压电陶瓷十篇

压电陶瓷篇1

关键词：压电报警器；PZT压电陶瓷；介电性能；掺杂；微观结构

1 引言

压电报警器是应用压电陶瓷作为核心原件制作而成的报警器，广泛应用于汽车，微波炉，洗衣机等领域。主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。压电陶瓷贴片相间制成蜂鸣片，在通常状态下有电退化现象发生，而在高温高湿的恶劣环境下工作，压电陶瓷电退化大大加剧，降低了使用寿命，使得发声分贝数不足，起不到报警的作用。

掺杂包括软性添加物，硬性添加物和其他添加物[1]。所谓软性添加物，就是指添加后材料的性质变软，陶瓷的ε，tgδ，和kp值增大，而Qm值变小，电滞回归线近于矩形[2]。其老化性能比较好。软性添加物主要包括La3+，Nb5+，Bi3+，Sb5+，W6+，Ta5+和其他的稀土元素。与软性添加物相反，硬性添加物就是添加后使材料的性质变硬，陶瓷的ε，tgδ，和kp值减小，但是Qm值增大，娇顽场提高，极化和去极化作用困难[3]。主要包括K+，Na+，Mg2+，Sc3+，Fe3+，Al3+等。可以看出，软性添加物的价态通常都比硬性添加物的价态要高[4]。其他添加物既不能归化到硬性也不能归化到软性，他们即具有硬性也具有软性添加物的特点。本文研究了MnO2和CeO2对PZT压电陶瓷的结构、介电性能、压电性能和介电损耗的影响。

2 实验部分

2.1 实验药品及仪器

氧化铅，分析纯，上海展云化工有限公司； 氧化锆，分析纯，广州长裕化工科技有限公司；氧化钛，分析纯，上海亮江钛白化工制品有限公司；碳酸锶，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；氧化锑，分析纯，上海市四赫维化工有限公司；二氧化锰，分析纯，天津市北联精细化学品开发有限公司；氧化铈，分析纯，淄博伟杰稀土有限公司。

准静态d33测量仪 IJ-3AJ型，江苏联能电子有限公司；箱式电阻炉，SXZ-2.5-10型，郑州宏朗仪器设备有限公司；电容测试仪，TH2618B型，广州市卓粤电子仪器有限公司；电平振荡器， UX21型，上海双旭电子有限公司。

2.2 实验方法

（1） 制备与检测

我们采用的基础配方为PbxSr1-x（Zr53Ti47）O3+a%Sb+b%Nb。首先，用基础配方制作压电陶瓷片，并测出它的各项性能。基础配方的基本组成如下：氧化铅、氧化锆、氧化锑、碳酸锶、氧化钛、氧化铌。实验过程如下：（1）称量，严格按照计算好的配比称量100 g，作为实验之用。按照先称大剂量（如氧化铅、氧化锆等）粉末，后称量小剂量（如氧化锑等）粉末的顺序。（2）将称量好的粉末放入球式振磨机里面，振磨4 h。让各组分之间相互混合均匀。（3）振磨后放于坩埚中密闭预烧，经过8 h达到1120℃，保温50 min。（4）烧结冷却后，再置于球式振磨机内振磨，振磨时间为6 h。让烧结成块的样品达到要求的粒度。振磨后可以看到粉末为灰色。（5）振磨好后，我们把粉末放在瓷盘内，并加入5～8 g的石蜡，通过加热，使石蜡熔化，把粉末和熔化的石蜡充分的搅拌。（6）搅拌好后，再通过40目筛，其目的是得到符合要求粒度的粉料。（7）压制成片。在压制的过程中要注意前两次压制的陶瓷片应丢弃，以避免上一次不同配方带来的污染。（8）把压制好的陶瓷片放在烧结炉内烧结。从34℃室温加热到700℃，需要500 min，这个过程称之为排胶，再经过4 h，加热到1300℃，经保温2 h就得到了烧结好的陶瓷片。（9）被银。把银粉和松节油混合后，用刷子刷在陶瓷片的上下表面，但是不要刷到侧面，以免以后极化时短路。（10）烧银。把被好银的坯片放在烧银炉内，直接加热到800℃，自然冷却。（11）极化。极化温度为100℃，时间30 min，极化介质为硅油或极化油。

制作完成的压电陶瓷片，首先测量其容量和介电损耗。在测量时采用TH2618B型电容测试仪，使用UX21型电平振荡器测量正谐f1和反谐f2，通过公式：

计算出m值，再通过查表查出对应的kp值，采用准静态d33测试仪测量陶瓷片的压电常数d33值。

（2） 添加锰的实验

在基础配方上添加Mn。按照前面所叙述的步骤，制作出陶瓷片，添加锰是从0.1%，0.15%到0.35%，共六组，在实验过程中，发现添加锰之后，烧结温度有一定的变化。若按照基础配方的烧结温度来烧结，得不到理想的陶瓷片和实验结果，这是因为，锰为典型的硬性添加物，加入之后会影响其烧结温度。在做添加0.1%和0.15%的锰的实验时，曾使用未添加锰的工艺来烧结添加后的试样，结果发现，烧结温度过高，试样被烧坏。

（3） 添加铈的实验

同样，在基础配方的基础上添加0.1%，0.15%到0.35%，共六组的实验。与上一节相似，添加铈之后，陶瓷片的制作工艺不变，但是烧结温度同样会发生改变，只是改变的程度不同。

3 实验结果与讨论

3.1 掺杂后压电陶瓷的各项性能

以下是基础配方实验测出的结果：tgδ=0.0237；kp=0.574333；d33=554；ε=2706。采用未添加锰的工艺来做添加0.1%和0.15%的试样的实验数据要比未添加时的各项性能都要低（在此不再列出），由此，我们得出添加锰之后会严重改变陶瓷的烧结温度。下表1是掺杂锰经适宜温度烧结之后测得的各项性能，掺杂铈之后的性能见表2。

3.2 掺杂量对压电陶瓷的影响

3.2.1对介电损耗的影响

从图1可以看出，掺杂锰之后，压电陶瓷的介电损耗明显比无掺杂时的介电损耗要低的多，而在0.2%的掺杂量时，其介电损耗达到最低值，这与电畴的转向有关。这可能是由于锰是硬性添加物，掺杂之后，样品表现出受主掺杂的特性。介电损耗在掺杂量0.2%之前先增大后减小，在掺杂量0.2%之后又呈现增大的趋势。而在0.2%的掺杂量时，介电损耗tgδ取得最小值。而掺杂铈之后，介电损耗在掺杂量0.25%之前也是呈现先增大后减小的规律，在之后却又是增大后减小，掺杂量为0.1%时，介电损耗取得最小值。

3.2.2 对机电耦合系数的影响

从图2可以看出，掺杂锰后机电耦合系数kp值呈现先增大后减小的趋势。掺杂锰的量为0.15%时，机电耦合系数取得最大值。掺杂铈之后，机电耦合系数呈现出的规律比较复杂，从图中可以明显知道，在掺杂铈后，机电耦合系数在0.15%的掺杂量之下取得最大值。在掺杂量0.25%之前，机电耦合系数是呈现先增大后减小，而在0.25%之后又呈现出先增大后减小的现象，在含量为0.25%时，机电耦合系数最低。

3.2.3 对压电常数d33的影响

从图3可以看出，掺杂锰后，陶瓷的压电常数呈现出先增大后减小的趋势，掺杂量为0.15%时取得最大值。掺杂铈后，压电陶瓷的压电常数d33也是呈现出先增大后减小的总趋势，这可能是由于添加锰和铈之后，使陶瓷的晶粒和晶界发生变化。晶粒尺寸大时，晶界就相对减小，使逆压电效应带来的几何形变和应力的缓冲较小，这就导致压电常数的增大。在含量为0.25%时，压电常数达到最低值。

3.2.4 掺杂量对介电常数ε的影响

从图4可是看出，掺杂锰后压电陶瓷的介电常数ε呈现出先增大后减小的趋势，但是在掺杂量0.25%后，反而又有增大的现象。掺杂铈后，陶瓷的介电常数ε呈现出先增大后减小，然后又有增大的趋势，这与掺杂锰的试样的规律大致一致。这是因为掺杂后，使电畴运动更容易，从而介电常数变大。这与掺杂锰和铈之后使压电陶瓷的组成在准同型相界（MPB）[5]附近的组成相近。同时，也有可能是因为掺杂铈属于不等价掺杂。通常认为，介电常数是晶粒和晶界的共同作用的结果，晶粒尺寸较小，晶界所占的比例就大，介电常数就小。这与所照SEM图分析结果一致。

3.3 X射线衍射图谱及分析

图5为不同锰掺杂量陶瓷的XRD图谱，所有衍射峰均对应钙钛矿结构的标准谱。图中衍射最强的是四方峰[6]，材料主要由四方相组成。在2θ=22°，32°，38°，50°和55°附近衍射峰发生明显的分裂，表明三方相和四方相共存。其中谱线1为无掺杂的陶瓷的XRD线，可以看出基础配方的锆钛比在50：50与52：48之间。谱线2为掺杂0.15%的XRD线，其锆钛比更接近于52：48，此时材料处于准同型相界[7，8]。其性能也更好，见表1。然而，随着锰含量的增加，锆钛比越来越偏离52：48，各项性能也随之降低。

图6为不同铈含量的掺杂陶瓷的X射线图谱。从图中可以看出，在2θ=45°时，衍射峰有明显的偏移，这表明这时材料从三方相和四方相发生转变。当掺杂量逐渐增加，锆钛比越来越接近准同型相界的比值，但是，掺杂的铈含量上升到0.25%时，却会越来越偏离这个比值。会有第二项杂质焦绿石生成，导致各项性能明显下降。如表2所示。

3.4 扫描电子显微镜图像及分析

图7为不同锰含量的断面SEM图，从图中可以看出，锰有促进陶瓷晶粒长大的作用。随着锰含量的增加，晶粒越来越致密。当锰含量超过0.2%时锰的作用不再明显。当锰含量为0.15%时，晶粒生长很好，瓷体的致密度最高，气孔小，气孔率低，这是因为适量的锰固溶到晶格内部，降低晶粒界面能和晶粒生长的推动力，促进晶粒的生长。但是超过了0.2%，陶瓷无明显的晶界，气孔率高。这是因为过量的锰将会集聚在晶界的位置，严重影响陶瓷的性能。可以得出，与基础配方相比，掺杂0.15%的锰，晶粒生长很好，瓷体的致密度最高，气孔小，气孔率低，陶瓷各项性能较高。

图8为不同铈含量断面的SEM图，可以看出，铈有很强的抑制晶粒生长的作用。随着铈含量的增加，晶粒越来越细小，气孔率越来越低，陶瓷致密度越来越高，但是当铈含量超过固溶量，铈不再对晶粒的生长起作用。可以看出，当铈含量为0.15%时，陶瓷的致密度最高，气孔率最低，晶粒相对较大，因此陶瓷的电学性能比较好。在铈的含量高于固溶量时，陶瓷晶界不再明显，较为模糊。

4 结语

1）由于锰是硬性掺杂，掺杂锰之后导致压电陶瓷的烧结温度降低，降低的程度随着掺杂量的增大而增大；

2）掺杂锰后，压电陶瓷的各项性能呈现先增大后降低的趋势。介电常数比未掺杂时低，但是压电常数和机电耦合系数比未掺杂时的压电陶瓷高，介电损耗较小。当锰的掺杂量为0.15%时，压电陶瓷的电性能最好：tgδ=0.0095；kp=0.634pC/N；d33=611；ε=2523；

3）铈掺杂升高压电陶瓷的烧结温度。在固溶限度的范围内，其掺杂使晶粒减小，促进四方向转变到三方相，使晶体四方度降低；

4）铈的添加总体上可以大幅度提高压电陶瓷的介电常数，但是随着掺杂量的增加也呈现出先增加后减小的规律，同时，压电常数呈现的规律与介电常数的相似，添加铈之后，压电陶瓷的介电损耗整体减小。当铈的掺杂量为0.15%时，压电陶瓷的各项性能达到一个完美的最佳值：tgδ=0.017，kp=0.623，d33=563pC/N，ε=3310；

5）压电陶瓷的配方得到了优化，相对于原配方，压电常数、介电常数和机电耦合系数都有所提升，同时介电损耗降低，压电陶瓷的配方得到了改善，达到了本次实验的目的。

参考文献

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性能的影响[J]. 电子元件与材料， 2005， 24 （8）：31～34.

