陶瓷材料十篇

陶瓷材料篇1

陶瓷膜也称CT膜，是固态膜的一种，最早由日本的大日本印刷公司和东洋油墨公司在1996年开发引入市场。陶瓷膜主要是A12O3，Zr02，Ti02和Si02等无机材料制备的多孔膜，其孔径为2－50mm。具有化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂:机械强度大，可反向冲洗:抗微生物能力强:耐高温:孔径分布窄，分离效率高等特点，在食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、治金工业等领域得到了广泛的应用，其市场销售额以35%的年增长率发展着。陶瓷膜与同类的塑料制品相比，造价昂贵，但又具有许多优点，它坚硬、承受力强、耐用、不易阻寨，对具有化学侵害性液体和高温清洁液有更强的抵抗能力，其主要缺点就是价格昂贵目_制造过程复杂。

2004年7月，北美陶瓷技术公司顺利完成了其价值超过500万美元的新型双磨盘研磨机的组装，该设备在制备超薄陶瓷膜的生产技术上首屈一指，这同时也使得公司在制备超平、超完整陶瓷膜上的技术大大提升。我国南京工业大学完成了低温烧结多通道多孔陶瓷膜，该项目的研究对于提高我国陶瓷膜的质量、降低成本具有重要意义。多孔陶瓷膜由于具有优异的耐高温、耐溶剂、耐酸碱性能和机械强度高、容易再生等优点:在食品、生物、化工、能源和环保领域应用广泛。但目前在其应用中存在两大难题:一是多孔陶瓷膜的高成本，尤其是支撑体材料的成本高:二是有限的陶瓷品种与纷繁复杂的现状存在着矛后。目前商品化的陶瓷膜只有有限的几种规格，这就对特定孔结构的陶瓷膜制备提出了更高的要求。该课题组主要对以氧化铝和特种烧结促进剂为起始原料，在1400℃的烧成温度下制备出的支撑体进行了系统和深入的研究，得到渗透性能、机械性能及耐腐性能统一的支撑体。他们还以原料性质预测支撑体的孔结构为目标，以支撑体的制备过程和微观结构为基础，建立了原料性质与支撑体孔隙率、孔径分布之间的计算方法，为特定孔结构支撑体的定量制备提供了理论依据。

目前，己商品化的多孔陶瓷膜的构形主要有平板、管式和多通道3种。平板膜主要用于小规模的工业生产和实验室研究。管式膜组合起米形成类似于列管换热器的形式，可增大膜装填而积，但由于其强度问题，己逐步退出工业应用。规模应用的陶瓷膜，通常采用多通道构形，即在一圆截面上分布着多个通道，一般通道数为7，19和37。无机陶瓷膜的主要制备技术有:采用固态粒子烧结法制备载体及微滤膜，采用溶胶－凝胶法制各超滤膜:采用分相法制备玻璃膜:采用专门技术(如化学气相沉积、无电镀等)制备微孔膜或致密膜。其基本理论涉及材料学科的胶体与表面化学、材料化学、固态离子学、材料加工等。

从发展趋势米看，陶瓷膜制备技术的发展主要在以下2方面:一是在多孔膜研究方而，进一步完善己商品化的无机超滤和微滤膜，发展具有分子筛分功能的纳滤膜、气体分离膜和渗透汽化膜:二是在致密膜研究中，超薄金属及其合金膜及具有离子混合传导能力的固体电解质膜是研究的热点。己经商品化的多孔膜主要是超滤和微滤膜，其制备方法以粒子烧结法和溶胶－凝胶法为主。前者主要用于制各微孔滤膜，应用广泛的商品化A1203膜即是由粒子烧结法制备的。

2陶瓷膜的广泛应用

2.1提纯用陶瓷过滤膜

2004年8月，由北京迈胜普技术有限公司与山东鲁抗医药有限公司研制的陶瓷膜过滤系统用于某种抗生素的分离提纯获得成功，这不仅优化了此种抗生素的生产工艺，而目使抗生素收率提高15%，这是我国首次将陶瓷膜技术运用于抗生素生产。抗生素的分离提纯，必须经过对发酵液的过滤和对滤出的药液进行树脂交换。目前，许多抗生素生产企业对氨基糖苷类抗生素发酵液的分离提纯均采用真空转鼓过滤器，这种工艺需先将发酵液酸化调至一定的pH值，然后用敷设助滤剂层的真空转鼓过滤器进行预过滤，再用板框进行复滤及树脂交换。采用这种工艺不仅过程繁琐，而目有效成分收率低，仅过滤和树脂交换过程的收率损失达30%。而运用“迈胜普”与“鲁抗”共同研制的陶瓷膜过滤系统分离提纯某种抗生素，却能使有效成分在过滤过程的收失损提高近5％，在树脂交换过程中的收率提高10%以上。

当前，西方发达国家在食品工业、石化工业、环境保护、生化制药等许多领域对膜技术的应用越来越广泛，而用无机材料制成的过滤膜(陶瓷膜就是一种无机过滤膜)的发展前景有可能比有机过滤膜更好。对于面临抗生素政策性降价和抗菌药限售双重压力的国内众多抗生素生产企业而言，通过创新工艺提高产品收率和质量不失为降低成本的明智选择，而以陶瓷膜技术改进现行抗生素分离提纯工艺有可能成为降成本、提高效益的突破口。

2.2镀陶瓷包装膜

在食品包装领域，近年越来越引人注目的是具有高功能性和良好环保适应性的透明镀陶瓷膜。这种膜尽管目前价格较高，物理性能还有待进一步改进，但可预期在不远的将来它将在食品包装材料中占据重要的地位。陶瓷膜的加工镀膜方法与通常的镀金属方法相似，基本上按我们己知的加工法进行。镀陶瓷膜由PET(12μm)陶瓷(Si0x)组成。氧化硅能分成4类，即Si0,Si304，Si203，Si02。然而，在自然界它们通常以Si02形式存在，因此根据镀金属条件，它们的变化很大。对这种膜的主要要求是具有良好的透明度、极佳的阻隔性、优良的耐蒸煮性、较好的可透过微波性与良好的环境保护性以及良好的机械性能。

镀陶瓷膜基本上可以用制作镀铝膜一样的条件制取，在制取过程中，仔细处理表面层，不使镀层受到损伤是极其重要的。由于这种膜是由氧化硅处理的，表面具有极好的润湿性，因此，它在油墨或粘合剂的选择范围上比较广，几乎与任何油墨或粘合剂都能亲和。聚氨酯类粘合剂是最可取的粘合剂，而油墨可以按用途任意选择，不用进行表面处理。然而，镀陶瓷膜你像镀铝膜那样容易向聚乙烯复合，因为PET膜作为基材料，当其氧化硅表而直接熔融聚乙烯高温涂布或复合时，易趋向于伸长，从而破坏氧化硅表面层，导致阻隔性下降。同时，在目前条件下，由于技术工艺上的问题，PET膜在镀陶瓷过程中有时会发生卷曲，从而影响膜的质量。当然，这类问题正得到解决。

镀陶瓷膜首先用作细条实心面的调味品包装材料。其优良的包装性能引起了人们的注意。由于这种膜保味性极佳，因此，尤其适合于包装易升华产品，如茶(樟脑)之类的易挥发材质。由于其极好的阻隔性，除了作为高阻隔性包装材料和作食品包装材料用外、预计还可用在微波容器上作为盖材，在调味品、精密机械零配件、电子零件、药物和医药仪器等方而作为包装材料。随着加工技术的进一步发展，如果这种膜在成本上大幅下降，那么它将得到迅速推广和应用。

2.3燃料电池陶瓷膜

我国"863”计划固体氧化物燃料电池(SOFC)项目经过对新型中温固体氧化物陶瓷膜燃料电池的长期研制，把陶瓷膜制备技术开拓应用于SOFC的制作，把通常SOFC的高温(1000－900℃)拓延到中温阶段(700－500℃)。目前中国科技大学无机膜研究所己经研制成功的新型中温陶瓷膜燃料电池，是一种以陶瓷膜作为电解质的燃料电池。电池部件薄膜化以后，降低了电池的内阻，提高了有用功率的输出，不需要高温的条件下实现了中温化，操作温度降到700－500℃。这种新型燃料电池继承了高温SOFC的优点，同时降低了成本。此类陶瓷膜燃料电池具有广阔的应用前景。

2.4琥珀陶瓷隔热膜

2004年8月，基于金属膜对无线电信号的干扰和容易氧化等缺点，我国韶华科技公司携手德国某著名工业研究机构共同开发融入纳米蜂窝陶瓷技术，并将韶华科技独有的真空溅射技术用于陶瓷隔热膜的生产上，创造了独一无二的琥珀陶瓷隔热膜，解决了金属膜无法逾越的技术问题:对无线电信号无任何干扰，特别是卫星的短波信号，绝不氧化，因为陶瓷超乎寻常的稳定性，从而保证隔热性能始终如一:永不褪色，陶瓷隔热膜采用陶瓷固有的颜色，不添加任何颜料，囚此，陶瓷隔热膜绝不会像染色金属会发生褪色现象:超级耐用，陶瓷隔热膜保质期为10年，金属膜一般为5年:经典美感，象琉泊一样的晶莹剔透的美感，色泽柔和，拥有最舒适的视觉效果。琥珀纳米陶瓷隔热膜最先应用于美国的航天飞机和国际空间站，而后广泛应用于汽车、建筑、海事等各个领域。由于技术敏感，直到2003年该产品才在中国销售。

3陶瓷膜产业发展概况

陶瓷膜的研究始于20世纪40年代，其发展可分为3个阶段:用于铀的同位素分离的核工业时期，于20世纪80年代建成了膜面积达400万平方米的陶瓷膜的富集256UF6工厂，以无机微滤膜和超滤膜为主的液体分离时期和以膜催化反应为核心的全面发展的时期。

陶瓷材料篇2

关键词：陶瓷材料；组成；性能特点；应用

1 概 述

利用天然硅酸盐矿物(如粘土、长石、石英等)原料制成的陶瓷叫普通陶瓷，也叫传统陶瓷。传统陶瓷是指以粘土等天然矿物粉末为原料，经混合、塑化、成形、烧结而成的固体材料。广义的陶瓷则包含一切天然及合成的无机非金属固体材料，如水泥、耐火材料、玻璃、石墨、天然石、现代工程陶瓷及功能陶瓷等。由于陶瓷材料耐高温、耐腐蚀、硬度高，甚至还具有特殊的电、磁、热、光等功能效应，在现代生活及工业中已得到了广泛的应用，是很多高科技产品制作的必需材料。

