先進(jìn)陶瓷材料的研究與應(yīng)用

張文毓

(中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所 河南 洛陽 471023)

前言

先進(jìn)陶瓷材料具有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度、高硬度等優(yōu)點(diǎn)，在某些苛刻的條件下能夠發(fā)揮不可替代的作用, 是航空航天、能源、環(huán)境、交通、生物和醫(yī)療、信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，要求器件和系統(tǒng)向小型化、集成化、多功能化和輕量化方向發(fā)展。也推動(dòng)了陶瓷材料向結(jié)構(gòu)-功能一體化方向發(fā)展。目前，結(jié)構(gòu)-功能一體化材料主要包括超高溫陶瓷和陶瓷基復(fù)合材料、新能源陶瓷、透明陶瓷、生物陶瓷和多孔陶瓷。這些材料的發(fā)展是和先進(jìn)的制備技術(shù)、納米材料和納米技術(shù)的發(fā)展密不可分的。透明陶瓷就是陶瓷材料的結(jié)構(gòu)-功能一體化的典型代表[1]。

1 概述

1.1 先進(jìn)陶瓷定義

先進(jìn)陶瓷，又稱為高性能陶瓷、精細(xì)陶瓷、高技術(shù)陶瓷等，是指采用高純度、超細(xì)人工合成或精選的無機(jī)化合物為原料，具有精確的化學(xué)組成、精密的制造加工技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并具有優(yōu)異的力學(xué)、聲、光、熱、電、生物等特性的陶瓷。

1.2 先進(jìn)陶瓷分類

先進(jìn)陶瓷按化學(xué)成分可分為：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷等。按性能和用途可分為：功能陶瓷和結(jié)構(gòu)陶瓷兩大類。功能陶瓷主要基于材料的特殊功能，具有電氣性能、磁性、生物特性、熱敏性和光學(xué)特性等特點(diǎn)，主要包括絕緣和介質(zhì)陶瓷、鐵電陶瓷、壓電陶瓷、半導(dǎo)體及其敏感陶瓷等; 結(jié)構(gòu)陶瓷主要基于材料的力學(xué)和結(jié)構(gòu)用途，具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化等特點(diǎn)，主要包括氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷等[2]。

1.3 先進(jìn)陶瓷制備

針對(duì)陶瓷這一特定材料來說,燒結(jié)是它在制備過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。除了常用的燒結(jié)方法外,還提出了微波燒結(jié)、燃燒燒結(jié)、自蔓延高溫?zé)Y(jié)、智能燒結(jié)、噴涂燒結(jié)、低溫?zé)Y(jié)以及無壓燒結(jié)等。

先進(jìn)陶瓷的燒結(jié)技術(shù)按照燒結(jié)壓力主要分為：常壓燒結(jié)、無壓燒結(jié)、真空燒結(jié)以及熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)、氣氛燒結(jié)等各種壓力燒結(jié)。近些年通過特殊的加熱原理出現(xiàn)微波燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)、自蔓延燒結(jié)等新型燒結(jié)技術(shù)。

陶瓷粉體的制備方法主要分為固相反應(yīng)法、液相反應(yīng)法和氣相反應(yīng)法3大類。先進(jìn)陶瓷成形方法種類繁多，除了傳統(tǒng)的干壓成形、注漿成形之外，根據(jù)陶瓷粉體的特性和產(chǎn)品的制備要求，發(fā)展出多種成形方法?？偟膩碚f可以歸納為4類：干法壓制成形、塑性成形、漿料成形和固體無模成形，其中每一類成形又可細(xì)分為以下不同成形方法。

1)干法壓制成形：干壓成形、冷等靜壓成形；

2)塑性成形：擠壓成形、注射成形、熱蠟鑄成形、扎膜成形；

3)漿料成形：注漿成形、流延成形、凝膠注模成形和原位凝固成形；

4)固體無模成形：熔融沉積成形、三維打印成形、分層實(shí)體成形、立體光刻成形和激光選取燒結(jié)成形。

表1 先進(jìn)陶瓷應(yīng)用性能分類[3]