[3] 孙清池，王立锋，聂强.铬掺杂的PSN-PZN-PZT四元系压电陶

瓷材料的研究[J].材料科学与工艺，2007，15（l）：107～110.

[4] ，李宝山，李国荣，等.硅掺杂PMS-PZT材料的晶界行为

对畴结构和压电性能的影响[J].无机材料学报，2005， 20（3）：

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微观结构和电性能的影响[J].稀有金属，2007，31（2）： 248～252.

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稳定性研究[J].无机材料，2004 ，19（3）：586～592.

Preparation of Alarm Equipment PZT Piezoelectric Ceramics

YANG Gao-feng

（Yulin Energy Group， Yulin 718100）

压电陶瓷篇2

关健词：粉体加工；压电陶瓷；超声换能

1 引言

压电陶瓷是电子功能陶瓷中的一大类材料，它的基本特性是能进行电能与机械能的相互转换，可制成无线电元件、电声元件、超声换能元件、引燃引爆元件等，具有十分广泛的应用领域。

常用的压电陶瓷有钛酸钡系、锆钛酸铅二元系及在二元系中添加第三种ABO3（A表示二价金属离子，B表示四价金属离子或几种离子总和为正四价）型化合物，如：Pb（Mn1/3Nb2/3）O3和Pb（Co1/3Nb2/3）O3等组成的三元系。如果在三元系统上再加入第四种或更多的化合物，可组成四元系或多元系压电陶瓷。

压电陶瓷的主要制备工序有：组成配料、预烧合成、粉体加工、成形、烧成、覆电极、极化、检测等。在压电陶瓷的生产中，每一道工序所用设备、工艺参数对最终产品质量都有很大影响。对粉体加工而言，合成料的粉碎颗粒度及其粒径分布范围对压电陶瓷产品的综合性能影响很大，通常，粉体粉碎粒径小、颗粒分布范围窄对压电陶瓷产品性能有利。

许多压电陶瓷超声换能产品，如超声波水声探测、超声波无损探伤、超声波焊接、超声波雾化等换能元件，都是采用干压成形，成形所用的压电陶瓷造粒粉体的填充性能对成形质量影响很大，理想的干压成形粉体是松装密度高、流动性好、得到的压制坯体和烧成瓷体都具有较高的体积密度。

本文针对压电陶瓷超声雾化换能器生产中的粉体加工制备这一基础环节进行研究，包括合成料的粉碎和干压粉体的造粒，以期获得良好的压电陶瓷粉体制备技术和相应产品。

2 实验条件

（1）本实验的超声换能压电陶瓷是改性的Pb（Mn1/3Nb2/3）O3―PZT三元体系，粉体的合成采用神佳SJJ―17高温箱式电炉。

（2）压电陶瓷合成料采用KR―2球磨机、YQ300振磨机和派勒PHN0.5CE砂磨机三种工艺设备进行粉碎加工。

（3）压电陶瓷粉体造粒采用大川原OPD―8T离心喷雾干燥机进行。

（4）粉体粒度和形貌检测采用欧美克LS900激光粒度分析仪、广光DV―300光学显微镜、荷兰PROX电子显微镜。

（5）粉体的松装密度、流动性采用自制装置检测，流动性用50 g粉体流出容器所用时间（s）来衡量，体积密度用阿基米德原理检测，压电陶瓷性能采用安捷伦4294A分析网络仪检测。

3 实验及结果讨论

3.1 不同粉碎设备对粉料粒径及其分布的影响

（1）实验方案

在球磨罐、振磨料斗和砂磨机料桶中分别放入3 kg压电陶瓷合成料进行粉碎加工，全部采用湿法加工，每隔一段时间取样，测其粒径及其分布，对比粉料粒径D50达到0.5 μm左右时三种设备加工所需的时间和加工后粉料的粒径分布情况。

（2）过程数据（见表1）

（3）数据分析

由实验结果可知，从粉碎效率和粒径分布来看，振磨工艺要好于球磨工艺，砂磨工艺要明显好于球磨和振磨工艺。这与粉碎所用的磨球尺寸和磨球的运动速度和能量有关。通常，磨球越小，研磨作用越大，粉碎越细，粒径分布也越窄。实验中，砂磨所用的氧化锆球径为1.5 mm（1.5 Kg），球磨和振磨所用氧化锆球径为20 mm、15 mm和8 mm混配（7.5 Kg），砂磨的研磨工作表面积要远大于球磨和振磨。砂磨时磨球运转速度为1800 rpm，振磨时磨球的振动速度为600 次/min，球磨时磨球运转速度为65 rpm。因此，砂磨工艺粉碎效率最高，粉体颗粒最细，粒径分布最窄，粉碎质量最好。

3.2 砂磨工艺对粉料粒径及其分布的影响

（1）试验方案

取粗粉碎后的压电陶瓷合成粉体，检测粗粉碎后的粉体粒度分布，记下D50，D90。

按粉 ： 水=68：32的比例化浆搅拌0.5 h，过120目筛网后进行粉碎（分散剂添加量为粉体质量的0.3%）；料浆循环砂磨一次需时大约5 min。

用滴管每隔5 min取3 ～ 4滴浆料进行粒度检测，记下D50，D90；（样品加20 ml水，超声分散3 min），计算出粉碎粒径变化与浆料过机循环圈数的关系。

（2）过程数据

（3）数据分析

从粉碎粒径与循环圈数关系图可以看出，粉体粒径与粉碎循环圈数有关，随着循环圈数的增加，粒径不断减小，当循环圈数≥12.8圈时，D90、D50变化不再明显，呈现动态稳定。

从SEMD片中可以看出，原料粒径接近2 μm，循环12.8圈后在0.8 μm左右波动，与激光粒度测试结果相符。

由本次试验结果可以看出，粉体粒径与粉碎循环圈数有关，在粉碎最初时粒度减小明显，当达到一定循环圈数后，颗粒细度达到极限，不再降低，因此，过度粉碎不仅增加能耗，降低产量，而且对颗粒分布带来不良影响。

3.3 喷雾干燥工艺对粉体颗粒形状、流动性和松装密度的影响

3.3.1聚乙烯醇PVA含量对造粒形貌的影响

（1）试验方案

取一定量的粉碎浆料，分别添加1.0 ～ 1.5%的PVA，PVA含量=PVA固体/（浆料+PVA溶液）；浆料固含量为65%，浆料固含量 = 干粉/（干粉+纯水）；喷雾干燥造粒条件：进风口温度230℃；出风口温度110℃；转速11000 r/min。

用光学显微镜观查喷雾造粒的颗粒形貌，并进行形貌对比。

（2）过程数据

（3）数据分析

从形貌图片可以看出，PVA含量对粉体形貌有一定影响，随着PVA含量的增加，喷雾颗粒尺寸略有增大，当PVA固含量达到1.5%时，粉体颗粒开始出现明显的窝头状（球型结构出现凹陷）。

3.3.2浆料固含量对造粒粉体松装密度、流动性的影响

（1）试验方案

制备三种压电陶瓷浆料，浆料固含量分别为50%、55%、60%，PVA含量为1.2%。

喷雾造粒条件：进风口温度230℃；出风口温度110℃；转速11000 r/min。

对比造粒后粉体松装密度、流出时间（s，50g粉体）。

（2）过程数据

（3）数据分析

粉体的松装密度决定压制成形的压缩比，松装密度高，压制时排气量小，则压缩比小。粉体流动性决定粉体在模具中的填充性，流动性好，有利于模具填料和成形。从实验数据可以看出，浆料固含量对松装密度、流动性有一定影响；固含量高，松装密度低，流动性好。固含量低，喷雾干燥时，相同时间内进水多、进料量少，造粒后粉体粒径偏小，松装密度偏大，粉体流动性差。

3.3.3进风口温度对造粒松装密度、流动性的影响

（1）实验方案

取55%固含量的压电陶瓷粉体浆料，进风口温度210℃、230℃、250℃，出风口温度110℃。PVA含量为1.2%。转速11000 r/min。

对比喷雾造粒后粉体的松装密度、流出时间（s）。

采用光学显微镜观查喷雾造粒粉体的形貌。

（2）过程数据

（3）数据分析

从实验结果可以看出，进风口温度对粉体粒径和填充性能有一定影响，进风口温度低（210℃）时，所得造粒粉体偏细，并且有破碎等粉体形貌出现，粉体含水率偏高，流动性较差。进风口温度高（250℃）时，所得造粒粉体颗粒较大，呈较规整的球状，粉体含水率低，流动性较好。进风口温度的选定，必须与进料速度相匹配，进料速度高，进风口温度应相应偏高。

3.3.4雾化头转速对喷雾造粒粉体松装密度、流动性的影响

（1）实验方案

取55%固含量的压电陶瓷浆料，进风口温度230℃，出风口温度110℃，PVA含量为1.2%。雾化头转速取9000 r/min、11000 r/min、13000 r/min。

对比喷雾造粒所得粉体的松装密度、流出时间（s）。采用光学显微镜观查喷雾造粒粉体的形貌。

（2）过程数据

（3）数据分析

从实验结果看出，雾化头转速会影响粉体的粒径和填充性能。转速过高（13000 r/min），粒径较细，造粒粉体中细颗粒所占比例较大，所得造粒粉体松装密度高，流动性差。转速太低（9000 r/min），雾化浆料颗粒较大，干燥时容易形成窝头状颗粒，球形规整度差，松装密度偏低，且粉体含水率偏高，降低造粒粉体的流动性。因此，不同的浆料，固含量不同，比重不同，要得到好的喷雾造粒粉料，所采用的雾化头转速是不同的。