普通陶瓷原料来源广、成本低、用量大。天然原料中的杂质对陶瓷的性能不利，因此，可以采用人工合成纯度高的原料(如氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物、氟化物等)。用传统陶瓷工艺方法制造的新型陶瓷，也叫现代陶瓷或特种陶瓷。陶瓷一般由晶相、玻璃相和气相组成。汽车工业应用多属精细陶瓷，在汽车上很早以前就在火花塞、窗玻璃、水泵的机械式密封上使用了陶瓷。而且作为排放对策，触媒载体、氧传感器、爆震传感器等功能陶瓷相继出现。目前，已有许多发动机零件采用结构陶瓷制造，不久将来，陶瓷发动机将会出现。

2 陶瓷的组成

传统上的陶器、瓷器、玻璃、水泥和耐火材料，其主要成分为硅酸盐类物质，所以也称为硅酸盐陶瓷或硅酸盐材料。随着材料科学与工程的发展，陶瓷材料的范畴也不断扩展，涌现了一系列应用于高技术场合的新型陶瓷，或称特种陶瓷、先进陶瓷，如功能陶瓷、半导体材料、新型玻璃、非晶态材料及人工晶体等。新型陶瓷的组成已不局限于硅酸盐，还包括其他含氧酸盐、氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫系化合物、硅、锗等。其形态也趋多样化，还有超微粉体(即纳米材料)，单晶和非晶材料，以及纤维、晶须、薄膜、复合材料等，各有独特的性能及用途。

一般陶瓷由多种原料经塑化、成形、烧成后而制成，所以大多数陶瓷材料均含有一种或一种以上的晶体、一定数量的玻璃相及少量的气相，为一种多相固体材料。

陶瓷中的晶相主要有硅酸盐、氧化物及非氧化物三种。晶相是陶瓷中量大而主要的部分，其种类、大小、分布、数量对陶瓷的性能起决定作用。普通陶瓷中的玻璃相是以长石熔融的液相为主体构成的低熔点非晶态物质，常富含氧化硅、碱金属氧化物及杂质，可充填晶粒间隙而提高致密性，降低烧结温度和抑止晶粒长大，黏结分散的晶粒形成一定强度。但玻璃相的强度及耐热性低，过多则会降低陶瓷的性能。一般陶瓷中玻璃相占20%～40%。气孔来自于烧结过程中各组分发生物理、化学作用而生成的空隙及压制不致密而残存的空隙。气孔使应力集中增加，有效断面下降，导致强度下降。同时，还使电绝缘性及透明性下降。一般陶瓷的气孔体积百分比达5%～10%左右，甚至更高。

3 陶瓷材料的性能特点

一般而言，陶器杂质多，烧结温度低(即烧结不充分)，坯体断面粗糙无光，有较大的气孔率和吸水率，如烧结砖、瓦、罐等。瓷器成分较纯，烧结温度高(即烧结充分)，坯体致密细腻，具有一定光泽，基本不吸水，如日用细瓷等。而炻器则介于陶器和瓷器之间，如普通的墙地砖、卫生陶瓷、化工陶瓷等。

与传统陶瓷相比，新型陶瓷具有：第一，其组成、纯度、粒度得到了精选，组成已超出了传统陶瓷的成分范围，是一些纯的氧化物、氮化物、硼化物及其他盐类或单质；第二，应用领域已从结构材料扩展到电、光、声、热、磁等功能材料方面；第三，成形工艺方面应用了等静压成形、热压铸成形等；第四，制品的形态有单晶、薄膜、纤维及复合形式等。显然，陶瓷材料的涵义已大大得到扩展。陶瓷材料的性能特点主要有以下几个方面。

（1） 弹性模量大，即刚性好，是各种材料中最高的。陶瓷材料在断裂前无塑性变形，是脆性材料，冲击韧性很低。如果设法减少材料内部的缺陷(气孔和裂纹)，陶瓷材料的强度和韧性会大大改善。

（2） 抗压强度比抗拉强度高得多。陶瓷的抗拉强度与抗压强度之比为1:10(铸铁为1:3)。此外，陶瓷硬度高，一般为1000～5000HV；金刚石属于最硬的物质，为6000～10000HV(而淬火钢仅为500～800HV，塑料小于20HV)。

（3） 熔点高，高温强度高，线膨胀系数很小，是一种较好的高温材料。用陶瓷材料制造的发动机体积小，热效率大大提高。陶瓷材料在高温下不氧化，抗熔融金属的侵蚀性高，可用来制作坩埚，对酸、碱、盐大都具有良好耐蚀性。但和金属相比，陶瓷抗热冲击性差，不耐温度的急剧变化。

（4） 导电能力在很大范围内变化。大部分陶瓷可作为绝缘材料，有的可作为半导体材料，还可以作为压电材料、热电材料和磁性材料等。某些陶瓷具有光学特性，可作为激光材料、光色材料、光学纤维等。有的陶瓷在人体内无特殊反应，可制作人造器官(称为生物陶瓷)。陶瓷材料作为功能材料具有广泛的应用前景。

4 陶瓷材料的分类

陶瓷产品的种类繁多，性能各异，其分类方法也各不相同。总体上可分为普通陶瓷和特种陶瓷。从组成上可分为氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷。现代陶瓷又称精细陶瓷，可分为结构陶瓷和功能陶瓷两类。

汽车用陶瓷大致可分为功能材料和结构材料。功能材料是利用其绝缘性、介电性、压电性、半导体、磁性等特异功能，主要用于陶瓷传感器，以不断满足汽车电子化的急剧发展。

5 陶瓷材料的用途

结构陶瓷因具有良好的性能，如高强度、高耐蚀性、高耐磨性、低膨胀系数、隔热性好及低密度等，用它来替代耐热合金能大幅度地提高热机效率、降低能耗、节约贵重金属、达到轻量化效果。目前，已广泛用于制造发动机和热交换器零件。此外，结构陶瓷还被用来制造切削工具、轴承、泵的机械密封环等，实用效果较好。结构陶瓷的优良机械性能要得以充分发挥，并用于大量生产的汽车零件，就需要解决性能的稳定性和再现性及不断完善加工技术、评价技术、接合技术等方面的问题。功能陶瓷主要用于传感器，此外，还可用于各种执行元件、陶瓷加热器、导电材料、显示装置等。陶瓷传感器在温度传感器、位置传感器、速度传感器、气体传感器、湿度传感器、离子传感器、仓储等得到非常广泛的应用。用于汽车的传感器应具有的特性:要能长久适用汽车特有的恶劣环境(高温、低温、振动、加速、潮湿、噪声、废气)，要小型轻量，重复使用性要好(精度达±0.5%～1%)、输出范围要广。

汽车用温度传感器以热敏系为主，发动机冷却水温度调节也有采用感温铁氧体的。

（1） 热敏电阻

过渡族金属氧化物系陶瓷半导体随温度升高其电阻下降，把具有这种特性的半导体称为热敏电阻。热敏电阻的使用温度可达1000℃，被广泛用于防止排气净化触媒的过热。上述这种随温度升高电阻下降的热敏电阻称为NTC(负电阻温度系数)热敏电阻。BaTiO3系半导体，在居里点以上电阻急剧增加，把这种具有正电阻温度系数的热敏电阻称为PTC热敏电阻。通过改变化学成分(更换Sr或Pb)来控制电阻急剧增加而产生的温度变化；可作为自行控制温度加热器或温度补偿用热敏电阻。这种PTC加热器被用于自动阻风门、各种传感器内加热体、进气加热器等。

（2） 感温铁氧体

由于它利用了在居里点导磁率急剧变化的特性，被利用于温度转换。当温度上升时，热运动剧烈， 其感温铁氧体的固有特性即自发极化消除。为使三元触媒工作， 必须使排气空燃比保持在理论空燃比，即氧为零的状态， 为此采用氧化锆氧传感器，氧化锆管的内侧通入大气，外侧引入排气。温度升高，氧就离子化，由于离子浓度差在固体电解质中将产生自大气侧向排气侧的扩散，构成一种浓淡电池，从而产生电势。排气侧，白金触媒的作用，使氧与一氧化碳、碳化氢、氢分子等发生反应，达到平衡浓度。氧浓度以理论空燃比为界产生急剧变化。其结果，氧传感器在理论空燃比上下会发生阶跃性变化的信号。利用该信号，可反馈控制空燃比。

在氧分压低的保护气中，TiO2晶体中形成晶格缺陷，使电阻下降，利用这一现象制成氧传感器。已实用化的稀薄燃烧空燃比传感器，是利用氧化锆固体电解质的电化学泵作用的氧化锆传感器。将氧化锆固体电解质通以电流，从而产生阴极吸氧，阳极放氧现象。当外加电压保持一定时，输出电流与空燃比呈正比，据此测定该电流即可求出空燃比。此外还有其它的气体传感器，如金属氧化物半导体传感器，是利用表面吸附气体成分变化电阻也随之变化这一性质制成。利用溅射法形成ZnO及SnO2薄膜，由于NO2在膜表面上吸附负电荷，在NO2浓度增加的同时，元件电阻增大。另外薄膜元件的灵敏度较好。这些传感器不受H2、CO或O2的影响，在数秒钟内即可检测出数ppm的NOx,这是用于柴油机检测NOx的理想传感器。温度传感器在汽车行业不仅用于空调，还具有防止玻璃结露的作用。

陶瓷湿度传感器的类型: 一是半导体型。它是利用水的电子给予性化学吸附所产生的半导体电阻变化的原理；二是容量型。利用水的吸附产生容量变化的原理。采用的氧化物有Al2O3、Ta2O3等；三是质子传导型。它是利用多孔质陶瓷表面上水的物理吸附及毛细管凝结而引起电阻变化的原理。目前主要采用在室温附近的质子传导型。

爆震传感器可预知高负荷下易产生的爆震，以防止点火延迟，特别适用于装有涡轮充电机的发动机。检测爆震主要根据汽缸部件的振动 (一旦产生爆震，机械振动就加剧)，间接地察觉爆震。

压电性是指一旦加力，就产生电压。具有压电体的陶瓷已在许多领城广泛应用。这种被称作PZT的材料除在传感器上得到利用外，还被用在倒车报警器上，作为超声波的接收器和发射器而被利用。

陶瓷促动器:陶瓷压电体一旦沿电极化方向施加电压，就会因压电效应沿极化方伸张。利用这一性质，开发了陶瓷促动器。发动机控制用的陶瓷促动器，把多个薄板状压电陶瓷叠层，通过对其施加电压得到位移。利用外加电压得到的位移量，是很微小的，但发生力大，动作也迅速。