2 研究現(xiàn)狀

2.1 國外研究現(xiàn)狀

目前國外先進(jìn)陶瓷發(fā)展處于領(lǐng)先地位的主要有美國、日本、歐盟、俄羅斯等。其中，美國對(duì)先進(jìn)陶瓷在航空航天、核能等領(lǐng)域的應(yīng)用處于領(lǐng)先地位；日本在先進(jìn)陶瓷材料的產(chǎn)業(yè)化、民用領(lǐng)域方面占據(jù)領(lǐng)先地位，并占有世界先進(jìn)陶瓷約一半的市場(chǎng)份額；歐盟在先進(jìn)陶瓷部分細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域和機(jī)械裝備領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位;俄羅斯、烏克蘭在結(jié)構(gòu)陶瓷和陶瓷基復(fù)合材料方面實(shí)力雄厚。

2.1.1 美國

近50年來，美國在先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域的研究工作取得了一系列突破，推動(dòng)了陶瓷技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。美國先進(jìn)陶瓷發(fā)展的重點(diǎn)為高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)量的增速最快，每年增加13.5%。目前在航天技術(shù)、汽車、航空器、核工程、醫(yī)療設(shè)備及機(jī)械動(dòng)力等方面進(jìn)入大范圍應(yīng)用階段。以氮化硅、碳化硅、氧化鋯陶瓷為主的精密材料陶瓷制品產(chǎn)量占世界總量的60%以上。美國生產(chǎn)的陶瓷軸承工作溫度高達(dá)1 300 ℃，其工作強(qiáng)度為普通金屬軸承的5倍以上。美國研制的生物陶瓷產(chǎn)品也已大量用于骨骼修復(fù)，瓷牙修補(bǔ)的臨床應(yīng)用。目前美國先進(jìn)陶瓷工業(yè)界還加緊軍用先進(jìn)陶瓷的研制開發(fā)，逐步加強(qiáng)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。

美國在先進(jìn)陶瓷方面的研發(fā)受到美國國防部、美國能源部和國家自然科學(xué)基金會(huì)等機(jī)構(gòu)的高度重視，在軍事、航空航天、環(huán)境等方面的研發(fā)和應(yīng)用尤為活躍。由于宇航技術(shù)發(fā)展的需要，美國國家航空和宇航局(NASA)在結(jié)構(gòu)陶瓷的開發(fā)應(yīng)用和加工技術(shù)方面正在實(shí)施大規(guī)模的研究與發(fā)展計(jì)劃[4]。

2.1.2 日本

日本是世界上先進(jìn)陶瓷最大的生產(chǎn)者，到2000年，陶瓷產(chǎn)量增長(zhǎng)42%，而到2005年增加74%。與美國對(duì)比，日本先進(jìn)陶瓷在功能陶瓷領(lǐng)域研究首屈一指，在結(jié)構(gòu)陶瓷及陶瓷粉體的研究與應(yīng)用也具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

日本發(fā)展先進(jìn)陶瓷的戰(zhàn)略步驟是首先開發(fā)制造生活用品和某些發(fā)熱元件，如陶瓷剪刀、陶瓷加熱器、陶瓷手術(shù)刀、人造陶瓷關(guān)節(jié)以及陶瓷滾珠圓珠筆等。在積累了一定的特種陶瓷生產(chǎn)工藝、掌握了特種陶瓷生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，開始研究開發(fā)高新技術(shù)陶瓷及精密陶瓷元件。如日立公司采用陶瓷薄膜磁頭，既降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，又提高了磁頭的錄音、演奏與消磁性能。隨即向市場(chǎng)投放陶瓷光盤，到2000年陶瓷光盤的銷售額已達(dá)到10億美元，并成功地打入東南亞、西歐和美國市場(chǎng)。