3.4 造粒粉体粒径对压电陶瓷显微结构的影响

（1）实验方案

取一定质量造粒粉体按

将三种粒径粉体按相同的干压条件（干压密度5.40 ～ 5.45g/cm3）进行干压，并用光学显微镜观查对比干压坯体的表面形貌。

在700℃进行排胶（保温2 h），1280℃进行烧结（保温2 h）。

取烧结后三种粒径对应所得压电陶瓷体进行烧结密度测量。对烧结后三种粒径压电陶瓷体用电子显微镜观查对比瓷体内部的结构。

（2）过程数据

（3）数据分析

从以上实验数据和显微观查结果来看，粒径

因此，在干压成形粉体的制备中，仅通过筛分来减小造粒粉体的粒径分部范围，提高其松装密度和流动性，是片面的，还要综合考虑压制和烧成后陶瓷的致密度。因此，采用粒径

4 结论

（1）旱缣沾珊铣闪喜捎蒙澳セ粉碎，效率高，粉体颗粒细，粒径分部范围窄，更有利于改善压电陶瓷的微观组织结构，提高压电陶瓷材料的机械性能和压电介电性能，对超声波雾化换能元件而言，可降低性能衰减速度达50%，明显延长其使用寿命，由5000h延长至8000h。

（2） 在粉体喷雾干燥造粒中，PVA含量、进风口温度对粉体的形貌有较大的影响，PVA含量过高容易破坏粉体的球型结构；进风口温度过低颗粒容易破碎，造粒粉体流动性差，无法成形；浆料固含量、雾化头转速、进风口温度对粉体粒径有影响，固含量低、转速过高、进风口温度低都会造成造粒过程粉体粒径偏细，粉体松装密度变大，流动性变差。

压电陶瓷篇3

专利号：200620044834.3

一种以压电陶瓷作发动机的点火装置

本实用新型公开了一种以压电陶瓷作发动机的点火装置，旨在提供一种结构简单、连结可靠、缩短电流导线、成本低廉、节约有色金属和稀有金属材料、灵敏度高、使用寿命长的发动机点火装置。本实用新型包括分电外壳、点火提前装置、高压导线、火花塞、传动轴、转动件，设有压电陶瓷、击压件、产能件、储能件，所述压电陶瓷两电极端面分别通过金属壳体和高压导线与火花塞的正负电极对电连接，在压电陶瓷一个端面的一边设置击压件，击压件分别和转动件及产能件机械连接，击压件上装有储能件。本实用新型适用于各种汽油发动机的点火之用。

专利号：200620101994.7

水洗除尘器

水洗除尘器，属于工业烟气粉尘等含尘烟气的环保除尘设备领域。适用于建筑陶瓷、高压电瓷、冶金材料等行业中的喷雾干燥塔和冲天炉等设备的尾气除尘。包括壳体、壳体顶部的烟囱、供排水管路、含尘烟气进口管路，其特征在于：壳体上部设有三层喷淋净化装置，三层净化装置与供水管路相连，壳体一侧连接含尘烟气进口管路，壳体另一侧为排水管路。本水洗除尘器具有除尘效率高、效果好，排放的烟气达到了国家大气污染物综合排放标准；运行成本低、耐高温气体、使用寿命长；结构简单、节约水量，水可以重复使用，无二次污染等优点。

专利号：200620088659.8

夜光陶瓷地标

为了解决地标不耐磨、易损坏的问题，本实用新型的夜光陶瓷地标，为一陶瓷板，陶瓷板上面有一层荧光陶瓷釉料的指示标志，形成了带有指示标志的陶瓷地砖。与其它地砖一起铺设在地面，带有指示标志的陶瓷地砖就可以有效显示标志；与其它瓷砖一样耐磨，不会损坏。既可以是荧光陶瓷釉料与陶瓷板上面之间带有指示标志的图案层，也可以是陶瓷板上面陶瓷釉料空间处有荧光陶瓷釉料指示标志的图案层，或者是陶瓷板上面有一种颜色的荧光陶瓷釉料空间处有另一种颜色荧光陶瓷釉料指示标志的图案层。

专利号：200620168558.1

陶瓷双列封装集成电路老化试验插座

本实用新型涉及一种微电子元器件老化测试装置，尤其是能对双列封装集成电路元器件可靠性进行高温老化试验和测试的插座。它是按照24线双列型的结构设计和尺寸要求，将插座设计成三大组成部分，即插座体、接触件和锁紧装置。插座体由座、盖组成，选用进口的耐高温型(PPS)特种高温工程材料，以高温注塑成形工艺技术制成插座本体，用于被试器件的定位安装；接触件采用由中心对称的12对24线1.27mm细节距、厚度0.4mm镀金簧片以纵向排列、自动锁紧和零插拔力结构安装于插座体的座中。锁紧装置由滑块、手柄组成。当手柄受力向下翻转90°时，即使滑块产生位移使接触件张开。插入被试器件后，手柄受力向上翻转90°，接触件复位，自动锁紧被试器件，通电后进行高温老化试验和性能测试。

专利号：200620107031.8

陶瓷电饭锅发热盘

压电陶瓷篇4

[关键词] 牙周病；磁伸缩洁牙机；压电陶瓷洁牙机；表面光洁度；牙敏感

[中图分类号] R781.05 [文献标识码] A [文章编号] 1674-0742（2014）11（a）-0046-03

牙周病是口腔疾病中最常见的疾病之一。由于人们对牙周病的危害性认识不足，加上传统治疗方法在治疗过程中产生的酸痛和不适现象，以及牙周病患者对此产生的恐惧心理，致使牙周病患者返诊、就诊率低，牙周病病情逐渐加重，最终导致牙齿脱落。为探索减轻牙周病患者治疗过程中的痛苦，提高治疗成功率，该研究选择离体牙以及在该院2013年11月―2014年6月期间就诊、确诊为牙周病的患者，用磁伸缩洁牙机和压电式超声洁牙机进行龈上洁治、龈下刮治和根面平整。比较两组洁治的效率、舒适度以及牙面光洁度。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

所有离体牙均来自该院门诊因牙周病松动无法保留的拔除牙（患者知情同意），。拔除后。保存在4%麝香草酚溶液（分析纯，西陇化工股份有限公司）中备用。

临床病例来自该科门诊的牙周病患者共64例（患者知情同意），均无装心脏起搏器，其中男31例，女33例。年龄最大78岁，最小12岁。牙石指数为1的12例，牙石指数为2的27例，牙石指数为3的25例。两组患者在性别、年龄、受教育程度、疾病严重情况等方面差异无统计学意义（P>0.05）。

磁伸缩超声洁牙机采用深圳市邦沃科技有限公司生产的邦沃牙周根管治疗仪DU─11A。其工作频率：42 000 Hz，振幅10～20微米。工作尖材质：钛合金。工作尖的运动方式：三维环形振动。

压电陶瓷超声洁牙机采用桂林市啄木鸟医疗器械有限公司生产的啄木鸟洁牙机UDS-J。其工作频率30 000±3 000 Hz。振幅30～50微米。工作尖材质：不锈钢。工作尖的运动方式：线性运动。

1.2 方法

在患者知情同意的前提下，将收集的离体牙64颗，按照配伍设计原则，将配伍好的牙齿单纯随机分为实验组和对照组，每组32颗，其中前牙12颗，前磨牙8颗，磨牙12颗。实验组用磁伸缩洁牙机洁治，功率强度在3～4之间；对照组用压电陶瓷洁牙机洁治，功率强度同样在3～4之间。由2个工作10年以上的医师交叉对离体牙进行洁治，同时配2名助手与医师随机组合，用秒表计时器记录洁治所用时间。

随机从对实验组和对照组中取一洁治好的配伍组离体牙，保存于4%麝香草酚溶液中，送厦门大学生物实验室进行扫描电子显微镜（荷兰飞利浦公司生产的XL30ESEM-TMP环境扫描电镜）检测，放大倍数分别为1 000倍、2 000倍、5 000倍、10 000倍。

临床试验：在患者知情同意的前提下，对2013年11月―2014年6月在该科就诊的洁牙患者64例随机分为试验组和对照组，每组32例。其中试验组男16个，女16个；简化牙石指数（CI-S）计分为1的患者6例，计分为2的患者12例，计分为3的患者14例，年龄最大65岁，最小12岁；对照组男15例，女17例，CI-S计分为1的患者6例，计分为2的患者15例，计分为3的患者11例，年龄最大78岁，最小21岁。试验组用磁伸缩洁牙机全口洁治，功率强度在3～4之间，对照组用压电陶瓷洁牙机全口洁治，功率强度在4～5之间，同时由助手用秒表计时器记录全口洁治所用时间，并记录术中及术后一周患者的牙敏感情况（术后牙敏感由专人每天电话向患者了解并记录）。牙敏感以酸痛为标准。

2 结果

实验组32颗离体牙洁治合计用时88 min11 s，对照组32颗离体牙洁治合计用时112 min48 s。实验组比对照组总用时少24 min37 s。实验组离体牙洁治的工作效率高于对照组，差异有统计学意义（P

通过扫描电子显微镜（荷兰飞利浦公司生产的XL30ESEM-TMP环境扫描电镜）放大1 000倍、2 000倍、5 000倍、10 000倍检测，结果见附图1-附图8。观察实验组放大10 000倍以后牙表面干净、光滑、平整。不需要抛光。对照组放大10 000倍以后牙表面留有少量牙石、表面粗糙有划痕、不平整。需要抛光。实验组的表面光洁度好于对照组。

临床试验结果，试验组每位患者全口洁治平均用时57 min，对照组每位患者全口洁治平均用时87 min。实验组每位患者全口洁治比对照组少30 min。临床工作效率实验组高于对照组。

临床试验组与对照组洁治术中、术后一周内患者牙敏感比较结果。其中牙敏感人数为术中及术后一周总和。见表1。

表1 实验组与对照组牙敏感比较

经χ2检验，χ2=4.083，P

3 讨论

该研究在体外实验中发现实验组采用的磁致伸缩洁牙机其工作频率高，振幅小。工作尖圆形材质较软。工作尖的运动方式为三维环形振动。工作时手拿离体牙没有震动感觉；工作尖与牙表面呈面的接触，呈环形振动，去除牙石和色素速度比较快、表面比较干净；在前磨牙近远中凹面处及磨牙根分叉也容易进入清洁。加大工作尖压力时可明显看到工作尖磨损而牙表面不划痕，通过扫描电子显微镜检测放大10 000倍观察证实（见附图8），牙洁治后表面光滑，不需要抛光。因此在临床工作中应尽量轻力，避免工作尖损伤。耗材损失。对照组采用压电陶瓷洁牙机其工作尖有刃材质较硬，工作尖的运动方式为线性运动。工作时手拿离体牙有震动感；工作尖与牙面平行在接触牙石的下方来回移动多次，去除牙色素速度慢；在前磨牙近远中凹面处及磨牙根分叉不容易进入；加大工作尖压力容易划痕、洁治后牙面较粗糙（见附图7），必须要抛光。因此在临床工作中应尽量轻力，避免牙损伤。

在临床试验中。实验组采用磁致伸缩洁牙机，对照组采用压电陶瓷洁牙机。该研究观察到在洁治过程中实验组的病人都比较配合，要求休息次数少时间短。感觉牙震动小、声音比较柔和。洁治后感觉牙表面光滑，舒适度好（尤其是有用压电陶瓷洁牙机洁治过的病人）。而对照组的病人在洁治过程中要求休息次数多时间长（找各种借口拖延时间）。感觉牙震动大、声音比较刺耳。工作时间长产热，不舒服。洁治后感觉牙表面粗糙，都要抛光处理，因此增加了工作时间。

体外实验离体牙洁治后，通过电镜扫描放大1 000倍、2 000倍、5 000倍、10 000倍观察牙表面见附图1-8。实验组牙表面干净、光滑、平整。不需要抛光。对照组牙表面留有少量牙石、表面粗糙有划痕、不平整。需要抛光。实验组牙表面光洁度明显优于对照组。

由于实验组采用的磁致伸缩洁牙机其工作频率高，振幅小。工作尖材质较软。工作尖的运动方式为三维环形振动，因此其工作效率高，对牙不损伤，病人感觉舒适度好。适于在临床推广应用。

[参考文献]

[1] 孟焕新.牙周病学[M].3版.北京：人民卫生出版社，2008：213-216.