6 车用新型陶瓷材料

汽车的陶瓷材料是采用高纯超细的氧化物、氮化物、硼化物、碳化物等原料，经过预处理、破碎、磨粉、混合、成形、干燥、烧结等特殊工艺而得到的结构精细的无机非金属材料。它具有高强度、高耐热性、抗蚀性、高硬度、高耐磨性、密度小、变形小、抗热冲击等一系列优点，特别是抗拉强度和弯曲强度可与金属相比。陶瓷大体上可以分为结构陶瓷和功能陶瓷，用结构陶瓷代替高强度合金制造涡轮增压发动机、燃气轮机、绝热发动机，可以将现在发动机的燃烧温度从700～800℃提高到1000℃以上，热效率提高1倍以上。结构陶瓷的质量为铁的一半，节能效果非常显著，同时还能减少环境污染，节约钢材等金属材料。但由于陶瓷材料性能的再现性和可靠性差，不能确保大量生产的稳定性，同时陶瓷具有加工困难、质脆、稍有缺陷就容易破裂，以及成本高等缺点，所以目前还没广泛使用。

新型陶瓷多由碳化硅和氮化硅等无机非金属烧结而成。与以往使用的氧化铝陶瓷相比，强度是其三倍以上，能耐l000℃以上高温，新材料推进了汽车上新用途的开发。例如:要将柴油机的燃耗费降低30%以上，可以说新型陶瓷是不可缺少的材料。现有汽油机中，燃烧能量中的78%左右会在热能和热传递中损失掉。柴油机热效率为33%，与汽油机相比已十分优越，然而仍有60%以上的热量损失掉。因此，为减少这部分损失，用隔热性能好的陶瓷材料围住燃烧室进行隔热，进而用废气涡轮增压器和动力涡轮，来回收排气能量。试验证实，可把热效率提高到48%。新型陶瓷具有良好耐热性能和耐腐蚀性，如日本五十铃汽车公司最早将它用于小型柴油机火花塞。

7 陶瓷材料在车辆上的应用

陶瓷的性能由两种因素决定。首先，物质结构主要是指化学键的性质和晶体结构。它们决定陶瓷材料的性能，如耐高温性、半导体性及绝缘性等。其次，显微组织，包括相分布、晶粒大小和形状、气孔大小和分布、杂质、缺陷等。这对材料的力学性能影响极大，而显微组织又受制备过程中各种因素的影响，在使用时必须严加注意。陶瓷的性能及应用如下。

（1） 普通陶瓷

普通陶瓷是以粘土、长石、石英为原料，经配制、烧结制成。这类陶瓷具有质地坚硬、不生锈、耐腐蚀、不导电、加工成形性好、成本低等优点。其缺点是强度较低，一般最高使用温度不超过1200℃。这类陶瓷产量大种类多，广泛用于电气、化工等行业。

（2） 氧化铝陶瓷

氧化铝瓷的原料是工业氧化铝，性能好，但工艺复杂、成本高。氧化铝瓷强度大、硬度高，耐热温度可达1600℃，耐腐蚀、绝缘性好。但脆性大，抗震性差。主要用在喷砂用的喷嘴、火箭用导流罩。还可作化工泵用密封滑环、轴承及切削刀具等。

（3） 碳化硅陶瓷

碳化硅陶瓷是用碳化硅粉，用粉末冶金法经反应烧结或热压烧结工艺制成。碳化硅瓷最大特点是高温强度高，传热能力强，热稳定性好，并耐磨、抗蠕变性好。用作火箭尾部喷管喷嘴、轴承、高温热交换器材料以及各种泵的密封圈。

（4） 氮化硅陶瓷

氮化硅陶瓷是新型工程陶瓷，它原料丰富、加工性能好、用途广泛。制备方法有反应烧结法和热压烧结法。前者是用硅粉加入少量Si3N4粉，成形后在氮气下经1210℃氮化1.5h，然后再进行机械加工，最后在1450℃氮化直至硅都变成氮化硅，所得制品致密。

氮化硅耐高温、抗热震性好，可制作高温轴承、输送铝液的电磁泵管道、炼钢用铁水流量计。制成燃气轮机零件，提高效率30%，并可减轻自重，制成切削刀具可加工淬火钢、冷硬铸铁等。从材料来看，最好的发动机材料应是在1400℃情况下，每分钟旋转数千至数万次而不损坏。目前，高应力的镍基或钼基合金也只能在1100℃下，可耐60000转/min。为把发动机热效率提高，则发动机的工作温度必提高到1100～1500℃，此时金属材料就不适用，而Si3N4陶瓷材料，可以满足要求。用Si3N4陶瓷材料制造发动机，由于工作温度提高到1370℃，发动机效率可提高30%。同时由于温度提高，可使燃料充分燃烧，排出的废气中污染成分大幅度下降，不仅降低能耗，并且减少了环境污染。

（5） 其它陶瓷材料

陶瓷材料种类繁多，各有特色，可制成各种功能元件。氧化锂瓷为高温材料。滑石瓷为高频绝缘材料。氧化钍瓷为介电材料。钛酸钡瓷为光电材料。硼化物、氮化物、硅化物等金属陶瓷为超高温材料。铁氧体瓷为永久磁铁、记忆磁铁、磁头等材料。稀土钴瓷为存贮器材料。半导体瓷为亚敏元件、太阳电池等材料。

由于新型陶瓷的使用，柴油机瞬间起动将变成可能。采用新型陶瓷的涡轮增压器，它比当今超耐热合金具有更优越的耐热性，而比重却只有金属涡轮的约三分之一。因此，新型陶瓷涡轮可以补偿金属涡轮动态响应低的缺点。其他正在进行研究的有:采用新型陶瓷活塞销和活塞环、挺柱等运动部件。由于重量的减轻，发动机效率可望得到提高。目前，陶瓷基复合材料零件的价格远比金属零件价格高。制造时可能产生内部裂纹且陶瓷零件的强度波动较大，高温时有所下降。但由于陶瓷材料具有优良的机械性能和低密度特点，世界各国都在大力发展，努力改善其基本性能和工艺技术，以求降低成本，提高可靠性。

陶瓷材料篇3

关键词：纳米材料；陶瓷；应用

自80年代初，德国科学家提出纳米晶体材料的概念以来，世界各国科技界和产业界对纳米材料产生了浓厚的兴趣并引起广泛关注。到90年代，国际上掀起了纳米材料制备和研究的高潮。纳米微晶随其尺寸的减小，显示出与体材料截然不同的特异性质，如各种量子效应、非定域量子相干效应、量子涨落和混沌、多体关联效应和非定域线性光学效应等。正是由于纳米材料这种独特的效应，从而使得纳米材料具有一系列优异的功能特性。纳米材料在陶瓷方面的应用已成为陶瓷行业关注的热点。

1 应用方式

纳米材料在陶瓷方面的应用方式，根据材料使用性能的要求，可采用两类方法。一种是制备陶瓷复合材料，另一种是将纳米材料以一定方式加入釉中。纳米陶瓷复合材料是指在陶瓷中加入纳米级第二相颗粒从而提高其性能的材料。制备纳米陶瓷复合材料的目标是把纳米级颗粒均匀分散到微米陶瓷基体中，并使其进入基体晶体内部，形成/ 晶内型0结构。Bowen指出： 能生产出等轴的、窄粒子分布的、分散的、不团聚的、化学结构均匀的陶瓷亚微米粒子，是非常有用的。例如，由这些细陶瓷粒子固化的坯体可以在较低的温度下烧结，化学合成陶瓷的进展已有人评述。当材料其它性能符合要求，可仅对陶瓷的表面进行加工，此时，可将纳米材料加入釉中。加入时，可经干法混合制成熔块，以熔块形式加入到釉中，也可将所有纳米材料配成悬浊液，代替部分水加入到釉中制成釉浆。

2 在功能陶瓷方面的应用

通过控制纳米晶粒的生长来获得量子限域效应，从而制得性能奇异的铁电体。铁电体具有丰富的物理性质，包括介电、压电、热释电、光学效应。铁电体有非常广泛的应用价值，如BaTiO3 是电容器中重要的电介质材料，PbTiO3，Pb（ Zr； Ti） O3是重要的热电或热释电材料。而传统的BaTiO3、PbTiO3，（ Ba、Sr、Pb） Nb2O6 等陶瓷，由于其晶粒尺寸在微米量级难以满足薄层电容器电介质均匀的要求，铁电体纳米复合材料则不同。用简并四波混频法对PTS，PZTS等材料的非线性响应进行了研究，这些材料的三阶非线性系数高达10- 11eus。电学性能测试也观测到电滞回线，介电常数则降到10- 100，表明铁电纳米复合结构可提高压电热释材料机电转换和热释电性能。利用超微颗粒的大比表面积，可制成温敏、压敏、气敏等多种传感器，优点是仅需微量的超微颗粒便可发挥大的功能。有人利用溶胶） 凝胶技术制得了LiCl/ SiO2纳米复合薄膜温敏材料，取得了较好的结果。用硬脂酸盐

（ SAG） 法和So-l Gel 法合成的BaTiO3 纳米晶，由于电导率随温度变化显著，可逆性好，也成为一种优秀的温敏材料。用一价离子掺杂法制得的纳米ZnO陶瓷的非线性指数高，浪涌吸收能力强，性能稳定，是一种良好的压敏陶瓷。山西煤化所等用超临界流体干燥法制备纳米SnO2 粉末并经过掺杂PdCe2，SiO2 制成气敏陶瓷元件，对CO具有很高的灵敏度，具有低功耗的特点。

3 在结构陶瓷方面的应用

陶瓷材料在通常情况下呈现脆性，而由纳米超微粒制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性。这是由于纳米超微粒制成的固体材料具有大的界面，界面原子排列相当混乱，原子在外力变形条件下自己容易迁移，因此表现出甚佳的韧性和一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力学性能。对纳米复相陶瓷的研究表明，通过对显微结构不同相互间的化学共存和物理性能匹配的适当选择和设计，可制备出具有较高力学性能的复相陶瓷材料。我国科学家已研制出摔不碎的纳米陶瓷碗。用硬脂酸凝胶法制备的Y2O3 纳米晶弥散到金属中，得到强化的超导耐热合金以及制备高强、高韧的稳定氧化锆陶瓷。美国学者报道，CaF2纳米材料在室温下可大幅度弯曲而不断裂。人的牙齿之所以有很高的强度，是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。纳米金属固体的硬度要比传统的粗晶材料硬3～5倍，而金属陶瓷复合材料则可在更大的范围内改变材料的力学性质，应用前景十分广阔。纳米相陶瓷一次成形塑性形变的可能性也是可以实现的。Karch和Bringger在900e 已把纳米相TiO2 比形变到所希望得到的形状，且表面光滑，并发现断裂韧性增加了015。H. hahn和他的同事们已做出了纳米相TiO2 在高温（ 800e ） 无裂缝的形变。崔作林的试验也表明纳米结构陶瓷在熔点以下的温度能被使用拉伸应力塑性形变。虽然总的应变仍然是小的，但说明实现纳米陶瓷的较大的形变和次成形的形变是可能的。