自20 世紀(jì)80 年代以來，日本在先進(jìn)陶瓷材料科研、制備方面占有領(lǐng)先的地位。近年來，日本將先進(jìn)陶瓷作為戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，將先進(jìn)陶瓷看作是決定未來國際競(jìng)爭(zhēng)力的高科技產(chǎn)業(yè)，不斷加大投資力度。在電子陶瓷、光導(dǎo)纖維、高韌性陶瓷等先進(jìn)陶瓷材料方面，日本均處于領(lǐng)先地位。日本生產(chǎn)的先進(jìn)陶瓷敏感元件已占據(jù)國際市場(chǎng)大部分份額，包括熱敏、壓敏、磁敏、氣敏、光敏等在內(nèi)的各種先進(jìn)陶瓷產(chǎn)品壟斷著大部分市場(chǎng)；在泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、塑膠復(fù)合陶瓷以及各種先進(jìn)陶瓷材料與陶瓷部件研發(fā)，高性能陶瓷電池、陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)等研發(fā)方面，均處于領(lǐng)先地位。

2.1.3 歐盟

2005 年3 月，德國發(fā)明一種新型陶瓷電容。該產(chǎn)品專為沒有采取安全措施的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，在這些應(yīng)用中電容通常永久性與正極相連，通過串聯(lián)連接該電容可降低電路危險(xiǎn)，同時(shí)無需其他安全措施，因此適合于用戶產(chǎn)品的現(xiàn)有設(shè)計(jì)和布局。

歐洲是高檔建筑衛(wèi)生陶瓷最發(fā)達(dá)的地區(qū)，其中以意大利和西班牙為建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)的領(lǐng)頭羊。歐洲的建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與機(jī)械化的同時(shí)，在坯料與釉料制備方面頗具技術(shù)實(shí)力與開發(fā)能力，估計(jì)領(lǐng)先其他國家20～30年。

歐盟各國以功能陶瓷和高溫結(jié)構(gòu)陶瓷為主要研究對(duì)象，目前研究的重點(diǎn)為發(fā)電設(shè)備中應(yīng)用的新型材料技術(shù)，如陶瓷活塞蓋、排氣管內(nèi)襯、渦輪增壓轉(zhuǎn)子及燃?xì)廨嗈D(zhuǎn)子等。此外，歐盟部分國家在先進(jìn)陶瓷機(jī)械、裝備方面優(yōu)勢(shì)明顯。

2.1.4 俄羅斯

俄羅斯、烏克蘭兩國在先進(jìn)陶瓷的研究開發(fā)和生產(chǎn)方面，基礎(chǔ)扎實(shí)，設(shè)施齊全。在結(jié)構(gòu)陶瓷和陶瓷基復(fù)合材料方面，不論是氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、復(fù)相陶瓷或者是陶瓷基復(fù)合材料，如氧化鋁、莫來石、氮化硅、氮化鋁、氮化硼以及石英-石英復(fù)合材料、碳-碳復(fù)合材料、各類晶須、纖維補(bǔ)強(qiáng)增韌的陶瓷基復(fù)合材料，不但在實(shí)驗(yàn)室研制成功，而且已開發(fā)出有明確應(yīng)用目的的制品，相當(dāng)一部分已投入商業(yè)生產(chǎn)。

2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國先進(jìn)陶瓷研究始于20世紀(jì)50年代，隨著國際上先進(jìn)陶瓷跨越式的發(fā)展，20世紀(jì)70年代以來，國內(nèi)諸多高校和科研院所開始重視先進(jìn)陶瓷材料研究，并取得了一系列創(chuàng)新性成果。其中，我國創(chuàng)新性的將纖維補(bǔ)強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)用于戰(zhàn)略導(dǎo)彈和各類衛(wèi)星天線窗的保護(hù)框上；多元氮陶瓷相圖的研究在國際上有較高的影響，多相復(fù)合陶瓷概念的提出促成了一大批具有優(yōu)異綜合性能的新材料誕生；20世紀(jì)90年代在納米陶瓷粉體制備與團(tuán)聚方面的研究，以及納米陶瓷固相燒結(jié)理論等方面均有國際一流的創(chuàng)新成果。