[2] 飞.超声在牙周病防治中的应用[J].国际口腔医学杂志，2013，40（4）：473-475.

[3] 刘英志，陈琳，陈东，等.Vector牙周治疗仪在临床应用中的评价[J].口腔医学，2007，27（11）：604-606.

[4] 付亢，邓雨泉，宁杨.Vector牙周治疗仪及其临床应用[J].中华口腔医学研究杂志：电子版，2008，2（5）：63.

压电陶瓷篇5

关于压电陶瓷变压器的研究始于20世纪50年代。美国G．E．Motorola Zenith公司的Rosen在1956年阐述了压电陶瓷变压器的基本工作原理，并成功地制备出长条形单片压电陶瓷变压器。但由于这种单片变压器使用的是压电性能较差的BaTiO3陶瓷材料，加上工艺不完善，升压比很低，成本又很高，故当时没有引起人们的重视。后来，随着PZT系、三元系和四元系等压电陶瓷材料的陆续出现，在20世纪70年代末和80年代初，压电陶瓷变压器开始进入实用化。从20世纪90年代末期开始，压电陶瓷变压器得到了蓬勃发展和比较广泛的应用。

1 压电陶瓷变压器的基本结构及工作原理

压电蜂鸣器和压电点火棒是人们较熟悉的两种压电陶瓷产品。压电蜂鸣器是利用压电陶瓷的逆压电效应工作的，给其加上电信号，压电陶瓷将产生振动而发出声音；压电点火棒是利用压电陶瓷的正压电效应工作的，给其加上机械压力，在点火棒两端即有高压产生。这两种器件的能量转换形式是电能与机械能之间的单向转换，而压电陶瓷变压器则是在同一压电陶瓷上同时利用正和逆的压电效应来进行工作的，即经过电能机械能和机械能电能的两次能量变换。压电陶瓷变压器输入端和输出端的振动模式是不同的，因此压电陶瓷变压器实际上是一种特殊的压电陶瓷换能振子。

压电陶瓷变压器按其形状、电极和极化方向不同而有各种结构，其中最简单和最为常用的是Rosen型单层长条形结构，如图1所示。

由该图可知，压电陶瓷变压器由两部分组成，其中左半部分的上下两面都有烧渗的银电极，沿厚度(即从上到下)方向极化，作为输入端，这部分称为驱动部分；右半部分的端头烧渗了银电极，沿长度方向(即从左到右)极化，作为输出端，这部分称为发电部分。当交变电压Uin加到压电陶瓷变压器的输入端时，只要交变电压频率与压电陶瓷的谐振频率一致，就会通过逆压电效应使变压器产生沿长度方向上的伸缩振动，使输入的电能转化为机械能；而发电部分通过正压电效应使机械能转换为电能，产生电压输出。实际上，压电陶瓷的左半部分相当于蜂鸣器，右半部分则类似于点火棒。图1所示的压电变压器的长度大于厚度，如果输入端为低阻抗，输出端为高阻抗，则为升压型变压器。这种变压器在几伏或几十伏的输入电压下，可以产生数千伏的输出。在空载状态时，压电变压器的开路升压比N为

当材料一定时，Qm、k31和k33均为常数，压电变压器的变压比N仅由L和t之比决定。由于QmL/t可以很大，因此可以制作升压比足够大的压电陶瓷变压器。

利用与图1所示的Rosen变压器相似的结构，可以制备如图2所示的压电陶瓷降压变压器。这种降压变压器是将图1中所示的发电部分作为驱动部分，将驱动部分作为发电部分。通过这种变换，发电部分的输入阻抗大于驱动部分的输出阻抗，致使输出电压降低，电流增加。

压电陶瓷变压器除了利用横向振动模式的器件结构形式外，还可利用径向振动、厚度振动、弯曲振动等振动模式来设计和制造其他形式的压电变压器。利用厚度振动模式和径向振动模式，同样可以设计降压或自耦降压压电陶瓷变压器。

压电陶瓷材料是一种脆性材料。为保障压电陶瓷变压器的机械强度，陶瓷片不能做得太长或太薄，因此限制了升压比的提高。为了提高升压比，人们将多层片式电容器( MLCC)的成熟工艺移植到压电陶瓷变压器的制备中，于是在20世纪90年代末，多层独石型和片式压电陶瓷变压器陆续被推向市场。

图3所示为多层片式陶瓷结构示意。这种叠层结构中的相邻两层陶瓷在厚度方向上的极化方向是相反的，各内电极间采用叉指方式交替地连接。在多层压电陶瓷的总厚度与单片内电极 压电陶瓷的厚度相同的情况下，与单片压电陶瓷相比，N层压电陶瓷的等效压电系数(d33)则提高3N倍，电流量增加N2倍，电压将下降N倍（因陶瓷承受的电场相同）。将这种陶 瓷结构用于压电陶瓷变压器的驱动和发电部分，可以通过陶瓷层数来改变变压器的输入和输 出阻抗，从而改变变压比和电流比。

2 压电陶瓷变压器的特性

压电陶瓷变压器的电特性参数有输出功率（功率密度通常为15～20W/cm3）、输入／输 出电压、工作频率、负载阻抗、功率转换效率、器件尺寸和工作温度（通常低于60℃）等。

压电陶瓷变压器具有以下一般特性：

(1)压电陶瓷变压器输出电压的高低与频率直接相关，其输出电压只有在谐振频率附近（fr±lkHz内）才达到最大值；若偏离谐振频率，电压下降的幅度就很大。这是压电陶瓷变压器的重要特性，它与线绕变压器不同，不能在较宽的频率范围内工作。压电陶瓷变压器的、谐振频率会随温度的变化而变化，当环境温度发生变化或变压器工作时因自身机械和介质损耗而发热时，都将引起谐振频率的漂移。当用固定信号激励时，谐振频率的漂移会引起输入电压的变化，从而影响高压电源的稳定工作。因此，在应用中，相应的驱动电路必须具有频率自反馈跟踪能力，方能使变压器始终处于最佳工作状态。

(2)压电陶瓷变压器在输入电压一定时，输出电压随负载阻抗的减小而降低。这是由于压电陶瓷变压器的输入阻抗较大（约十几兆欧至数万兆欧）而引起的。因此，在使用压电陶瓷变压器升压的高压电源中，当负载变化后，变压器的输出电压变化较大，即它们的压电调整率差，这时必须在电路中采取补偿措施，以保证电源具有稳定的输出电压。

(3) 一般的线绕变压器的输入阻抗与负载阻抗是成正比的，而压电陶瓷变压器则相反，当减小其负载阻抗时，输入阻抗反而增大。这种输入阻抗与负载阻抗的特殊关系，在压电陶瓷变压器作为高压电源时极为重要。因为当负载短路时，压电陶瓷变压器会自动断电而不被烧毁，这是压电陶瓷变压器的一个优良特点。

(4)压电陶瓷变压器的安装固定与配置对正确使用很重要。压电陶瓷变压器有半波模和全波模两种安装状态，如图4所示。

在固定陶瓷片时，支撑点必须选定在振动位移为零的地方，否则会严重影响升压比和转换效 率。半波模谐振的支撑点应在压电陶瓷片的中间，全波模谐振的支撑点应在陶瓷片的1/4处。

3 压电陶瓷变压器的特点

压电陶瓷变压器与传统绕线型变压器比较，具有以下特点和优点：

(1)体积小，质量轻，器件几何形状呈超薄(厚度小于4mm)扁平结构，适宜片式化。同时，可根据实际需要制成长度和宽度振动模式的长方体压电变压器及径向振动的圆柱体压电变压器等。

(2)采用阻燃性压电陶瓷制成，不需要铜漆包线和磁心，没有磁饱和现象，不怕潮湿，不怕短路烧毁，安全性好。

(3)工作时是以高频振动的压电方式来实现能量的转换和传输的，不会产生也不受来自外界的电磁干扰。

(4)能量转换效率高，一般可达90％以上，最高可达98％。

(5)输出标准正弦波电压，尤其适用于驱动快速启动的冷阴极荧光灯(CCFL)。

(6)对于低阻负载具有准恒流输出特性，不会产生反峰电压，能对功率放大器起保护作用。

压电陶瓷变压器尽管有许多优点，但也存在一些不足之处，具体表现为：

(1)输出功率较小，单层器件输出功率一般仅为1～2W，多层器件输出功率可达30W。目前成熟产品的输出功率在10W之内，仅适用于小功率和高压小电流领域。

(2)在应用中的配套电路比较复杂，对使用成本和系统可靠性都造成一定影响。

(3)压电陶瓷变压器有一定的谐振频率，当工作频率低于谐振频率时，器件呈电容特性；高于谐振频率时，器件呈电感特性；只有在谐振频率附近时，器件才表现为电阻特性。因此，陶瓷变压器的工作频率受谐振频率的限制，工作带宽较窄，而电磁式变压器不受带宽限制，工作频率范围相对较宽。

4 压电陶瓷变压器的应用及其驱动电路

(1)应用领域

压电陶瓷变压器适用于高电压、小电流和较低功率的电子仪器和设备中，符合电子产品小型化、轻量化、薄型化、高效化及高可靠等方面的要求。全球信息产业日新月异，对压电陶瓷变压器提出了巨大的市场需求。

目前，压电陶瓷变压器主要用于电压升压和降压两个方面。压电陶瓷升压变压器的主要应用领域有冷阴极荧光灯驱动电路、液晶显示器、小功率激光管、电子警棍、负离子发生器、臭氧发生器、静电喷漆、静电除尘、静电复印机、扫描电子显微镜等高压发生装置中；降压型压电陶瓷变压器主要用于各种小型AC/DC和DC/DC模块电源、手提充电器和手机、摄像机等便携式产品的AC/DC适配器。从目前的情况看，压电陶瓷降压变压器的发展和应用滞后于压电陶瓷升压变压器。