4 在生物医药方面的应用

以修复骨骼为目的的陶瓷研究陆续开展，其中纳米级陶瓷的研究最引人瞩目。如把初称作人体活性陶瓷的Na2O-CaO-SiO2-P2O5 系的生物玻璃，烧结羟基磷石灰[ Ca10（ PO4）6（ OH）2] ，析出磷石灰和硅灰石（ CaO#SiO2） 微晶玻璃等，制成颗粒在纳米级的陶瓷颗粒或多孔体埋入骨骼的缺损部，新生骨就会侵入颗粒的缝隙间或多孔中和陶瓷形成一体，渐渐成为骨骼。具有梯度构造的CaO-P2O5-Al2O3-B2O3系生物纳米陶瓷，与天然牙齿有相近的色泽和外观，可用于人工齿冠修复。对体内癌部进行局部放射线照射方面，如把直径为20～ 30Lm的Y2O3-Al2O3-SiO2 系玻璃球用中子束照射，成分中只有89Y被放射化。如把这种颗粒分散到生理食盐水中，送入患癌部，可阻塞毛细血管，从而断绝癌部由毛细血管供给的营养，同时又只会对周围癌进行直接照射，不会照射到远处的正常组织（ B线的射程只有1cm左右） 。另外，铁钙硅铁磁体微晶陶瓷可将磁带生热所需要的强磁性和良好的生物相容性结合，能满足温热治癌的要求。

5 总结

纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学 ，主要包括纳米电子学纳米材料学和纳米生物学等。21世纪是纳米技术的时代，国家科委中科院将纳米技术定位为“21世纪最重要最前沿的科学”纳米材料的应用涉及到各个领域，在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景纳米科学技术的诞生，将对人类社会产生深远的影响，并有可能从根本上解决人类面临的许多问题，特别是能源人类健康和环境保护等重大问题。21世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性，设计出各种新型的材料和器件通过纳米材料科学技术对传产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品，目前已出现可喜的苗头，具备了形成21世纪经济新增长点的基础。

参考文献

[1] 杜仕国，施冬梅，邓辉. 纳米材料的特异效应及其应用[J].自然杂志，1999，22（2）： 101- 106

陶瓷材料篇4

中国陶瓷艺术的风格停顿，其实来源于1949年以来，基于统治美学的旧的陶瓷艺术出现历史性断层，而新的陶瓷美学尚未成形，所导致的一种陶瓷美学沿革缺失症。从这个角度来说，中国陶瓷美学的二次启蒙，或许也正在这个断层的截面上，悄然萌发。而这一萌发，依然宿命般地要基于材料，而绝不是某种观念性的东西。因为材料是一切艺术表达的基础。

虽然有很大一部分涉及陶瓷材料的当代艺术家，将陶瓷材料仅仅当做表述的语言方法之一，而并不严格地将自己涉及陶瓷材料的艺术施行，作为自己艺术生涯的主体范畴。这就导致了一种观点的产生，即：材料在这里，精神在别处。严格地说，这其实是一个具有普遍意义的观点，甚至适合于任何门类的艺术，油画、雕塑、水墨，乃至于多媒体与综合材料艺术，而这已经不在基于材料划分的艺术门类范畴里说话了。

但这也恰恰是当下中国陶瓷艺术的观点分歧所在：一方面，绝大部分长期从事陶瓷艺术创作的人们，深陷在陶瓷材料的符号属性与表达可能的局限性中，而无法突围，甚至并不认为应该突围；另一方面，一批具有探索精神的艺术家，开始高举“当代艺术”的旗帜，杀进长期缺乏创新思想，处于半封闭状态的中国陶瓷艺术领地，用纯粹西方的美学观点和主张，来图谋策动中国陶瓷艺术的权利交接。

对于旧的陶瓷美学来说，革命是必须的，这绝不是对陶瓷文化的反动。如果说完整继承旧的美学是对文化延续性的源头进行保护，那么对旧的美学进行革命，则是陶瓷艺术发展的必经之路。

美学家吴炫在其《否定主义美学》一书中，谈到美与审美，存在于“本体性否定”之中，其认为所有的审美现象，其发生并不是自然性变异而导致的，而是因为作为主体的人“不满足于”自然性现实而产生。

那么也就是说，一千多年以来存在于皇权统治与官方审美需求中的旧的陶瓷美学系统，在皇权消失与官窑系统崩盘的历史背景下，成为了某种既无法自然性变异，也无法统摄性改造的僵死状态，若要对这一状态进行改变，非进行陶瓷材料表述可能的“本体性否定”不可。

而陶瓷材料表述可能的“旧的本体性”到底在何处呢？我们当然不能简单地指认某种陶瓷文化的呈现类型即为“旧的本体性”，但由于其相对于文化发展问题的大面积固化与僵持，以及充分成熟的技艺和传承，因而具有了“本体性”意义。

在中国景德镇，这个作为中国陶瓷文化与艺术的大本营，人们至今认为陶瓷艺术，必定要尊崇古老的治瓷法度，“不可以！”“你不懂陶瓷！”成为陶瓷领地中常见的权利掌握的彰显词汇。一大批将旧的审美趣味当做“非物质文化遗产”来继承的人们，用一种皇权般的坚固观念，抵抗着试图摧毁旧的陶瓷表述法则的外来力量。景德镇的“大师”们，更是将陶瓷绘画与装饰的模式，固化为一系列独特的个人风格，沉浸在一片风花雪月的甜美情调中。

毫无疑问，在中国教育系统尚未启动全民美学启蒙的现实条件下，人们普遍的审美经验还停滞在文学情绪的低级范畴里的时候，“大师”们的坚持，是有现实意义的，但这与美学无关，只与利益发生关联。对于陶瓷美学来说，景德镇所有“大师”的作品全部加起来，只相当于一件作品，这件作品集合了传统陶瓷语言中的所有技法和语言关系，成为了一种陶瓷美学的“本体性”存在。它坚固到让人窒息，且纯粹属于“庸俗艺术”的范畴。美国批评家克莱门特·格林伯格（Clement Greenberg）认为指认庸俗艺术的前提条件，就是一种近在眼前的，充分成熟的文化传统的存在。庸俗艺术可以利用这种文化传统的诸种发现和成就，以及已臻完美的自我意识，来为它自己的目的服务。这里的目的当然包括了经济利益的诉求。

周先锋的出现，成为打破这一窒息感的一丝亮光。

令人欣慰的是，周先锋并不是从外面，用某种“综合材料”性质的西方美学观念来撬开这坚固的堡垒的。

周先锋毕业自景德镇陶瓷学院，其所受的陶瓷教育完全是正统的旧陶瓷美学的本体论与方法论。周先锋说：“我今天还能记住并影响我的教导，并不是陶瓷学院所传授的技艺系统，而是一句话，这句话来自一个不知名的女性老师，正是她说的‘今天教给你们的技术，都仅仅是一种方法，重要的不是这些方法，而是人的精神’，让我走到今天，走到对陶瓷材料语言表述的探索之路上来”。

周先锋对陶瓷材料的叛逆性探索，正是来自其对自我精神需求的遵从。

周先锋曾在即将毕业期间，谋求过留校，但没有成功。或许这对于周先锋来说，当时是极其失望的。虽然周先锋后来在准备毕业的时候，已经因参加一个小型的名为《问土》的陶艺展而小有名气，甚至留校的谋求因而也有了眉目，但倔强的他最终选择了离开。

这一离开，反而让周先锋获得了一种更大的艺术视野。

他开始涉及油画、综合材料、以及观念艺术与行为艺术。他在陶瓷艺术的大范畴里，努力探索陶瓷材料的表述可能。2004年，周先锋创作了一批形式主义的陶瓷作品，以此来探索陶瓷及其相关材料能否获得一种全新的，综合材料式的语感效果。《红与绿》、《怒放》就是其中比较成熟的作品之一。这些尝试性的探索，让周先锋逐渐打开了艺术思路，并向当代艺术的纵深方向挺进。2009年，其陶瓷观念艺术作品《未来考古文献》系列，试图通过陶瓷的状态恒常性特点，来涉及当下中国人多层面的社会性存在，对于历史的文献存留可能。但最终，周先锋用一个名为《碎片》的行为艺术，否定了利用陶瓷的状态恒常性的尝试。

然而2012年，周先锋又用一组名为《修复》的雕塑作品，回望了一次对陶瓷恒常性的否定。这一反复否定的过程，正是周先锋不断前进的历史轨迹，也是其逐渐向陶瓷美学的“本体性否定”靠近的过程。

另一组作品，则更加明显地凸显了周先锋对传统陶瓷材料的语言表述探索。他首先用传统陶瓷材料中的“釉里红”色料，尝试了对观念性的表达（代表作《面具》2008年），然后在2011年的《共生》系列中，对“青花釉里红”这一传统的词组性材料，进行了修辞学范畴的改造。2012年，周先锋则对青花的表述可能进行了跨度巨大的探索，通过使用多重的工具转译，完成其系列作品《梦回长安》系列和《梦游》系列。自唐青花用麦秆蘸料在陶器上点缀花纹开始，到青花绘画吸取水墨精神实现传统青花美学的趣味固化，再到周先锋的多重的工具转译，可以说青花这一陶瓷绘画材料，终于具有了一种完整的美学意义上的流变谱系。

2013年春节之后，周先锋忽然拿出了一组尚未命名的陶瓷作品。该组作品首先颠覆了瓷板的形态特征，让瓷板具有了某种类似手工纸张与透光聚酯材料的观感，然后用包括青花绘画与瓷板阳刻在内的多种表现手段，重新演绎了敦煌壁画艺术。

这次周先锋直接涉及到陶瓷艺术整体材料组本体性的全面否定。可以说，这一组尚未命名的作品，颠覆了陶瓷艺术的全部旧形态，直接激发了陶瓷艺术的形态活力，具有了一种前无古人的材料探索价值。