我國在所有先進(jìn)陶瓷材料領(lǐng)域進(jìn)行了研究、開發(fā)和生產(chǎn)，自20世紀(jì)80年代，以發(fā)動(dòng)機(jī)用陶瓷零部件的研制為契機(jī)，研制成功了一系列新的陶瓷材料，并在先進(jìn)陶瓷的應(yīng)用方面也取得了令人矚目的成績(jī)。普通電子陶瓷和結(jié)構(gòu)陶瓷如I C基板、電容、電阻、電感、磁性材料、蜂鳴、濾波器等壓電陶瓷無線電頻率元件，中鋁瓷，高鋁瓷，電真空瓷，紡織瓷件，電熔石英、電熔剛玉等，在我國已能夠大批量生產(chǎn)，并占領(lǐng)一定的國際市場(chǎng)。但大部分產(chǎn)品仍以價(jià)格優(yōu)勢(shì)提升競(jìng)爭(zhēng)力，有待進(jìn)一步提升產(chǎn)品的技術(shù)附加值。1990年我國研制成功的無水冷陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)裝在大客車中完成了上海到北京往返3 500 km的道路試車。以高溫超導(dǎo)陶瓷為代表的諸多技術(shù)在尖端高技術(shù)陶瓷的理論研究和實(shí)驗(yàn)水平處于世界先進(jìn)行列[5]。

在全球數(shù)百億美元的先進(jìn)陶瓷年銷售額中，中國銷售額僅占1%～2%。因而，目前世界最先進(jìn)的高附加值先進(jìn)陶瓷產(chǎn)品，特別是高端裝備中大量的陶瓷元件仍需進(jìn)口，如手機(jī)中使用的片式壓電陶瓷濾波器，風(fēng)力發(fā)電機(jī)陶瓷絕緣軸承和高端超細(xì)納米粉體等。

我國非常重視先進(jìn)陶瓷材料的研發(fā)，在重大計(jì)劃中專門設(shè)立研究項(xiàng)目，“973”、“863”計(jì)劃中均有針對(duì)先進(jìn)陶瓷材料的立項(xiàng)。

3 應(yīng)用進(jìn)展

根據(jù)世界先進(jìn)陶瓷發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展情況，預(yù)計(jì)未來5 年內(nèi)在高端陶瓷粉體、電子陶瓷、生物陶瓷、節(jié)能環(huán)保、新能源領(lǐng)域用陶瓷和航空航天用陶瓷等幾個(gè)方向會(huì)增速較快。由于先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷具有耐高溫、高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨、耐腐蝕和抗氧化等一系列優(yōu)異性能，可以承受金屬材料和高分子材料難以勝任的嚴(yán)酷工作環(huán)境，已成為許多新興科學(xué)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，在能源、航空航天、機(jī)械、交通、冶金、化工、電子和生物醫(yī)學(xué)等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。

3.1 高端陶瓷粉體

配方、配料是制造先進(jìn)陶瓷主要的核心技術(shù)之一，也是先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。目前，國內(nèi)廠商大量從國外購買高純度高端陶瓷粉體，國內(nèi)企業(yè)發(fā)展高端陶瓷粉體制備技術(shù)和生產(chǎn)能力落后，研制與生產(chǎn)高端陶瓷粉體替代國外企業(yè)潛力巨大。

3.2 電子陶瓷

隨著信息化產(chǎn)業(yè)、電子消費(fèi)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)用電子產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品將保持快速發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)電子陶瓷的需求巨大，預(yù)計(jì)到2020年全球電子陶瓷需求將突破400億美元。

電子陶瓷是先進(jìn)陶瓷中最成熟的技術(shù)產(chǎn)品，占先進(jìn)陶瓷市場(chǎng)份額的65%。主要用于芯片、電容、集成電路封裝、傳感器、絕緣體、鐵磁體、壓電陶瓷、半導(dǎo)體、超導(dǎo)等。主要材料有鈦酸鋇、氧化鋅、鈦鋯酸鉛、鈮酸鋰、氮化鋁、二氧化鋯和氧化鋁等。

3.3 結(jié)構(gòu)陶瓷

結(jié)構(gòu)陶瓷主要用于切削工具、模具、耐磨零件、泵和閥部件、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、熱交換器、生物部件和裝甲裝備等。主要材料有氮化硅、碳化硅、二氧化鋯、碳化硼、二硼化鈦、氧化鋁和賽隆等。其典型特性為：高硬度、低密度、耐高溫、抗蠕變、耐磨損、耐腐蝕和化學(xué)穩(wěn)定性好[6]。

