷感光陶瓷感光陶瓷吸波陶瓷吸波陶瓷激光用陶瓷激光用陶瓷核燃料

10、陶瓷核燃料陶瓷推进剂陶瓷推进剂陶瓷太阳能光转换陶瓷太阳能光转换陶瓷贮能陶瓷贮能陶瓷陶瓷固体电池陶瓷固体电池阻尼陶瓷阻尼陶瓷生物技术陶瓷生物技术陶瓷催化陶瓷催化陶瓷特种功能薄膜特种功能薄膜1 1、绝缘陶瓷、绝缘陶瓷绝缘材料在电气电路或电子电路中所起的作用主绝缘材料在电气电路或电子电路中所起的作用主要是根据电路设计要求将要是根据电路设计要求将导体物理隔离导体物理隔离，以防电，以防电流在它们之间流动而破坏电路的正常运行。此外，流在它们之间流动而破坏电路的正常运行。此外，绝缘材料还起着绝缘材料还起着导体的机械支持、散热及电路环导体的机械支持、散热及电路环境保护境保护等作用。等作用。照明绝缘陶瓷套管 绝

11、缘装置陶瓷根据室温电阻率根据室温电阻率的大小，材料可分为的大小，材料可分为超导体超导体0cm、导体导体10-2cm半导体半导体=10-2cm109cm和绝缘体和绝缘体109cm绝缘陶瓷，它必须具备如下性能绝缘陶瓷，它必须具备如下性能:体积电阻率体积电阻率1012cm相对介电常数相对介电常数30损耗因子损耗因子0.001介电强度介电强度5.0KV/mm陶瓷存在陶瓷存在电子式载流子电子式载流子和和离子式载流子离子式载流子。其中。其中离子式载流子占主要影响。离子式载流子占主要影响。离子电导率受离子的荷电量和扩散系数的影响。离子电导率受离子的荷电量和扩散系数的影响。荷电量和体积越小越容易扩散，因此碱离

12、子影荷电量和体积越小越容易扩散，因此碱离子影响比较大。响比较大。另外绝缘性还受显微组织的影响，晶粒和气孔另外绝缘性还受显微组织的影响，晶粒和气孔影响不大，主要晶界相。影响不大，主要晶界相。绝缘陶瓷材料的分类方法很多，若按化学组成分绝缘陶瓷材料的分类方法很多，若按化学组成分类测可分为氧化物系和非氧化物系两大类。氧化类测可分为氧化物系和非氧化物系两大类。氧化物系绝缘陶瓷已得到广泛应用，而非氧化物系绝物系绝缘陶瓷已得到广泛应用，而非氧化物系绝缘陶瓷是缘陶瓷是70年代才发展起来的，目前应用的主要年代才发展起来的，目前应用的主要有氮化物陶瓷，如有氮化物陶瓷，如Si3N4、BN、AlN等。等。除多晶陶瓷外

13、，近年来又发展了单晶绝缘陶瓷，除多晶陶瓷外，近年来又发展了单晶绝缘陶瓷，如人工合成云母、人造蓝宝石、尖晶石及石英等。如人工合成云母、人造蓝宝石、尖晶石及石英等。常用绝缘陶瓷材料及其性能常用绝缘陶瓷材料及其性能1、普通电瓷、普通电瓷天然黏土天然黏土+长石长石+石英石英1250-1320C烧结烧结用于高压，电阻用于高压，电阻.等的绝缘。等的绝缘。2、氧化铝瓷，镁质瓷、氧化铝瓷，镁质瓷电子元器件和电路中基体、电子元器件和电路中基体、外壳、固定件，又称为装置瓷。外壳、固定件，又称为装置瓷。Al2O3MgO-Al2O3-SiO2绝绝缘缘子子3、氮化硅瓷基片、氮化硅瓷基片集成电路基片材料的要求是：高电阻率

14、，导热性好，集成电路基片材料的要求是：高电阻率，导热性好，热膨胀系数小，耐热处理和化学处理。热膨胀系数小，耐热处理和化学处理。氮化硅瓷基片具有高强度、热膨胀系数与硅材料匹氮化硅瓷基片具有高强度、热膨胀系数与硅材料匹配、介电常数小、热导率高配、介电常数小、热导率高。烧结温度。烧结温度1700C4、氮化硼瓷基片、氮化硼瓷基片(BN)最突出的优点是高热导率与低电导率。最突出的优点是高热导率与低电导率。5、金刚石薄膜、金刚石薄膜金刚石是自然界中硬度最高的材料，同时又具有极金刚石是自然界中硬度最高的材料，同时又具有极高的弹性模量。金刚石的热导率是所有已知物质中最高高的弹性模量。金刚石的热导率是所有已知物

15、质中最高的，室温下的，室温下(300K)，金刚石的热导率是铜的，金刚石的热导率是铜的5倍，液氮温倍，液氮温度下度下(77K)，金刚石的热导率则是铜的，金刚石的热导率则是铜的25倍。金刚石是一倍。金刚石是一种禁带很宽的材料，因而非掺杂的本征金刚石是极好的种禁带很宽的材料，因而非掺杂的本征金刚石是极好的电绝缘体。电绝缘体。2.2.导电陶瓷导电陶瓷传传传传统统统统陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷是是是是良良良良好好好好的的的的绝绝绝绝缘缘缘缘体体体体，这这这这是是是是人人人人所所所所共共共共知知知知的的的的。在在在在现现现现今今今今社社社社会会会会，凡凡凡凡是是是是有有有有电电电电的的的的地地地地方方方方，都都都都

16、可可可可以以以以看看看看到到到到各各各各种种种种用用用用传传传传统统统统陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷制制制制成成成成的的的的绝绝绝绝缘缘缘缘器器器器件件件件。由由由由此此此此给给给给人人人人们们们们留留留留下下下下了了了了一一一一个个个个错错错错觉觉觉觉：陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷材材材材料料料料都都都都是是是是绝绝绝绝缘缘缘缘体体体体。其其其其实实实实不不不不然然然然！在在在在精精精精细细细细陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷中中中中，不不不不仅仅仅仅有有有有良良良良好好好好的的的的绝绝绝绝缘缘缘缘体体体体，也也也也有有有有电电电电子子子子导导导导电电电电体体体体、离离离离子子子子导导导导电电电电体体体体、半半半半导导导导体体体体及及及及其其其其他他他他导电材料。导电材料。导电材料。导电材料。可用于燃料电池、陶瓷高温发热体、钠硫电池等。可用于燃料电池、陶瓷高温发热体、钠硫电池等。氧化锆陶瓷是一种耐高温、抗氧化的复合氧化物，是在纯氧化锆陶瓷是一种耐高温、抗氧化的复合氧化物，是在纯氧化锆中加进的氧化镱制成的导电陶瓷。它能象金氧化锆中加进的氧化镱制成的导电陶瓷。它能象金属那样把电能转变成热能，并能发光。属那样把电能转变成热能，并