综观古今中外的陶瓷艺术，基本上只有两条形态线索，其一是器物形态，其二是拟象形态。器物形态基本没有跳出传统陶瓷美学的历史语境，只是在功能性与视觉经验上完成了某种变异；而拟象形态，则自有陶瓷以来，就是一种小众形态，历史上早期的拟象形态体现为仿生型表现，仿木竹瓜果昆虫玉器等等。二战之后，一批日本陶瓷艺术家，全面接受西方美学方法论，开始将陶瓷制作成视觉上完全非陶瓷化的装置，有些作品甚至根本不必使用陶瓷这一材料，直接使用金属或者泥土进行表达，其效果基本一致。也就是说，这已经远远偏离了陶瓷艺术的形态范畴。

周先锋制作的瓷板形态，并没有偏离陶瓷的形态属性，但也完全没有了旧的陶瓷板材的形态特征，因而我们并不能就此指认其属于拟象形态的变异，或者冒然批评此者属于“失败的技术呈现”。但我们能否就此放下一切成见，承认其创造了新的陶瓷瓷板形态呢？这或许并不能在这里武断地下一个定论，其试验性特征还很浓，如果这一瓷板形态被更多的艺术家所使用，恐怕意义就非比寻常了。

这就好比纸张的形态，不同的造纸技术所诞生的不同纸张形态，造就了完全迥异的艺术门类与式样，宣纸的水墨、水粉纸的水彩与水粉画、感光纸的影像等等，完全是不同的艺术门类。

陶瓷材料篇5

摘要：陶瓷膜主要是Al2O3、Zr02、Ti02和Si02等无机材料制备的多孔膜，其孔径为2-50mm。具有化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂：机械强度大，可反向冲洗：抗微生物能力强：耐高温：孔径分布窄，分离效率高等特点，在食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、治金工业等领域得到了广泛的应用，其市场销售额以35%的年增长率发展着。陶瓷膜与同类的塑料制品相比，造价昂贵，但又具有许多优点，它坚硬、承受力强、耐用、不易阻寨，对具有化学侵害性液体和高温清洁液有更强的抵抗能力，其主要缺点就是价格昂贵且制造过程复杂。

关键词：陶瓷膜 新材料

1陶瓷膜技术发展概况

陶瓷膜也称CT膜，是固态膜的一种，最早由日本的大日本印刷公司和东洋油墨公司在1996年开发引入市场。2004年7月，北美陶瓷技术公司顺利完成了其价值超过500万美元的新型双磨盘研磨机的组装，该设备在制备超薄陶瓷膜的生产技术上首屈一指，这同时也使得公司在制备超平、超完整陶瓷膜上的技术大大提升。

2陶瓷膜的广泛应用

2.1提纯用陶瓷过滤膜

2004年8月，由北京迈胜普技术有限公司与山东鲁抗医药有限公司研制的陶瓷膜过滤系统用于某种抗生素的分离提纯获得成功，这不仅优化了此种抗生素的生产工艺，而目使抗生素收率提高15%，这是我国首次将陶瓷膜技术运用于抗生素生产。抗生素的分离提纯，必须经过对发酵液的过滤和对滤出的药液进行树脂交换。目前，许多抗生素生产企业对氨基糖苷类抗生素发酵液的分离提纯均采用真空转鼓过滤器，这种工艺需先将发酵液酸化调至一定的pH值，然后用敷设助滤剂层的真空转鼓过滤器进行预过滤，再用板框进行复滤及树脂交换。采用这种工艺不仅过程繁琐，而目有效成分收率低，仅过滤和树脂交换过程的收率损失达30%。

2.2镀陶瓷包装膜

在食品包装领域，近年越来越引人注目的是具有高功能性和良好环保适应性的透明镀陶瓷膜。这种膜尽管目前价格较高，物理性能还有待进一步改进，但可预期在不远的将来它将在食品包装材料中占据重要的地位。陶瓷膜的加工镀膜方法与通常的镀金属方法相似，基本上按我们己知的加工法进行。镀陶瓷膜由PET（12μm）陶瓷（Si0x）组成。氧化硅能分成4类，即Si0，Si304，Si203，Si02。对这种膜的主要要求是具有良好的透明度、极佳的阻隔性、优良的耐蒸煮性、较好的可透过微波性与良好的环境保护性以及良好的机械性能[2]。

镀陶瓷膜首先用作细条实心面的调味品包装材料。其优良的包装性能引起了人们的注意。由于这种膜保味性极佳，因此，尤其适合于包装易升华产品，如茶（樟脑）之类的易挥发材质。由于其极好的阻隔性，除了作为高阻隔性包装材料和作食品包装材料用外、预计还可用在微波容器上作为盖材，在调味品、精密机械零配件、电子零件、药物和医药仪器等方而作为包装材料。随着加工技术的进一步发展，如果这种膜在成本上大幅下降，那么它将得到迅速推广和应用。

2.3 燃料电池陶瓷膜

我国“863”计划固体氧化物燃料电池（SOFC）项目经过对新型中温固体氧化物陶瓷膜燃料电池的长期研制，把陶瓷膜制备技术开拓应用于SOFC的制作，把通常SOFC的高温（1000-900℃）拓延到中温阶段（700-500℃）。目前中国科技大学无机膜研究所己经研制成功的新型中温陶瓷膜燃料电池，是一种以陶瓷膜作为电解质的燃料电池。电池部件薄膜化以后，降低了电池的内阻，提高了有用功率的输出，不需要高温的条件下实现了中温化，操作温度降到700-500℃[4]。这种新型燃料电池继承了高温SOFC的优点，同时降低了成本。此类陶瓷膜燃料电池具有广阔的应用前景[5]。

结束语

陶瓷膜的研究始于20世纪40年代，其发展可分为3个阶段：用于铀的同位素分离的核工业时期，于20世纪80年代建成了膜面积达400万平方米的陶瓷膜的富集256UF6工厂，以无机微滤膜和超滤膜为主的液体分离时期和以膜催化反应为核心的全面发展的时期。

总之，随着科学技术的发展，陶瓷膜作为一种新型的材料，在各行各业的领域中，发挥着巨大的作用。其前景也越来越广阔。

参考文献：

[1]詹捷，陈小安，王永刚，等.工程陶瓷材料精密加工技术.机械工艺师，1998（6）：11_12.

[2]林滨.程陶瓷超精密磨削机理与实验研究：[博十学位论文].天津大学，1999.

[3]杨辉，吴明根.现代超精密加工技术.航空精密制造技术，1997.

陶瓷材料篇6

关键词:陶瓷材料;环境;艺术;发展

1引 言

工业化、城市化进程的加速,以及人们物质水平的不断提高,为陶艺介入环境艺术提供了新的机遇;环境陶艺具有丰富的材料特性和艺术语言,聚集了人类的情感与泥土的原始性,它存在于公共环境空间,可以在很大程度上追求一种来自新艺术的感觉组合。如今,越来越多的陶艺家开始关注和转向公共环境艺术。

“环境陶艺”这个概念于20世纪90年代已经开始萌芽和兴起,它是指陶艺家利用陶瓷为主要媒介材料,或以其它材料为辅, 为特定的环境进行设计的环境陶艺作品。它主要是指公共空间的公共建筑物、建筑构件、广场、公园、道路、绿地、居住区、郊外空地及其它场地设立的以陶瓷材料为主的综合媒介作品。我国古代就有许多在现代人眼中可以称作环境陶艺的艺术作品,最早有文献考证的建筑构件是龙山文化时期的陶水管道,之后出现了质朴且具有很强装饰性的秦砖汉瓦,以及明代洪武时的《九龙壁》室外陶艺墙(图1)。在当代景德镇就活跃着一批非常有才华的陶艺家,他们正积极而热情地探讨、研究并创作出许多优秀的环境陶艺作品。

2陶瓷材料的种类及特点

2.1 陶瓷材料的种类

一般来说,陶瓷所用材料可分为陶泥和瓷泥,陶泥一般是在自然界可以找到,并可直接用于成形;而瓷泥则须经过选料配料,并经过加工而成。

2.2 陶瓷材料的特点

从成形手法上来讲,陶和瓷泥的可塑性都非常强,一般都可根据泥性的要求和作品成形的需要,采用泥板、泥条、模具(印坯和注浆)等不同的成形方法;从烧成温度上来讲,陶一般不会高于1000℃,瓷一般在1200～1300℃之间,根据釉料的性质要求,瓷可分为高温瓷、中温瓷和低温瓷;从烧成后的效果来讲,陶泥由于它的原始野性(未经人工精炼),烧成后表面粗糙、吸水性强,因此具有原始和纯美质感,同时其作品具有粗犷大气的艺术特点;瓷泥由于经过加工精练,泥坯表面比较光滑,适用于各种釉下彩绘和颜色釉装饰,烧成后作品具有精细优雅的艺术特点。此外,有时为了达到特殊的艺术效果还可进行二次烧成。正是由于陶瓷材料在经过烧成后,质地坚硬、耐高温、耐水侵蚀、不易风化的特点,显示出它相比于金属、树脂、木材、玻璃等材料独特而强劲的优势,成为环境艺术中最理想的材料之一。

3陶瓷材料在环境艺术中介入的价值体现

环境陶艺作为一门公共艺术,不仅具备环境艺术公共性原则,而且也具备陶瓷艺术本身所独有的特征,它还包含了更多社会人文和大众的因素。

3.1 公共性

人们通过公共空间的活动,形成体现共同需要的环境秩序,艺术家在个人创意与公众意愿之间寻找平衡点,进而创造出既有艺术家个性又有公共性的环境陶艺,由此可见,公共性就成了陶艺最基本的特性。正是由于环境艺术设计始终从人的现实需求出发,环境艺术便获得了坚实可靠的价值评判标准――人文尺度、人文精神、人文价值和人文思想的构建也必然成为这种评价的目的和追求。

3.2 审美性

审美性是环境艺术最重要的艺术特征之一。陶瓷艺术经过数千年的发展,形成了独特的艺术语言和审美形态。现代陶艺注重对自身媒介特征的搜索与实验,充分体现了陶艺的本质语言:泥、釉、火的内在美感价值。环境陶艺放置于公共环境之中,其作用首先是美化环境,提高城市环境的艺术质量和公众的审美情趣。设计意识超前、品位高雅的环境陶艺作品多为人们所喜爱,并可能成为某地区和城市标志性的环境艺术作品。座落在景德镇金岭大道的《昂》(图2)、《升腾》(图3)两套城雕,是景德镇陶瓷的标志性建筑,高达12 米。象征“陶”的“昂”,采用“H”型框架结构设计,吸收印纹陶的制作方法,用雕刻、模压技艺创作,用高温颜色釉的暖色调装饰,呈现出多种肌理层次,颜色醒目,与周边的色彩环境形成鲜明对比,给观众留下深刻的印象;“升腾”则以青花瓷纹饰为装饰图案,体现出瓷都景德镇的青花瓷器特色。