結(jié)構(gòu)陶瓷優(yōu)異的特性表現(xiàn)為高強(qiáng)度、高硬度、高的彈性模量、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震等。因而在許多場(chǎng)合逐漸取代昂貴的超高合金鋼或被應(yīng)用到金屬材料根本無法勝任的場(chǎng)合。如發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套、軸瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。

3.4 生物陶瓷

生物陶瓷是指直接作用于人體或者與人體相關(guān)的生物、醫(yī)用、生物化學(xué)等的陶瓷材料，廣義講，凡屬于生物工程的陶瓷材料統(tǒng)稱為生物陶瓷。作為生物陶瓷材料應(yīng)具備以下功能:代替人體內(nèi)有病的或損傷的部分,作為人體先天性缺損部分的代用品，有助于人體內(nèi)組織的恢復(fù)。

生物醫(yī)用材料目前已成為各國科學(xué)家競(jìng)相研究和開發(fā)的熱點(diǎn)，國內(nèi)生物醫(yī)學(xué)材料和制品70%～80%依賴進(jìn)口，并基本屬于仿制，我國的生物醫(yī)用材料在全球的市場(chǎng)份額僅占2%，產(chǎn)品技術(shù)水平大多處于初級(jí)階段。伴隨社會(huì)人口的老齡化，到2020年，我國將需要人工關(guān)節(jié)80萬套/年、血管支架160萬個(gè)/年、眼內(nèi)人工晶體140萬個(gè)/年，對(duì)生物陶瓷材料需求將會(huì)大幅增加。

生物陶瓷除用于測(cè)量、診斷、治療外, 主要是作為生物硬組織的代用材料, 可應(yīng)用在骨科、整形外科、口腔外科、心血管外科、眼科、耳喉鼻科及普通外科等各個(gè)方面[7]。

3.5 納米陶瓷

近年來納米陶瓷倍受人們關(guān)注。當(dāng)所選用的原料以及成材后晶粒達(dá)到納米尺度時(shí)，將為陶瓷材料的制備科學(xué)、陶瓷學(xué)、陶瓷工藝以及最終的材料性能帶來突變，從而開拓陶瓷材料更廣泛的用途。

目前精細(xì)陶瓷用納米粉體制備方法有三大類：物理制備法、氣相法、濕化學(xué)法。制備的納米陶瓷粉體有：Al2O3、ZrO2、SiO2、Si2N、SiC、BaTiO3、TiO2等。納米陶瓷的研制，帶動(dòng)了一些新的快速燒結(jié)設(shè)備的開發(fā)，如真空燒結(jié)工藝、微波燒結(jié)工藝和等離子燒結(jié)技術(shù)(SPS)等。

3.6 低膨脹陶瓷

熱膨脹系數(shù)絕對(duì)值小于2 ×10-6/℃的材料稱為低膨脹材料，膨脹系數(shù)接近于零的材料為超低膨脹材料。低膨脹陶瓷，特別是零膨脹陶瓷或負(fù)膨脹陶瓷，可作為發(fā)動(dòng)機(jī)主件，航空材料葉片，爐具墊片，電路基片，天文鏡坯及天線罩，高溫觀察窗，精密計(jì)量等器件，載體及過濾器，核廢料固定化，封接材料等高技術(shù)材料[8]。

3.7 節(jié)能環(huán)保和新能源領(lǐng)域用先進(jìn)陶瓷

隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、能源需求迅速增加，工業(yè)及生活廢棄物巨量產(chǎn)生，能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為國際社會(huì)日益關(guān)心的重大問題。在能源匱乏和環(huán)境惡化日益嚴(yán)重的情況下，先進(jìn)、高效節(jié)能環(huán)保技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的節(jié)能蓄熱式熱力垃圾焚燒爐(RT0)和冶煉行業(yè)節(jié)能蓄熱室用蜂窩陶瓷、熱氣體凈化領(lǐng)域和水處理領(lǐng)域用的陶瓷膜及裝備、特高壓交流輸電技術(shù)與裝備用的系列超/特高壓懸式瓷絕緣子、蓄熱換熱用的碳化硅陶瓷部件、光伏產(chǎn)業(yè)用系列陶瓷制品都將會(huì)獲得難得的發(fā)展契機(jī)。