(2)基本驱动电路

在20世纪90年代中后期之前，人们利用当时现有的资源，大多采用开关电源通用PWM控制器IC再附加电路来驱动压电陶瓷变压器。后来随着压电陶瓷变压器的迅速发展和日益广泛的应用，使世界各大半导体公司看到了商机．纷纷开发并推出了压电陶瓷变压器专用驱动IC。这些IC具有较宽的输入电压范围，能自动完成频率扫描和跟踪，以使压电变压器工作在准谐振状态。此类驱动IC有很多，如HLMM936、UCC3976、UCC3977和DIT8545等。

压电陶瓷变压器的驱动电路有单开关单端驱动方式、关推挽和半桥驱动方式及四开关全桥驱动方式等几种，其中单开关电路拓扑仅适用于驱动小功率压电陶瓷变压器，电路结构比较简单。

1)高压电源用单端驱动电路。图5所示为高压电源电路。该电路是一种DC/DC升压变换器拓扑，压电陶瓷变压器TC用作升压转换器件。控制器IC的振荡器频率能跟踪TC的谐振频率，IC的输出PWM信号驱动互补配置的晶体管VT1和VT2。当IC输出高电平时，VT1导通，UCC经限流电阻R和VT1对MOSFET (VT3)的栅极电容Cgs充电。当VT3、栅极电压达到开启电平时，VT3导通，电流通过电感器L使其储存能量。当IC输出低电平时，VT1截止，VT2导通，VT3截止。在VT3截止时，在L中产生反电势加至TC的输入端，脉冲幅度为UCC的2倍左右。TC输出端上产生的高频正弦波电压经VD1、VD2和电容器C整流滤波，输出一个DC高压(约3000V)。Ra、Rb为取样电阻分压器，在Rb上的采样信号反馈到IC，使高压输出稳定在设定值上。TC为KH3005型压电陶瓷变压器，尺寸为30mm×5mm×2.6mm，额定输出功率为3.5W，谐振频率为55kHz，输入电容为180pF，输出电容为26pF。

表1列出了MPT系列压电陶瓷变压器的尺寸与参数，供选用时参考。

压电陶瓷篇6

2010年记者在市场中看到了基于养生概念的陶瓷内胆的电压力锅。陶瓷锅胆表面不使用涂层，避开了消费者对涂层安全的顾虑。因不管是什么样的涂层都可能存有脱落的风险，只是时间早与晚的问题。陶瓷内胆的电压力锅比较重，但煮饭的味道，效果会比普通的锅胆好一些。记者从推出此产品的爱多公司了解，陶瓷内胆是引进了中国陶瓷传统制造工艺，经过1300℃高温烧制，不含铅，镉重金属。内胆表面釉质层经过高温固化，釉质层主要成分为二氧化硅与玻璃成分类似，无化学涂层，硬度超过钢铁，可以直接用钢丝球擦洗。在500℃高温干烧不炸裂，遇冷热水交换，完全避免冷热冲击造成内胆破裂，可以承受350kpa压力。(压力锅最大工作压力90kpa)陶瓷锅胆的吸水率比较低，只有0.21～0.29％，瓷质密度更高，避免渗漏可能。

陶瓷还可以发射8～14微米远红外线，这个波段的远红外线被称为“生命光波”，可以活化水分子，把普通水中的大水分子团通过共振作用变为小水分子团，更易于人体吸收。用活化水烹饪食物去油腻，开胃助消化、平衡酸碱度，具有促进新陈代谢和排毒作用，不仅美味可口，而且促进营养吸收达到食疗养生作用。与金属内胆相比，陶瓷锅胆能让食物保持原汁原味，避免食物发生化学反应，隔夜汤汁保鲜不变质。而且陶瓷电压力锅煮饭口感非常好，主要是得益于陶瓷的优良保温效果。因此，陶瓷内胆的电压力锅上市打出的是养生牌。但陶瓷电压力锅的原材料成本比普通电压力锅要高约50元以左右，市场售价较高。爱多经过一年的试销主要是在印证产品的可行性，通过一年的试销，马上实现很大的销量并不现实，虽然目前销量不大，但市场反响不错，前景比较好。

早期市场中就有紫砂的电压力锅，此陶瓷内胆的压力锅与紫砂内胆的电压力锅是两材质的产品。陶是陶，瓷是瓷，紫砂是紫砂。China一瓷器。世界通过瓷器认识到中国，“白如玉，明如镜、薄如纸，声如磬”是千年瓷都“景德镇”精湛工艺的经典写照。有很多消费者对陶瓷和紫砂认识较少，经常混为一谈陶瓷与紫砂是完全不同两类物质，紫砂是种矿物，更适合用于茶具，而日用陶瓷应用范围就广泛得多。

陶瓷是“陶器”和“瓷器”的总称，“陶器”一般在900℃烧制而成，最常见的是砂锅，主要缺陷是易碎，易渗水以及可能含有铅、镉重金属问题。紫砂属于陶器，它的烧制温度不能超过1000℃以上，否则，如果是真的紫砂它的微量元素会被破坏掉。而瓷器一般在1000～1300℃以上烧制而成，瓷质密度高、不吸水渗水。耐腐蚀稳定性高。景德镇陶瓷闻名世界，各种高档陶瓷餐具备受国内外青睐。不过景德镇“陶瓷锅具”却是鲜为人知，陶瓷锅具与金属锅具相比在口味，营养、保鲜方面更胜一筹，陶瓷锅具不仅外观精美，而且能够耐高温、耐冷热冲击不炸裂，因此陶瓷锅具价值不菲。

压电陶瓷篇7

公开号：CN205316979U

一种尾气脱硫、脱硝、除尘一体化

处理工艺

本发明涉及一种尾气脱硫、脱硝、除尘一体化处理工艺，步骤如下：将烟气从合适温度段引入一体化触媒陶瓷滤筒装置；一体化触媒陶瓷滤筒装置设置反吹清灰装置；脱硫剂和脱硝剂在尾气进入一体化触媒陶瓷滤筒装置前注入；一体化触媒陶瓷滤筒装置前需设置烟气混合装置；处理达标的烟气通过增压风机进入能量回收系统回收热量，并最终排入烟囱；所述的合适温度段280～420 ℃。该工艺具有系统稳定可靠、维护工作量小、产品使用寿命长、装置运营成本低和装置占地面积小等优点；流入余热锅炉的烟气为洁净烟气从而使能量回收装置的换热效率和使用寿命大幅度提升，带来了巨大的经济效益。

公开号：CN105664717A

一种基于压电陶瓷的风力发电装置

本发明涉及一种风力发电装置，具体地说，是一种基于压电陶瓷的风力发电装置，可以将风能转化成电能，由外部框架和内部支架构成，内部支架上设置有转盘曲轴组，转盘曲轴组连接有曲柄连杆，曲柄连杆的端部固定连接有撞击重物，外部框架内部设置有压电陶瓷元件，撞击重物与压电陶瓷元件有面接触，外部框架外部设置有叶片，叶片通过转轴连接到主动齿轮上，主动齿轮与转盘曲轴组上的从动齿轮相互啮合，本发明巧妙地将风能转换成电能，可以利用用之不竭的风力进行发电，节能环保，同时，本发明结构简单，装置成本低，发电效率高，对新能源发电做出了创新。

公开号：CN105626384A

一种陶瓷发热取暖器

本实用新型属于制热设备技术领域且公开了一种陶瓷发热取暖器，包括壳体，所述壳体内部设有工作内壳以及工作内壳内部设有陶瓷发热体，所述陶瓷发热体与工作内壳固定连接，所述工作内壳外侧设有风出口以及风出口外侧设有导风罩，所述导风罩与工作内壳固定连接，所述壳体内部设有微型风机，所述微型风机一侧设有出风口，所述出风口设置在工作内壳一侧，所述出风口两侧均设有挡板，所述工作内壳和挡板内壁均设有纳米银涂料，所述陶瓷发热体内部设有电热丝。本实用新型设计合理，使用方便，可以实现该陶瓷发热取暖器的自动控温工作，同时可避免需布置用电线路使用的使用麻烦，便于人们在户外的使用。

公开号：CN205299709U

介孔氧化铝陶瓷的制备方法

压电陶瓷篇8

关健词：环保；耐磨；锆刚玉；陶瓷刀具

1 引言

随着国家电力事业的繁荣和发展，高压电瓷材料已经成为高压输变线路的重要组成部分，同时也对高压电瓷生产过程中的等静压干法工艺提出了更高的要求。由于等静压干法成型的的高压电瓷坯件具有高密度、高强度的性能，因此要想提高电瓷生产中干法成型的合格率，采用优质耐磨环保的陶瓷刀具尤为重要，基于当前高压电瓷生产中使用的高强耐磨铬刚玉陶瓷刀会对环境造成一定程度的污染这一状况，笔者提出了用环保型材料氧化锆代替氧化铬，研制出既能符合现代绿色、环保理念，又具有高强使用性能，且耐磨的锆刚玉陶瓷刀[1]。

2 试验原料与内容

2.1原料

原料作为产品的基础，是至关重要的。 本试验所采用的主要原料有煅烧氧化铝粉、氧化锆、苏州高岭土、烧滑石，其理化指标如表1所示。

所使用的外加剂有三聚磷酸钠，减水剂，悬浮剂，分散剂等。

2.2试验内容

2.2.1锆刚玉陶瓷刀具的制备工艺流程

（1）配料和球磨

锆质刚玉陶瓷刀所使用的原料有氧化铝粉60～65%、氧化锆30～40%、苏州土3～5%，烧滑石粉2 ～ 3%，减水剂0.3%，悬浮剂0.3%，分散剂0.3%。具体操作步骤是：按照配方比例准确的称取5 kg原料，装入容积为8 L的聚氨酯球磨罐，加入稀释剂、助磨剂。为了防止研磨时所用原料受到污染，本实验选用的研磨球石是锆刚玉材质。其中，料： 球石： 水=2.2：4：1，将球磨罐密封好，放置到转速为120 r/min的球磨架上球磨25h以上。要求出磨时料浆的细度达到万孔筛筛余1 ～ 2%为宜，出磨后立即进行除铁，然后将陶瓷泥浆陈腐72 h以上，使泥浆性能达到稳定。由于陈腐后的泥浆中仍然含有气体，容易导致注件组织结构不均匀，表面不光滑和生坯强度低，所以泥浆在陈腐后、使用前再进行抽真空处理，以提高刚玉陶瓷半成品的品质。

（2）注浆

本实验采用的注浆成型方法为实心注浆。为了防止注浆成型的陶瓷刀具出现分层，斑点，圈纹等缺陷，注浆要缓慢进行，不能出现冲击，并且每次注浆的时间间隔不能太久，应控制在5～8 min。当注入的陶瓷泥浆中有部分水分被石膏模型吸收，模具注浆口和坯体出现分离时，即可开模，小心地取出坯体放到平整的垫板上，在室温下进行自然干燥。

（3）低温素烧

由于等静压成型所使用的陶瓷刀具要求刀刃必须锋利，但注浆成型自然干燥的陶瓷刀具生坯不具有可以修整的强度。为此，必须在800～900℃进行素烧。素烧后的陶瓷刀具坯体强度有显著的提高，这样可以降低陶瓷刀具坯体修整时的破损率，也能够根据使用的要求磨出锋利的刀刃。