3.3 亲和力

大家知道,人类自从开始烧陶作日常用品,进入新石器文明以后,由于土和火与人类文明进程息息相关,人们和陶就有一种不可割舍的亲近感。尤其是人类文明进入信息时代,自然界的原生状态渐渐远离人类,陶却能唤醒人们的自然审美知觉,产生强有力的亲近意识。

用于制备陶瓷材料的水、火、土都与人类的生活息息相关,最早的陶器的发明就是因为汲水和烹饪的需要,陶瓷已被历史证明是用于传达形式、结构和人类情感的无与伦比的材料,人类的吃、住、行都是与陶资材料息息相关,与人类的天然亲和关系正是它的魅力所在。

都市的繁忙生活让人压抑,然而钢筋混凝土笼罩下的都市环境,更今人感到冷漠与孤独;而陶艺能呼唤人们久违的自然审美知觉,产生强烈的亲近意识。这是因为陶瓷材料源于自然,与人们有天然的亲和力;尤其是经过水的调配、火的熔炼之后所呈现出来的质感更让人产生想亲近的欲望。所以,陶艺成了联系人和环境的天然纽带,环境陶艺是带有某种特殊情感化的文化符号的艺术形式,亲近自然,亲近公众,融合环境。

3.4 恒久性

环境陶艺具有耐磨损、抗腐蚀、强度高和耐久等特性,它不是瞬间艺术,一件作品可以存在几十年甚至上百年,并且随着时间的推移,优秀的作品在公众不断变化的开放性评判中更彰显其艺术价值。

4陶瓷材料在环境艺术中的发展空间

我们正面临着一个新的城市建设高潮,这对城市的决策者、规划者、投资者、建设者、管理者以及各行各业的从业人员和广大人民群众来说,都是一个难得的机遇。在这其中,城市环境规划已经成为衡量该城市文化水平的标志之一,陶瓷这种自然而时尚的材料渐渐被人们所重视,无论是在大街小巷、广场或者高档酒店,都少不了利用陶瓷的装饰来衬托环境。

现在,它不仅是一种时尚,而且已经成为一种文化的代表:没有它的存在,大街小巷将缺乏昔日的韵味;没有它的存在,广场上的钢筋混凝土建筑哪怕再高也仅是呈现一种淡淡的灰色。我国城市公共环境艺术的发展正处于起步阶段,每个城市都希望能产生具有自身特点的城市公共环境艺术。在这方面,以环境陶艺作为城市公共环境艺术的重要材料和手段,将有着特殊意义。环境陶艺作为一种文化载体,释放文化能量,镌刻城市历史,记录城市传统,从一个侧面反映出一个城市的物质、精神和文化特征。如果将其引入到城市公共空间和城市公共艺术中去,在形成自己特殊的城市面貌和独特的城市文化个性方面,将具有广阔的前景。

5结 语

陶瓷材料从用于制作日用品和艺术品到介入环境艺术创作,拓展了公共艺术的设计思路,是现代陶艺走出室内,步入公众视野的一个奇幻的结合点,增添了现代陶瓷艺术的表现形式。我国现代陶瓷艺术应该凭借我们自身的文化底蕴,参与当代全球文化的建构,实现自身形态的认证。

参考文献

[1] 黄振辉.国际建筑陶瓷设计与运用研讨会论文集[C].广州:

精雅创作画苑,2002,10.

[2] 顾孟潮.环境的艺术化与艺术的环境化[J].文汇报,2002,4(10).

[3] 冯先铭.中国陶瓷[M].上海:上海古籍出版社,2002,12.

[4] 张玉山.陶艺――世界当代公共环境艺术[M].长沙:湖南美

术出版社,2006,10.

Ceramic Materials Adapting to the Environment

YANG Chao,LIU Wei

(Science and Technology Institute,Jingdezhen Ceramic Institute,Jingdezhen333001,China)

陶瓷材料篇7

陶瓷膜也称CT膜，是固态膜的一种，最早由日本的大日本印刷公司和东洋油墨公司在1996年开发引入市场。陶瓷膜主要是A12O3，Zr02，Ti02和Si02等无机材料制备的多孔膜，其孔径为2－50mm。具有化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂:机械强度大，可反向冲洗:抗微生物能力强:耐高温:孔径分布窄，分离效率高等特点，在食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、治金工业等领域得到了广泛的应用，其市场销售额以35%的年增长率发展着。陶瓷膜与同类的塑料制品相比，造价昂贵，但又具有许多优点，它坚硬、承受力强、耐用、不易阻寨，对具有化学侵害性液体和高温清洁液有更强的抵抗能力，其主要缺点就是价格昂贵目_制造过程复杂。

****年*月，北美陶瓷技术公司顺利完成了其价值超过500万美元的新型双磨盘研磨机的组装，该设备在制备超薄陶瓷膜的生产技术上首屈一指，这同时也使得公司在制备超平、超完整陶瓷膜上的技术大大提升。我国南京工业大学完成了低温烧结多通道多孔陶瓷膜，该项目的研究对于提高我国陶瓷膜的质量、降低成本具有重要意义。多孔陶瓷膜由于具有优异的耐高温、耐溶剂、耐酸碱性能和机械强度高、容易再生等优点:在食品、生物、化工、能源和环保领域应用广泛。但目前在其应用中存在两大难题:一是多孔陶瓷膜的高成本，尤其是支撑体材料的成本高:二是有限的陶瓷品种与纷繁复杂的现状存在着矛后。目前商品化的陶瓷膜只有有限的几种规格，这就对特定孔结构的陶瓷膜制备提出了更高的要求。该课题组主要对以氧化铝和特种烧结促进剂为起始原料，在1400℃的烧成温度下制备出的支撑体进行了系统和深入的研究，得到渗透性能、机械性能及耐腐性能统一的支撑体。他们还以原料性质预测支撑体的孔结构为目标，以支撑体的制备过程和微观结构为基础，建立了原料性质与支撑体孔隙率、孔径分布之间的计算方法，为特定孔结构支撑体的定量制备提供了理论依据。

目前，己商品化的多孔陶瓷膜的构形主要有平板、管式和多通道3种。平板膜主要用于小规模的工业生产和实验室研究。管式膜组合起米形成类似于列管换热器的形式，可增大膜装填而积，但由于其强度问题，己逐步退出工业应用。规模应用的陶瓷膜，通常采用多通道构形，即在一圆截面上分布着多个通道，一般通道数为7，19和37。无机陶瓷膜的主要制备技术有:采用固态粒子烧结法制备载体及微滤膜，采用溶胶－凝胶法制各超滤膜:采用分相法制备玻璃膜:采用专门技术(如化学气相沉积、无电镀等)制备微孔膜或致密膜。其基本理论涉及材料学科的胶体与表面化学、材料化学、固态离子学、材料加工等。

从发展趋势米看，陶瓷膜制备技术的发展主要在以下2方面:一是在多孔膜研究方而，进一步完善己商品化的无机超滤和微滤膜，发展具有分子筛分功能的纳滤膜、气体分离膜和渗透汽化膜:二是在致密膜研究中，超薄金属及其合金膜及具有离子混合传导能力的固体电解质膜是研究的热点。己经商品化的多孔膜主要是超滤和微滤膜，其制备方法以粒子烧结法和溶胶－凝胶法为主。前者主要用于制各微孔滤膜，应用广泛的商品化A1203膜即是由粒子烧结法制备的。

2陶瓷膜的广泛应用

2.1提纯用陶瓷过滤膜

****年*月，由北京迈胜普技术有限公司与山东鲁抗医药有限公司研制的陶瓷膜过滤系统用于某种抗生素的分离提纯获得成功，这不仅优化了此种抗生素的生产工艺，而目使抗生素收率提高15%，这是我国首次将陶瓷膜技术运用于抗生素生产。抗生素的分离提纯，必须经过对发酵液的过滤和对滤出的药液进行树脂交换。目前，许多抗生素生产企业对氨基糖苷类抗生素发酵液的分离提纯均采用真空转鼓过滤器，这种工艺需先将发酵液酸化调至一定的pH值，然后用敷设助滤剂层的真空转鼓过滤器进行预过滤，再用板框进行复滤及树脂交换。采用这种工艺不仅过程繁琐，而目有效成分收率低，仅过滤和树脂交换过程的收率损失达30%。而运用“迈胜普”与“鲁抗”共同研制的陶瓷膜过滤系统分离提纯某种抗生素，却能使有效成分在过滤过程的收失损提高近5％，在树脂交换过程中的收率提高10%以上。

当前，西方发达国家在食品工业、石化工业、环境保护、生化制药等许多领域对膜技术的应用越来越广泛，而用无机材料制成的过滤膜(陶瓷膜就是一种无机过滤膜)的发展前景有可能比有机过滤膜更好。对于面临抗生素政策性降价和抗菌药限售双重压力的国内众多抗生素生产企业而言，通过创新工艺提高产品收率和质量不失为降低成本的明智选择，而以陶瓷膜技术改进现行抗生素分离提纯工艺有可能成为降成本、提高效益的突破口。

陶瓷材料篇8

关键词：陶瓷材料；微晶锆；手机外观设计；材料应用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.254

手机作为一款年轻的电子产品，在当今人们的生活中以成为了一件“必需品”。这件尺寸不及手掌大小的小物件集成了众多复杂的电子元器件，形态、尺寸、材质各异的配件和丰富多彩的软件。说起手机外观配件，那一直以来都是塑料和金属材料的天下，随着技术水平的发展，陶瓷作为一种历史悠久却又不断刷新人们认识的材料在手机外观配件中被越来越多的尝试着运用。在2012年韩国手机厂商泛泰推出了世界首款陶瓷材质机身的智能手机Vega Racer 2，由此引起了人们对使用陶瓷材料制作手机外观配件的可能性的关注。