3.8 航空航天陶瓷

應(yīng)用主要涉及到直升機(jī)用防彈裝甲陶瓷、飛機(jī)剎車盤材料、衛(wèi)星電池用陶瓷隔膜材料、紅外隱身/偽裝涂料、陶瓷軸承、導(dǎo)彈用陶瓷天線罩材料等。目前在航空航天中的應(yīng)用研究主要集中在火箭噴嘴的耐熱材料，太空飛船的隔熱瓦，復(fù)合工程陶瓷材料以及宇宙飛船的觀察窗涂層等，尤其是對(duì)具有輕質(zhì)耐熱、耐燒蝕、高熔點(diǎn)高強(qiáng)度的陶瓷纖維的研發(fā)極為關(guān)注。

從世界范圍來看，先進(jìn)陶瓷的發(fā)展有3種明顯趨勢(shì)：技術(shù)進(jìn)步、全球化及穩(wěn)定增長(zhǎng)。美國在先進(jìn)陶瓷的研究與開發(fā)方面居世界首位，日本則在除航天工業(yè)外的其它應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)先，美國的專利傾向于在基礎(chǔ)知識(shí)上的創(chuàng)新，日本專利則傾向于在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上的改進(jìn)以期有更多的工程應(yīng)用前景。全球化表現(xiàn)在國際間的合作與兼并，如美國Lanxide與日本Nihon Cement的合作，以及法國Saint-Gobain收購美國Norton。先進(jìn)陶瓷將不斷增長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)陶瓷和電子陶瓷增長(zhǎng)穩(wěn)定。陶瓷復(fù)合材料與涂層將在較低的水平上以2位數(shù)的幅度增長(zhǎng)。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，涂層/薄膜將成為主要的工業(yè)分支[9]。

先進(jìn)陶瓷材料又稱精密陶瓷材料，是新材料的一個(gè)重要組成部分。廣泛應(yīng)用于通訊、電子、航空、航天、軍事等高技術(shù)領(lǐng)域，在信息與通訊技術(shù)方面有著重要的應(yīng)用。電子技術(shù)、大規(guī)模集成技術(shù)電路，離不開壓電、鐵電和磁性陶瓷；電子計(jì)算機(jī)的記憶系統(tǒng)需要具有方形磁滯回線的鐵磁體陶瓷；高速硬盤轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)需要陶瓷軸承；在火箭和導(dǎo)彈的發(fā)射中，鼻錐和透波陶瓷天線罩是關(guān)鍵部件，它要承受高溫氣流的摩擦和沖刷，要求材料具有高的高溫強(qiáng)度和好的抗氧化性能，只有陶瓷材料才能滿足這些要求；作為新能源的磁流體發(fā)電機(jī)，需要采用陶瓷做電極材料；高溫燃料電池、高能量蓄電池，需要采用陶瓷塊離子導(dǎo)體做隔膜材料等等。目前，先進(jìn)陶瓷已形成一個(gè)巨大的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。全世界先進(jìn)陶瓷產(chǎn)品的銷售總額超過300億美元，并以每年10%以上的速度增長(zhǎng)。美國與日本在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位[10]。

4 結(jié)語

先進(jìn)陶瓷材料因其優(yōu)異的高溫力學(xué)性能及特有的光、聲、電、磁、熱性能組合或多功能復(fù)合效應(yīng)在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造和國防軍工等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用。需求是發(fā)展和創(chuàng)新的動(dòng)力，各行各業(yè)對(duì)陶瓷產(chǎn)品越來越高的性能要求推動(dòng)了先進(jìn)陶瓷的不斷發(fā)展。從原料、設(shè)備、成形、燒結(jié)到加工，相關(guān)陶瓷領(lǐng)域產(chǎn)生的技術(shù)進(jìn)步又促進(jìn)了應(yīng)用行業(yè)的技術(shù)革新，推動(dòng)了各行業(yè)整體的發(fā)展。