（4）修整

将素烧过的坯体进行分检，将工作部位无裂纹和破损的刀坯进行修整。修刀包括粗修和精修两步。

粗磨：首先，将刀坯进行粗磨，再用120目的砂纸把用于和刀柄连接的底面部分磨平；其次，把刀具的工作面平放在砂纸上，轻轻磨平；最后，使用长2 cm，宽1 cm的120目砂纸将刀具在使用过程中能够阻挡灰尘的部分打磨光滑，以减少修坯机在工作过程中对粉尘的吸附，也减少使用过程的摩擦阻力。

精磨：当粗修结束后，在用350目砂纸对除和刀柄粘接的部位以外的地方进行抛光，以确保烧成后的刀刃能锋利耐用。

（5）高温烧结

烧制锆刚玉陶瓷刀的电炉，应选择额定温度为1710℃的硅钼棒电炉。在电炉内铺好重结晶碳化硅板，将修整好的刀具的粘接面向下整齐的摆放在碳化硅板上烧制。在摆放时，不要太靠近硅钼棒，以防过烧[2]。

合理的烧成制度是保证产品质量的关键因素。经过多次试验确定最高烧成温度为1650℃，在达到最高烧成温度以后保温2.5 h，并且根据原料和工艺的特点，确定出烧成曲线，见图1。

2.2.2锆刚玉陶瓷刀具产品的理化性能

该产品经江西某高压电瓷生产企业试用，确实比目前电瓷生产中广泛应用的铬质刚玉陶瓷刀具有更好的效果，它的使用性能也超过了国内很多同类产品的水平。利用此方法研制出的锆刚玉陶瓷刀具有较强的使用性能，以及很好的耐磨性，更重要的是刚玉无毒无害，与铬刚玉相比它更环保，不会对人体和环境造成危害。[3]

3 结果讨论与分析

（1）原料的纯度

高纯的氧化铝粉和氧化锆粉是作为制作锆质陶瓷刀具的基础[4]，优质高纯的原料中杂质的总和不大于0.5%。起粘结作用的苏州高岭土也是杂质含量低，使用性能较好的优质黏土。优质的原料从根本上提高了陶瓷刀具的使用性能。

（2）泥浆的细度

实验证明，采用湿法球磨工艺，料：球：水=2.2：4：1，球磨25 h左右，出磨平均细度为3 ～ 5 μm。

（3）除铁的作用

由于高压电瓷中铁是有害杂质，用于注浆成型的陶瓷泥浆必须除铁，同时，除铁也能有效的减少色斑。

（4）低温素烧

低温素烧是陶瓷刀具制作过程中必不可少的一道工序。注浆成型的刀具坯体在空气中自然干燥后会具有一定的强度，但是这种强度不足以达到可以在修整打磨时不破损的程度。为了便于修整，需要将干燥后的刀具坯体在电炉中进行低温素烧，从而提高坯体的强度[5]。因此采用低温素烧是提高陶瓷刀具坯体强度的重要方法，这样可以提高刀具成品合格率，也可以制作出锋利耐磨的刀具。

（5）烧成温度与保温时间

高温烧结和保温时间是保证产品的耐磨性，提高其使用性能的又一个关键因素，在烧制前必须确定好最高烧成温度，保温时间和合理的升温曲线。在本产品的烧制过程中有三个温度点特别需要注意：1）1000℃以下，坯料中粘结剂完全挥发，要缓慢升温；2）1420℃，线收缩下降，化学反应上升为主要过程，需要加长保温时间；3）1520℃反应趋于完成，体积收缩大于体积膨胀，形成以致密化为主的过程[6]。严格按照烧成曲线进行烧制，升温不要过快，否则会导致晶体生长异常，从而影响刀具的使用性能。

4 结语

通过大量实验证明以高纯氧化铝粉、二氧化锆、优质粘土为原料，生产绿色环保、高强耐磨陶瓷刀具的方法是切实可行的。该陶瓷刀具能够在高压电瓷生坯件加工修整过程中大大减少换刀次数、提高工作效率，同时也能提高成品坯件表面的的光滑度，为后续的施釉工作的顺利进行打下良好的基础，但本陶瓷刀具制作方法在实际的生产使用过程中还需要不断的完善。

参考文献

[1] 胡利明，氧化锆及氧化锆陶瓷[J].工业陶瓷，1991（4）.

[2] 尹衍升， 李嘉. 氧化锆陶瓷及其复合材料[M]. 化学工业出版社， 2004.

[3] 张淑玲，郑召忠等，高性能铬质刚玉陶瓷刀具的研制[J].佛山陶瓷2013（1）：18-20.

[4] 程开甲， 程漱玉. 论材料科学的理论基础[J]. 材料科学与工程学报， 1998（1）：12-20.

压电陶瓷篇9

关键词：AZO；导电粉；半导化；防静电；陶瓷

1 前言

随着航空航天、电子、医药、信息等国家战略工业的迅猛发展，人们的生产生活环境对防静电（静电击穿和灰尘控制）、电磁屏蔽功能的要求越来越高。常用的防静电方法为将导电粉体添加到基材中达到消除静电的效果，基体材料主要有橡胶、塑料、涂料、纺织品、陶瓷等。防静电陶瓷是作为对传统陶瓷进行防静电功能化开发后得到的一种新型陶瓷材料，具有永久、稳定、防火、耐磨、耐酸碱腐蚀、耐高温（达1200℃）、生态环保、发尘量小等特点，彻底解决了普通HPL和PVC防静电有机材料的易燃、易磨损、变形、断裂、不易清理等问题，可广泛用于航空航天、医院以及国防军事重地等领域。

目前市场上的防静电陶瓷砖主要以釉面导电瓷砖和通体导电仿古砖为代表，这两类防静电陶瓷砖都是以导电氧化锡（ATO）为导电材料。由于ATO为深蓝色，用其所制备的防静电陶瓷的颜色较深，限制了陶瓷砖装饰功能的发挥，并且价格昂贵，从而影响了防静电陶瓷的应用和市场推广。要制备便于装饰的浅色防静电陶瓷砖就必须使用耐高温的浅色无机导电材料。

氧化锌（ZnO）是一种常用的化工产品，白色或乳白色，价格不贵，在陶瓷色釉料、压敏陶瓷、压电陶瓷、导电陶瓷等领域被大量使用。由于氧化锌具有特别的电子结构，比较容易被半导化，可以制备成浅色导电材料。

目前，制备导电氧化锌粉体（AZO）的方法有固相反应法、化学共沉淀法、等离子体法、溶胶一凝胶法、水热法、CVD法等。考虑到陶瓷生产对原材料的需要量大，且材料成本不宜太高，因此，采用工艺相对成熟、成本低且易于批量生产的固相反应法来制备防静电陶瓷砖用导电氧化锌粉体比较适合。

本文研究了固相反应法制备导电氧化锌粉体。并对所得的导电氧化锌粉体在浅色防静电陶瓷砖中的应用技术进行了初步探讨。

2 实验内容

2.1实验原料和设备

（1）实验原料

本实验所用的原料有化学纯氧化锌粉体、氧化铝溶胶、抛光砖坯料。

（2）实验设备

本实验所采用的设备有行星球磨机、聚氨酯球磨罐、氧化锆磨球、分析筛、烘箱、电动液压制样机、高温箱式电炉、高速万能粉碎机、万用电表、高绝缘电阻测试仪。

2.2实验过程

2.2.1导电氧化锌的制备过程

按配方称取原料，放入球磨罐中；加入40%的蒸馏水，快速球磨2h；浆料过325目筛后在120℃的烘箱内烘干；将得到的混合物放入刚玉坩埚内。在高温箱式电炉中，按一定升温速度加热到最高温度，并保温2h，随后停炉自冷；将合成所得的块状物粉碎、快速球磨一定时间，得到导电氧化锌粉体。

2.2.2防静电陶瓷砖的制备

采用防静电陶瓷砖制备的专利技术，将所制得的导电氧化锌粉料按一定比例与陶瓷抛光砖坯料相混合，干压成80mm×120mm×8mm试样，干燥后，煅烧到1180℃，保温30min，得到防静电陶瓷砖。

2.3电阻率的测试

2.3.1导电粉电阻率测试

称取30g导电氧化锌粉，用模具以30MPa压成圆片状试样，采用万用电表测量试样电阻R（Q），圆面积S（cm2）和厚度D（cm），计算电阻率：p=R×S/D。

2.3.2防静电陶瓷砖电阻值测试

将防静电陶瓷砖放入烘箱，经120℃烘1h后冷至室温（25℃），随后立刻采用高绝缘电阻测试仪测量陶瓷砖的电阻值。

3 结果分析与讨论

3.1导电氧化锌粉体的制备

3.1.1三氧化二铝的掺入量对氧化锌导电性的影响

当氧化锌晶体中的Zn2+离子被+3价的阳离子取代置换后，在原来Zn2+位置形成一个带正电荷的AlZn，这个正电中心可以把AlZn原子中多余的价电子束缚在它的周围，但束缚力比正常晶格对离子健的价电子的束缚力小很多，容易形成施主中心，从而增加载流子量，降低了氧化锌晶体的电阻率。

要实现离子间的取代置换，必须具备一定的内在和外在条件。内在条件之一是相交换的离子的半径相近：外在条件是需要施以一定的离子交换能量。已知Al3+的离子半径为0.05nm，Zn2+的离子半径为0.07nm，所以选用Al2O3作为氧化锌的半导化掺杂剂是可行的。为使Al2O3充分地分散在氧化锌粉体中，选用三氧化二铝溶胶为掺杂剂。不同Al2O3掺杂量的氧化锌粉体煅烧1250℃，保温2h后的电阻率如表1所示。

由表1可知，Al2O3的掺入量对氧化锌粉体电阻率影响很大。当Al2O3的掺入量在0.5wt%～1.5wt%时，氧化锌粉体的电阻率较低，随着Al2O3加入量的增加，氧化锌粉体的电阻率又开始升高。因此，适宜的Al2O3掺杂量为0.5wt%～1.5wt%。

3.1.2合成温度对氧化锌导电性的影响

高温合成是实现Al离子取代置换Zn离子的外部条件，温度高则表明施加的交换能量大。将掺杂1.0wt%Al2O3的氧化锌粉体在不同的合成温度下保温2h，所得氧化锌的电阻率见表2。

由表2可知，合成温度对氧化锌粉体的半导化影响较大。在1150℃以下，由于外在能量不够，Al3+进入氧化锌晶格取代Zn2+数量很少，氧化锌粉体的电阻率有降低。但降低不多。而当温度高于1350℃时，由于开始生成ZnAl2O4尖晶石相，减少了Al3+对Zn2+的置换率，氧化锌粉体的电阻率又开始迅速上升。实践证明：当温度为1250～1300℃时，可以得到电阻率小于80kΩ・cm的氧化锌粉体。