在国内市场，陶瓷材料真正被使用在手机外观配件中是2014年年底手机厂商酷派的ivviS6手机，该手机采用了陶瓷腕表的设计工艺，实现了陶瓷、金属和塑料材质的组合运用。基于陶瓷材料良好的可塑性特点，可根据用户的要求在陶瓷表面雕刻实现图案定制。这款手机多种材质的组合为用户塑造出一种更为新颖的视觉及使用体验。近期，小米品牌的概念手机Mix更是进一步将陶瓷材料应用到手机外观的设计之中（如图1）。此次，陶瓷材料不再仅仅用来制作手机后盖，在手机中框和按键的设计上也采用了陶瓷材料，这使得全陶瓷手机的概念更为明显了。

1 陶瓷材料的工业特性

陶瓷材料在人们的普遍认识里有着耐久、光润、易碎等印象，脑海中还保留着手工、拉坯、烧制等制成上的理解。随着现代科技的不断进步，陶瓷的质量也在逐步的提高，对陶瓷材料的科学分析也有了系统的研究。经历了陶器――瓷器――纳米陶瓷的发展，陶瓷材料的用途愈加广泛，但多数用途还是注目于这一材料本身的特性。

陶瓷材料尤其是瓷有着质地坚硬、结构细密、耐高温、电绝缘、色泽温润、较好的艺术表现性及可塑性强的特性。根据用途的不同，应用于手机外观配件中的陶瓷材料在现阶段以微晶锆陶瓷为主。微晶锆是一种新型的陶瓷材料，具备耐磨、耐腐蚀、耐撞击、高强度、高韧性、热稳定性好等诸多优良特性 。随着制备工艺的提高，微晶锆材料在诸多知名品牌推出的首饰、手表及手机等产品上得到应用。与手机外壳常用的塑料、金属材质相比，微晶锆陶瓷有着硬度高、导热率高、更小的电磁屏蔽、生物相容性好、视觉效果好等优点。这些特征对于智能手机尤其是高端智能手机功能的发展有着很好的辅助作用，对于实现一定的功能或产生特定的视觉效果都有着相对的优势，这使得陶瓷材料在未来智能设备上的应用前景较为广阔。

2 手机外观配件材料选择的影响因素

手机外观由诸多的配件组成，如机身、后盖、边框、面板、天线、摄像头、扬声器和按键等，其中对手机外观效果影响最大便是手机的前后面板。智能手机的普及使手机的外观设计走上了同一化的路线，手机外观基本统一为一块矩形的板状物体。在其上包含有显示面板、听筒、扬声器孔、摄像头及为数不多的实体按键等，旗舰手机则往往包含有指纹识别、闪光灯、感应器等其它辅助配件。

2.1 功能影响外观配件的设计

在手机外观配件的设计中，功能因素是首先被考虑的。正如形式追随于功能，前面板须为透明材质，不影响液晶屏的正常显示，在熄屏后所表现出来的除边框外则是液晶屏固有的深色；传统的听筒是需要有通气孔来帮助声音扩散的，而概念手机运用的骨传导技术听筒则无需在机身开设听筒孔；实体的按键是要有一定的凸出等等。

功能因素在一定程度上限制了相对应部件在材料上的选择，如在手机前面板显示部位往往采用透明度好、硬度高的玻璃材质。为了体现整体与统一，大多手机将整个前面板都采用统一的黑色玻璃材质，其他材质如金属、陶瓷材质在这里被采用较少。而较易磨损的部位如边框、后盖及案件部分，金属及陶瓷材料即可满足耐磨损的要求。

2.2 产品定位影响外观配件的设计

产品的定位对手机外观配件的设计有着直接的影响。定位面向普通消费者的手机如现今市场上的千元机、百元机则是以突出性价比为商品卖点的，它们在设计时则要把尽可能多的预算资金用于产品硬件的提高上面，对于外观配件的材质则往往选择塑料这种更为价廉普通的材料。

定位高的手机如旗舰机、概念机型在外观配件的设计上有着较高的要求，各手机厂商也在极力这最求着设计上的差异性，以突出自己产品的优势。在材|的选择上则是尽可能的使用金属、皮革、玻璃等材料，减少塑料配件的出现以消除塑料带给人的廉价感。如手机厂商Vertu的Signature系列手机便以稀有的材质与金属机身搭配出卓越非凡的感官效果作为产品的卖点，其中命名为“黑与白”的这款手机则采用了抛光白色陶瓷来装饰听枕、背枕和电池盖板，显示表面采用抛光白色蓝宝石材质，搭配以黑色皮革、抛光与哑光黑色PVD不锈钢等材质塑造出庄重典雅的高端手机形象。

2.3 流行因素影响外观配件的设计

在产品市场，总会有某个品牌的产品成为市场的引领者，引领着一段时期的流行趋势及大众审美。在手机外观方面也不例外，如近年来苹果品牌在手机外观上的设计成为人们审美追求的趋势和众品牌竞相追逐模仿的对象。苹果手机不仅在硬件及系统上进行升级优化，还在手机外观材料的选择上努力去革新及尝试，无论是不锈钢还是阳极氧化铝，或者是由塑料到玻璃到金属，苹果手机的材质及色彩被业界广泛的追捧，被诸多厂商竞相模仿使用，手机的流行趋势在一定程度上是在追随着行业里领先的品牌的脚步来发展的。

3 陶瓷材料应用中存在的问题

3.1 陶瓷材料的成本

目前陶瓷材料并不稀缺，一般陶瓷制品的价格还是较为亲民的。但对于手机这种体积小，制作精密性要求高的产品来说，对于陶瓷材质配件的制作技术要求较高，生产误差甚至要小到微米级别。这就增加了厂商的技术成本，能够提供这一技术服务的厂家也是少之又少，甚至相关技术是属于垄断性质的。这对陶瓷材质手机的性价比因素来说并非是一个好消息。

陶瓷配件的制作过程离不开高温烧制这一程序，像微晶锆陶瓷在制作的过程中需要经历粉体制备、模压、烧结成型等约16道工序（如图2），其中多项工序如热压烧结、抛光等程序生产率低且成本高，如此以来陶瓷材质的成本相对其他材质变高出了很多，一块手机陶瓷后盖的成本便有数百元，如此高昂的成本使得其仅在高端一些的旗舰手机中被应用。

3.2 陶瓷材料本身特性的影响

对于陶瓷手机，社会的质疑之声也是很强烈的。据中关村在线网站分析，采用陶瓷作为机身材质的手机虽然多为各大品牌的旗舰手机，但市场反应却并不乐观。究其原因，由生产成本较高导致的过高的定价是其中的一条原因，人们对陶瓷的认识及陶瓷材质本身的不足也是该类手机叫好不叫座的主要原因之一。

陶瓷材料有着较好的质感和耐磨性，但其韧度较低，如果发生弹性变化那么接下来要发生的恐怕是破碎或者断裂了。这一问题对于设计的非常薄的智能手机后盖来说显得尤为严重，任何的磕碰对它来说都是有着致命危险的。而纳米陶瓷材料微晶锆的莫氏硬度可达到8以上，相对普通陶瓷材质，它的韧性也有了极大的提高，抗弯强度高，这使得陶瓷手机在使用的过程中抗摔能力得到了一定的保障。

陶瓷材质的机身光洁亮丽，特别是白瓷那种温润如玉的清透给人的感觉是美妙的，但光洁的陶瓷表面的耐脏性也成为了设计师头疼的一个问题。如果不佩戴手机保护壳，那么陶瓷表面将会布满泛着油光的指纹等污物，但佩戴保护壳则失去了设计陶瓷材质外壳的意义。在这个问题上各厂商也是智者见智，如酷派ivviS6手机的陶瓷后盖采用了视觉掩饰的方式，在釉面之下附有网格状的暗纹，既能够突出手机的质感，又能在一定程度上掩饰后盖表面上附着的指纹。

3.3 陶瓷材料的可持续问题

陶瓷材料是一种稳定性较强的材料，在烧制的过程中，其物理和化学性质已然发生了改变。这种变化使得陶瓷成品被作为原料回收的可能性不大，陶瓷碎片一般被作为垃圾处理，即便是回收后也多用来制作建筑材料。塑料、金属材质在回收后依然可以熔融成为原材料，当下陶瓷材料在这一方面依然未有显著的突破。陶瓷材料因其化学稳定性良好，相比塑料而言是一N较为环保的材料，其废弃物经过粉碎再加工可在建筑材料行业被妥善运用，即使是通过填埋处理对环境的影响亦相对较小。

4 结语

手机的发展在很大程度上改善了人们的通信生活，在手机功能的不断丰富和提升下，手机外观配件也随之进行着显著的变化。人们在追求新颖设计的同时也在不断尝试着新材料的运用，陶瓷这一古老而又充满活力的材料再一次作为高端的代表进入了手机外观设计领域，以微晶锆陶瓷为代表的纳米陶瓷材料为手机外观配件材料的选择带来了新的尝试，设计师对它的妥善运用势必会带来饰以陶瓷配件的手机设计新风潮。

参考文献：

[1]朱海.先进陶瓷成型及加工技术[M].化学工业出版社，2016，02（01）.

[2]肖汉宁，彭文琴.微晶陶瓷的制备技术、性能及用途[J].中国陶瓷，2000（10）.

[3]手机采用陶瓷工艺新材质[J].网印工业，2014（12）.

[4]任小雨.智能手机陶瓷背板市场将达116亿元近2亿元资金布局6只龙头股[J].证券日报，2016（09）.

陶瓷材料篇9

【关键词】陶瓷材料；口腔医学；应用现状

【中图分类号】R78 【文献标识码】A 【文章编号】1007-8231（2011）11-1981-01

1 氧化锆陶瓷

1.1 氧化锆全瓷牙修复体

德国Vita公司开发的In- ceram技术是制作高强度、低收缩全瓷冠的技术，也是牙科陶瓷全冠制作中惟一使用其专利技术命名的制作技术。Suarez等认为 In- ceram氧化锆陶瓷后牙固定义齿经过 3 年的临床观察是可以被应用的，但该材料被推荐为局部固定义齿修复方法之前，还需要进行长期的临床研究。此外，Kohal等报道了一个临床应用氧化锆陶瓷为种植体全冠系统成功的病案，并指出能改变灰色牙龈的材料是氧化锆陶瓷。Piwowarczky等认为，3M公司的 Lava All- Ceramic系统（ 是以高强度的氧化锆陶瓷为核心的全瓷修复系统）能广泛地用于前牙和后牙的局部固定义齿修复中。

1.2 氧化锆陶瓷作为根桩的应用

氧化锆陶瓷桩核在Y- Ce- TZP 制作中应用较为广泛，因为这样既可以保留Y- TZP 陶瓷的高强度，又具有 Ce- TZP 陶瓷的高韧性；另一方面 Ce- Y- Mg 复合稳定剂能够对氧化锆陶瓷起到很好的增韧，增强效果。由于其强度高、韧性好，力学性能能够满足牙科桩钉的要求，因此可用于氧化锆桩核的制作。制作过程为预成氧化锆棒做桩核蜡形的核心，包埋铸瓷，试戴粘固同常规。由于氧化锆陶瓷是一种高强度瓷，具有较高的抗弯强度，而与之匹配的特制铸造陶瓷又能于氧化锆桩结合在一起构成瓷桩核，因此不但透光性好，而且力学性能超群。

1.3 氧化锆陶瓷在牙种植方面的应用

在氧化钴陶瓷在牙种植方面的应用中，很多学者认为通过基桩颜色改善美观可以通过设计铝锆可切削基桩，用于修复上颌前牙区的单个牙缺失。这种美观的可切削陶瓷前牙种植基桩是通过氧化铝、氧化钸和氧化锆烧结成一定形态的基桩胚体，可切削加工，然后玻璃料渗透而成。Brodbeck认为，氧化锆陶瓷种植体基台不仅具有良好的口腔材料性质而且具有极佳的生物相容性。Rimondini等体外实验比较了氧化锆陶瓷基桩和纯钛基桩表面变形链球菌、血链球菌、粘性放线菌和牙龈卟啉单胞菌等细菌的定植，发现氧化锆陶瓷基桩表面变形链球菌的定植超过钛基桩，血链球菌更易定植在钛基桩表面。体内实验发现牙周致病菌在钛基桩表面的定植量超过氧化锆陶瓷基桩。Yildirim等研究认为氧化锆陶瓷基台抵抗断裂的能力是氧化铝陶瓷基台的两倍多。

2 纳米陶瓷

2.1 陶瓷在人工牙冠的应用

人工牙的研究虽然多，不过研究的方向比较集中，大部分都是关于陶瓷颗粒及块体的制备方面，而核瓷与饰瓷的匹配性、人工牙与基牙的适合性、动态载荷测量、疲劳测试及临床应用反馈等方面的研究尚待深入进行。可切削纳米陶瓷块的研制和开发使口腔修复治疗更加方便快捷，同时可切削陶瓷块体材料的应用也可拓宽纳米陶瓷的制备方法，有效提高纳米陶瓷材料的力学性能。

2.2 纳米陶瓷种植材料

口腔医学的医疗研究中，种植陶瓷材料主要用于在一些套人工骨骼，关节以及人工牙根种植体等。纳米轻基磷灰石具有良好的生物活性和生物降解性，它和胶原的纳米复合物在种植体降解和替代的过程中可以进行较多的骨改建l1Fl。纳米氧化铝和轻基磷灰石陶瓷材料提高了成骨细胞的功能。氧化铝一氧化错纳米复合陶瓷具有对微裂纹扩展的高度抵抗性，使其可以作为一种瓷关节修复体的可靠性选择国。

3 生物活性陶瓷

生物活性陶瓷是指表面具有生物活性或者具有生物吸收性的陶瓷材料，其主要特点是在生物体内能够诱发新生组织的生长。羟基磷灰石陶瓷、硅酸钙陶瓷、生物活性玻璃等在口腔医学领域应用较广泛。

3.1 磷灰石陶瓷

在口腔医学领域对羟基磷灰石的研究主要集中在材料的制备与临床效果评价等方面。袁捷等将骨髓基质干细胞与珊瑚羟基磷灰石复合制备人工骨，然后把制备的人工骨植入犬下颌骨阶段性缺损部位，32周后观察发现骨修复较好，组织学显示有板层骨形成，连接处骨性愈合；胡图强等研究了纳米羟基磷灰石（富含生长因子血浆复合材料）修复牙槽突裂的生物性能及富含生长因子血浆在其中的作用，实验证明纳米羟基磷灰石具有较好的生物活性；M.Sadat-Shojai等利用羟基磷灰石纳米棒作为填充剂以增强牙科粘结剂的性能，首先借助一种简单的水热工艺制备了高纯度、高结晶度、高表观比率羟基磷灰石纳米棒，将合成的粉体按0%～5%与粘结剂溶液混合，然后利用超声分散均匀，得到牙本质粘结剂，体外力学性能测试显示添加0.2%～0.5%羟基磷灰石纳米棒后粘结剂力学性能获得大幅提高，其微观剪切强度与牙本质相当。

3.2 三钙陶瓷

TCP具有诱导根尖周骨质再生、牙髓钙桥形成的生物学特性，在口腔医学领域得到广泛应用和重视。晓兵等将经过诱导的犬骨髓基质细胞与多孔β-TCP支架复合后植入犬的下颌骨的全层节段性缺损处，评价三维多孔β-TCP修复下颌骨节段性缺损的生物力学，术后6个月进行CT影像学分析，结果显示下颌骨极限缺损区已修复,下颌骨呈连续性,且形态较对照组完美，三维多孔β-TCP复合体起到了形态和功能修复的双重目的，具有控释性能的可注射牙槽骨β-TCP修复材料的体外细胞毒性实验显示，可注射牙槽骨修复材料中β-TCP对细胞的生长和增殖无明显抑制作用、无明显的细胞毒性；文献报道了混悬聚乳酸与TCP复合并用于修复大鼠下颌骨缺损实验，创口观察及组织学观察显示修复缺损处早期有大量纤维结缔组织形成和炎性细胞浸润，之后新生的纤维结缔组织将材料分隔成块状，缺损区出现大量新生骨岛，同时可见丰富的成纤维细胞和成骨细胞。

参考文献

［1］ 崔福斋,郭牧遥.生物陶瓷材料的应用及其发展前景［J].药物分析杂志,2010,30(7).

陶瓷材料篇10

【关键词】二硼化钛；复合材料；微波烧结；致密性

0 引言

陶瓷在高温条件下仍具有很高的硬度，但是陶瓷的脆性限制了它的应用。为了改善其性能，可采用液态金属铜（Cu）作粘结剂，促使陶瓷的硬质相致密化，从而提高陶瓷的性能。研究发现，随着Cu含量的变化，TiB2颗粒之间的孔隙逐渐被金属相填充，使其致密性、韧性、强度都得到很大的提高。

1 原位合成制备TiB2/Cu陶瓷

通过TiB2基体内部利用元素间或元素与复合相间的化学反应合成强化相。于是将Ti粉、B粉和Cu粉按Ti+2B+xCu―>TiB2+xCu反应方程式进行配料。利用球磨机在无氧条件下球磨样品粉末5h，充分混合后真空干燥。干燥后将粉末放置于压力机中，梯度增压到20MPa，保压5min后取出压片，以同样的方法分别压制3组含铜量为15%、25%和35%的样品压片，经适当的烧结制取TiB2/Cu复合材料。

2 XRD射线测试分析与总结

已知在烧结过程中，Ti、B及Cu可能会发生以下化学反应：

2Ti + O2 = 2TiO

Ti + O2 = TiO2

4Ti + 3O2 = 2Ti2O3

Ti + 2B = TiB2

Ti + B = TiB

为了确定合成产物的反应方向和最终相，对上式反应的反应自由能进行了理论计算。计算后发现在TiB2，TiB及TiCu三种可能产物中，TiB2的反应自由能最低。这说明在Ti-B-Cu体系中，TiB2是在理论上最稳定的相。根据自由能计算参考数据可知，TiCu是可以可按下式和B反应而转变为TiB2。反应式如下：

TiCu + 2B = TiB2 + Cu

通过用XRD射线测试后所得到的衍射峰的强度和衍射峰的数目可以看出，如图1所得到的XRD射线测试的峰值图，图中含有TiB2和Cu，于是可以确定，通过用原位合成的方法能够得到TiB2/Cu复合材料，根据成分配比，TiB2颗粒的体积分数应达到80%左右。这一结果基本满足要求。但同时在样品中也发现有少量TiO、TiO2、CuO、TiB等杂质，可能与烧结过程发生氧化有关。

图1 样品复合材料X射线谱

3 金相显微镜的测试与分析

通过金相显微镜的测试，我们根据3组对照实验可以发现：随着Cu含量的增加，TiB2复合材料的颗粒逐渐变小，空洞也在减少。如图2所示的3组电子扫描的图片。三组对比试验可以发现，金属确实能够改变TiB2陶瓷的致密性。

图2 3组Cu含量为15%（a）、25%（b）、35%（c）的电子扫描的图片

由图2给出的3组分别含Cu15%、25%和35%的TiB2/Cu复合陶瓷的扫描照片。其中，灰色是TiB2相，白色是Cu相，黑色是孔洞。孔洞的存在主要来源于可能是在烧结过程中杂质或单质硼（B）的挥发造成。从图中可以看出，该组织较为致密，仅有少量孔洞。同时从图中可以看出，随着Cu含量的增加，TiB2颗粒的尺寸逐渐减小。可能是随着Cu含量的增加，体系中的液相逐渐增多，抑制了TiB2颗粒的长大，另外随着Cu含量的增加，金属铜填充了陶瓷的空洞。

4 密度的测定与分析

用阿基米德排水法来测量复合材料的密度。利用浸在液体里的物体受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力的原理，实现对陶瓷材料密度的测量。利用式F浮=ρ水gV排，分别计算出15%、25%和35%的陶瓷复合材料的密度是6.32g/cm3，6.54g/cm3和7.03g/cm3。根据密度测定可以发现：随着铜质量分数的增加，TiB2复合材料的密度也随之增加。同时，由密度可以得出材料的相对密度，于是根据铜质量分数不同时，材料相对密度的变化。可以看出：随着Cu含量的不断增加，致密度呈逐渐增加趋势，但是增加幅度逐渐变缓。

5 结束语

（1）将Ti粉、B粉和Cu粉按照一定的比例混合，通过原位合成的方法是能够得到一定量的TiB2/Cu陶瓷材料；

（2）在TiB2陶瓷中添加金属（Cu）粘结剂是能够改变陶瓷材料的一些性能包括致密性。

【参考文献】

[1]郭峰，李历坚，等.TiB2基陶瓷材料的研发进展与展望[J].粉末冶金材料科学与工程，2009.

[2]董仕节，雷永平，等.原位生成TiB2/Cu复合材料的研究[J].西安交通大学学报，2000.

[3]Fu zhengyi（傅正义）.TiB2系金属陶瓷的SHS-QP制备[N]. journal of The Chinese Ceramio Society（硅酸盐学报），1996.

[4]徐强，张林，等.压力对反应合成TiB2-Cu基复合材料力学性能的影响[J].新技术新工艺，2005.