3.2导电氧化锌对陶瓷砖性能的影响

3.2.1导电氧化锌的加入量对陶瓷砖电阻值的影响

当Al2O3掺入量为1.0wt%，煅烧温度为1280℃，保温2h合成的氧化锌导电粉，其电阻率为80kΩ・cm。陶瓷坯料采用抛光砖净白料，将一定比例的导电粉与陶瓷坯料混合后，干压成形，煅烧到1180℃，保温30min，所得陶瓷试样的电阻值如表3所示。

由表3可知，随着导电氧化锌加入量的增加，陶瓷砖的电阻值逐渐降低。当加入量小于10wt%时，由于导电粉在陶瓷体内仍以孤岛状存在，形成不了导电通路，陶瓷砖的电阻值大于109，达不到防静电的要求。当导电粉的加入量大于10wt%时，氧化锌颗粒在陶瓷体内开始出现相互联接，形成导电通路，特别是加入量为15wt%时，陶瓷砖的电阻值达到108数量级，可以基本满足防静电的阻值要求。继续增加导电氧化锌的加入量，陶瓷砖的电阻值保持在108数量级，没有明显的降低。

3.2.2导电氧化锌的细度对陶瓷砖电阻的影响

将合成的氧化锌块体，经初步破碎后，采用快速行星球磨机进行粉碎。依据不同的球磨时间，得到不同细度的导电氧化锌粉体。将不同细度的导电氧化锌粉加入陶瓷坯料中，Al2O3的掺入量为20wt%，煅烧温度为1180℃，保温30min，所得陶瓷砖的电阻值如表4所示。

由表4可知，氧化锌导电粉的细度对陶瓷砖的电阻值有一定的影响，颗粒太粗或太细均不利于防静电陶瓷砖的制备。颗粒太粗，在陶瓷体内形成导电通路较少，陶瓷砖的阻值高；而导电氧化锌的颗粒太细，易与陶瓷坯料反应失去导电能力，陶瓷砖的电阻值也会增高。在现有陶瓷砖制备工艺条件下，导电氧化锌的颗粒度一般在40～80μm为好。

3.2.3导电氧化锌的加入量对陶瓷砖强度、白度、尺寸的影响

除了导电性能，氧化锌对陶瓷砖其它性能的影响也是必须考虑的。在陶瓷砖的性能指标中，强度、尺寸是最基本的要求，而白度高（即浅色）是本文研究的一个基本目标。在1180℃保温30min的烧成条件下，氧化锌的加入量对此三项性能的影响见表5。

由表5可知，随着导电氧化锌在陶瓷坯料中含量的增加，陶瓷砖的物理性能发生了较大的变化。

陶瓷砖的抗折强度在导电氧化锌加入量为10wt%时略有提高，之后，陶瓷砖的强度随着氧化锌含量的增加而下降。这可以解释为氧化锌的加入会降低陶瓷的烧成温度，当氧化锌的加入量相对较低时（小于10wt%），有利于促进陶瓷的烧成，陶瓷砖的抗折强度会略有增高；当氧化锌的加入量较大时，在相同的烧成温度下，会导致陶瓷的过烧膨胀，陶瓷的吸水率提高，抗折强度下降。因此，加入导电氧化锌后，适当降低陶瓷的烧成温度，有利于获得性能良好的防静电陶瓷砖。

实验表明，导电氧化锌的加入，不会降低原有陶瓷砖的白度，还能够在一定程度上提高陶瓷砖的白度，得到浅色具有防静电功能的陶瓷砖。

4 结论

（1）采用固相反应法可制备出适合浅色防静电陶瓷抛光砖使用的导电氧化锌粉体。当Al2O3的掺杂量为0.5wt%～1.5wt%。导电氧化锌的合成温度为1250～1300℃时，所得氧化锌粉体的压块电阻率小于80kΩ・cm。

（2）浅色防静电陶瓷砖用的导电氧化锌粒度不宜太细，颗粒度在40～80μm为好。

压电陶瓷篇10

我国陶瓷的生产已有几千年的历史，现已发展成为全世界的陶瓷制造中心，生产的陶瓷出口至世界近200个国家和地区，年产量与出口金额均居世界首位。据相关部门统计，截止2010年中国陶瓷的产量约占全球总产量70%，总产值超过2100亿元，全国规模以上陶瓷企业达1900多家。

我国陶瓷行业的发展在历史上虽然取得了一些成绩，但与起步较晚的意大利、日本、荷兰相比，现阶段我们在产品品质、新产品研发、管理等方面已落后了许多。造成这种结果的原因，除了一些客观因素外，主要是我国陶瓷行业科技创新不够、升级改造不够。放眼世界，随着经济一体化和全球化的日益加深，企业间以科技创新为核心的竞争日趋激烈。我国的陶瓷企业要想在国内外激烈的市场竞争中脱颖而出，必须加强科技创新。只有科技创新走在行业的前列，才能掌握竞争的主动权；只有不断的推陈出新，才能在竞争中占据主导地位；只有用好了科技创新这把钥匙，才能在竞争中开启通向胜利的大门。

2我国现代陶瓷产业发展的历程

从历史上来讲，中国陶瓷的地位和为人类历史做出的贡献都是毋庸置疑的。但从第一次鸦片战争到解放前，西方各国不懈努力发展科技，立于科技之巅峰，而我国则处于固步自封，工业已经开始逐渐落后于西方各国，陶瓷行业的发展已经进入停滞甚至倒退的状态。解放后，我国陶瓷行业的发展依然令人扼腕叹息。直到1978年邓小平同志在全国科学大会上的开幕词指出，四个现代化的关键是科学技术现代化以来，科技创新的重要作用才在陶瓷行业发展的过程中得到体现，把自主创新作为一项主要工作，广大陶瓷企业采用新工艺、新材料、新技术，不断改进产品设计，力口快技术升级，开发新产品，重点抓好具有高附加值的产品的研究及创新。融合了精心设计、精细制作和科技创新的高品质陶瓷产品摆脱了以往传统陶瓷低价低利润的恶性竞争，提高利润空间，抢占陶瓷产业的制高点，使我国陶瓷行业获得了空前的发展。

现代陶瓷产业大致可分为四大块一日用陶瓷、艺术陈设陶瓷、建筑卫生陶瓷、高技术陶瓷。从产量和出口额这两项指标看，中国无疑是最大的陶瓷制造基地，尤其近三、四十年来，科技创新和新技术的运用促进了陶瓷行业的快速发展，日用陶瓷和建筑卫生陶瓷产量均稳居世界第一。

日用陶瓷生产领域，在20世纪80年代由欧洲引入了滚压成型技术、等静压成型技术替代用了几千年的拉坯、旋坯技术；提高了陶瓷产品的白度、光泽度、透明度、釉面硬度和热稳定性，明焰二次烧成逐渐取代了传统的一次烧成工艺；80年代末90年代初，在江西景德镇、河北唐山、广东石湾和四川重庆等地陆续引进国外全套先进陶瓷生产线，提高了我国高档日用陶瓷生产机械化和自动化水平。

建筑卫生陶瓷领域，自80年代佛山从意大利引进了第一条90万平方米的彩釉砖生产线，建筑卫生陶瓷企业陆续弓丨进喷雾干燥塔、自动压砖机、辊道窑、高中微压注浆、行列式注浆等新设备、新工艺，不仅实现了连续化生产和自动化生产，还降低了生产成本，为产品更快的更新升级提供了有利条件。

高技术陶瓷领域，我国自20世纪50年代开始进行以氧化钼陶瓷为主的高技术陶瓷研究，随后对陶瓷材料服役环境提出更苛刻的要求，及其在光、声、电、磁、热或功能复合效应，使氧化铍、氧化钙及其它非氧化物高技术陶瓷的研究工作相继展开。直至今日，我国几乎对所有高技术陶瓷材料都有研究、开发和生产，并形成比较完整的研发体系，在个别尖端高技术陶瓷的理论研究和试验领域已处于世界领先水平。

3景德镇现代陶瓷产业发展的概况

陶瓷是景德镇立市之本，称都之源。景德镇的陶瓷产业历史悠久、底蕴深厚、举世闻名。在新时期，景德镇非常注重高新技术的应用，全面改造和提升传统产业，以加快项目建设培育高新技术陶瓷等八大战略性新兴产业，实现陶瓷产业在转型中振兴。景德镇陶瓷工业呈现出持续快速增长的态势，景德镇目前涉瓷企业、作坊近5000家，其中骨干企业13家，规模以上企业75家，就业人员超过10万人。已形成了以日用瓷为主体，陈设艺术瓷、建筑卫生瓷以及高技术陶瓷共同发展的大陶瓷格局，陶瓷工业在景德镇国民经济中继续发挥独特的作用。2013年全市陶瓷工业总产值超过240亿元，同比增长12%左右。景德镇的陶瓷市场占有率约15%，在各大产瓷区的排名从2007年的第9位上升到第5位。

在传统陶瓷方面，景德镇陶瓷企业充分发挥陶瓷制造技术和陶瓷艺术的优势，不断创新，加强新产品开发和造型、花面的设计，同时应用现代信息技术，不断开发生产适应市场、满足消费者要求的新品种，如双层荼杯、奥运瓷、多彩玲珑瓷、高温颜色釉日用瓷、骨质瓷，以及耐热煲、电饭煲陶瓷内胆、陶瓷炒锅等新型陶瓷炊具。景德镇陶瓷股份公司的“红叶”陶瓷成为中南海、人民大会堂、钓鱼台国宾馆等“国宴厅”特供产品，是2001中国上海APEC会议专用瓷，奥运(荼)杯成为奥运会期间贵宾席使用的产品。

在建筑卫生陶瓷方面，景德镇充分抓住特地、金意陶、乐华等大型建筑陶瓷企业落户景德镇的有利时机，力口快建筑陶瓷产业的发展；大力开发推广节能降耗新技术，在壮大产业规模的同时，保护环境，降低能耗，大幅度提高陶瓷生产的经济效益，实现又好又快的发展。

在高技术陶瓷方面，我市过去主要是电瓷生产企业及中央直管的军工电子企业740厂、999厂、897厂等，生产的产品为本企业配套，产值规模不大。随着市场经济的发展，国有体制改革，民营及改制企业成为技术创新的主体，近十年承担国家中小企业创新基金项目(高技术陶瓷及配套产品)30项。目前景德镇从事高技术陶瓷及相关产品的企业有近百家，高技术陶瓷产业的品种分类越来越丰富，结构更趋合理，由原来以压电陶瓷、电真空陶瓷为主，扩展到纳米陶瓷、陶瓷粉体、防弹陶瓷、功能陶瓷、远红外陶瓷等品种齐全的产品架构。高技术陶瓷产业在我市发展格局已初具规模，且每个企业都形成了自己的特色，其中比较突出的有：神飞特陶与中科院热物理研究所合作开发的“超大功率陶瓷电阻及复合相变取热一体化装置”，科宏特陶的“高纯氧化铌钽陶瓷坩埚”，景光电子的“电真空陶瓷及陶瓷金属化”，景华特瓷的“微晶氧化钼陶瓷移相介质片”和“多晶硅制备用高抗热震陶瓷绝缘环”，同惠的“剪切模高频谐振器用压电陶瓷及元件”，华讯特种陶瓷的“碳化硼防弹陶瓷”，景德半导体新材料和威富尔新能源的“多晶硅料”，佳奕的“陶瓷增强蜂窝活性炭”，新纪元的“氧化锆纳米陶瓷刀”、“氧化锆基复相陶瓷螺旋轴套”和“透明氧化钼陶瓷发光管”，百特威尔的“亚微米氧化钼研磨球”，和川的“纳米氧化锆粉体”，隆基的“光纤氧化锆陶瓷插芯”，晶格的“原位生成莫来石晶须增强高温陶瓷辊棒”等等。

4科技创新对陶瓷行业发展的作用

科技创新在陶瓷行业发展的作用涉及陶瓷材料的材质与功能、陶瓷原料的开发和加工、成型、干燥、烧成等生产工艺及使用功能等方方面面。

4.1陶瓷材料的材质与功能

在科技高速发展的今天，传统陶瓷材料已经无法满足人们对生产和工作的普通需要。对陶瓷材料性能提出更高的要求，不仅仅局限在传统硅酸盐材料的强度、硬度、白度、透光度、耐磨、抗腐蚀等性能，而是要求性能更优异的新材料：AlA、MgO、ZrO2、SiO2、BeO等具有高强度、高硬度、高韧性、高导热性和高耐磨性能的氧化物陶瓷；SiC、B4C、TiC、Si4N、BN、AlN、MoSi2、TiSi2、ZrB2、TiB2等具有耐高温、超硬性、高抗热震性、高抗氧化性能的非氧化物陶瓷；具有超塑性、高韧性的纳米陶瓷；热膨胀系数小于a彡2x101t的低膨胀陶瓷；具有优良高温力学性能的复合陶瓷材料。

陶瓷材料的功能性不断得到发展，在各个领域得到广泛应用且起到无可替代的作用：具有高绝缘性、介电性、铁电性、压电性、热电性、传感性、磁性、导电性和超导性等电学性能的电子陶瓷；具有耐热性、隔热性、导热性、透光性、光传输、辐射性、光致发光和电致发光等性能的热学、光学陶瓷材料；具有生物相容性、生物吸收性、诊断传感性、抑制和杀菌、吸附载体性、催化载体性和过滤分离等性能的生物陶瓷、抗菌陶瓷和多孔陶瓷材料。

4.2陶瓷原料的开发和加工工艺4.2.1原料标准化

陶瓷制品的生产工艺十分复杂，一件小小的产品需要经过十几道甚至几十道的工序才能最终完成，陶瓷生产用的原料，由于产地和成因的不同，矿物组成、粒度组成、化学组成及其它物理化学性能都有所差异，原料配方和工艺参数需要经常调整以满足生产需要，因此需要储备一定数量的原料来保证生产的稳定性，避免因原料的波动对产品质量的影响。

原料的标准化，为稳定陶瓷产品品质提供了基础。提高原料加工的技术装备水平和自动化水平，提高原料的质量，有利于实现陶瓷原料资源的综合利用。优质低价的陶瓷原料为陶瓷行业的发展提供了更广阔的空间。龙岩高岭土公司就用长远的战略性眼光，抓住了原料标准化的技术创新思路，应用高梯度磁选，超微粉碎、离心分级、微机配料、涡流混合以及强化检测监控等技术，使公司生产的高岭土原矿、325目水洗高岭土、超级高岭土等产品在高档日用瓷行业得到广泛的应用，并被列入《中国主要及知名建材产品》向全国陶瓷企业推荐使用。

原料标准化发展的过程，首先是对天然原料进行加工和综合利用，接着是研究、开发新型的原料生产工艺线，并不断降低成本，提高质量；最后，在天然优质原料越来越少的现状下，开发、合成各种高性能的新型陶瓷原料，J巴陶瓷行业带入一个全新的时代，是陶瓷工作者接下来的又一重要课题。

   4.2.2粉体制备

高技术陶瓷材料的性能与粉体原料、成型和烧结等工艺有着密切联系。粉料成型后形成具有一定夕卜形的坯体，在高温条件下，颗粒间接触面积扩大，颗粒聚集，气孔从连通的气孔变成各自孤立的气孔L并逐渐缩小，晶界逐渐形成。高技术陶瓷材料性能的好坏是通过烧结体中晶粒大小、形状、气孔分布等一系列微观结构表现出来。所以为获得性能较好的高技术陶瓷材料就必须控制好粉体原料的平均粒径和粒度分布。粉料的表面能大于多晶烧结体的晶界能，是烧结过程可以实现的前提，因此理论上粉体原料的平均粒径越小越有利于获得高性能的陶瓷材料。采用纳米粉体制备的高技术陶瓷具有许多优良的室温和高温力学性能，如硬度、抗弯强度、断裂韧性等，使其在切削刀具、轴承、高温发动机部件等诸多方面都有广泛的应用，并在许多超高温、强腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作用，具有广阔的应用前景。

1981年日本最早进行纳米颗粒基础研究与应用基础研究，随后美国和前西德也将纳米粉体的发展提到重要位置。近30年来，纳米材料的性能开发、制备技术和实际应用都得到了迅速的发展。我国对纳米材料及产业化也高度重视。在20世纪80年代中期，我国科学家开始了跟踪研究。制备高纯度、高均勻性和化学组成精确的纳米粉体是研制纳米陶瓷材料的前提。利用纳米技术开发的纳米陶瓷材料，晶粒、晶界以及它们之间的结合都处在纳米水平(1-100nm)，使的材料的强度、韧性和超塑性大幅度提高，是解决传统陶瓷材料脆性最有效的方法。目前我国主要在CaCOpZnO'A^、Si〇2、Ti〇2、Si#4和SiC等纳米粉体都实现了产业化。在21世纪，纳米粉体、纳米陶瓷、纳米技术将飞速发展，在各领域将得到更广泛的应用，并将产生一批新技术、新产品和新设备，为陶瓷行业的快速发展注入一股新力量。

4.3成型工艺

当前，随着陶瓷新材料应用领域的不断拓展，对陶瓷材料性能的要求愈来愈苛刻。成型工艺的创新升级将是解决这一突出问题的有效手段。传统的成型方法如注浆、可塑和干压成型技术及已成熟并获得应用的挤出成型、等静压成型、流延成型等技术在陶瓷材料的现代化生产中发挥了重要的作用。但上述方法已不能满足高瘠性原料、高精度、复杂形状和多层复相陶瓷材料的制造要求，极大地限制和阻碍了高技术陶瓷材料的应用和发展。

现代科学技术的快速发展为陶瓷材料成型技术的更新换代提供了条件，尤其是跨学科综合研究方法的发展的应用，促进了高技术陶瓷制备技术的发展。陶瓷成型技术在传统方法的基础上不断改进创新，离心沉积成型、电泳沉积成型、离心注浆成型、注射成型和胶态成型等新成型技术不断涌现。采用离心沉积成型技术制备的AlA/N撤度复合材料，可以获得最小气孔率为0.4%，最大强度为320MPa，并且试样的硬度呈明显的梯度分布。采用电泳沉积法在石墨基体上制备厚度可控的Si涂层，Si涂层通过烧结渗入基体内部与石墨集体发生在位反应形成SiC涂层。以氧化钼粉末为原料，采用离心注浆工艺制备出晶粒大小均勻、微孔较小、体积密度为3.86g/cm3、硬度为11.02GPa、断裂韧性为3.31MPam1/2的高耐磨氧化钼陶瓷。以高纯SiC微粉为原料，利用注射成型技术生产出密度为3.08g/cm3，致密度96%的碳化硅陶瓷复杂件。

凝胶注模是上世纪90年代由美国橡树岭国家重点实验室发明的一种成型技术，它是将传统注浆工艺和聚合物化学有机结合，采用由高分子网络产生聚合作用使陶瓷颗粒聚集在一起而形成陶瓷坯体的一种成型方法。我们采用水溶性胶态原位成型工艺制备出了纯度超过99%的高纯氧化铌钽陶瓷坩埚。

激光快速成形是由激光束根据计算机提供的制品断面形状分析数据，将坯料一层一层地粘接成形。这种成形方法是1985年由美国首先研制成功，1991年投入实际应用，最初是用来制作模型，其后试用于高技术陶瓷零部件的成形。汉斯j?兰格博士开发了基于光刻的陶瓷制造技术(LCM技术)，它是基于一种均勻分散的陶瓷粒子的感光树脂的选择性固化，这项技术以光聚合物作为凝合剂，可以制造出高精确度，精致、高密度、高强度的陶瓷。

不同的成型技术有各自不同的优点，但同时也都存在一定的局限性。总体来说，低粘度高固含量粉体浆料的制备、实现快速和近净尺寸成型技术仍是二十一世纪陶瓷成型工艺发展的主要方向。

4.4干燥工艺

在陶瓷行业中，干燥过程中的能耗占工业燃料总消耗的20%左右，故干燥过程的节能是关系到企业节能的大事。

陶瓷生产中，最古老的干燥办法是靠自然干燥，后来采用热风干燥、蒸汽干燥。这些干燥方法均属于利用温度梯度进行传导传热。由于传导传热速率低，致使陶瓷坯体干燥速度慢，生产周期长，使干燥工序占去了大量的生产厂房和设备。更为不利的是：利用传导传热干燥陶瓷坯体的最大弊病，就是坯体在干燥过程中产生开裂，导致产品报废。

早在上世纪60年代，国外就对微波干燥技术的应用和理论进行了大量研究，在近几十年又得到了进一步的发展。我国微波干燥技术研究起步较晚，与国外相比有一定的差距，但也取得了不错的成绩，也有许多研究与应用成果。

微波干燥技术使陶瓷坯体可能实现快速干燥而不产生开裂，这将大大缩短干燥时间、降低干燥能耗，提高了干燥效率。

在陶瓷行业高速发展的今天，坯体的干燥速度、节能、优质、无污染等仍是新世纪对干燥技术的基本要求。

4.5烧成工艺

烧成是陶瓷制造工艺过程中最重要的工序之一。陶瓷烧成所需时间约占整个生产周期的20%，所需费用约占产品成本的1/3-1/4。

在50年代末和60年代初，山东研制成了第一条煤烧隧道窑，并在全国迅速推广，使我国摆脱了间歇式倒焰窑的烧成方式，实现日用陶瓷烧成连续化生产。同时在一些产区还推广使用重油做燃料，实现自动控制。这是我国陶瓷烧成工艺上的一个重大突破。

烧成是近几年陶瓷行业变化和进步最快的工序：采用洁净燃料(天然气、液化石油气、煤气、轻柴油)、采用无钵明焰烧成工艺，降低能耗，同时提高釉面质量；使用碳化硅质、莫来石、堇青石质和重结晶碳化硅质的窑具、棚板和支架，提高使用次数，减少产品变形；使用各种快烧窑炉和轻质保温材料、陶瓷纤维和节能辐射涂料；使用高速小流量喷嘴减少温差，达到对窑炉温度、压力和气氛的自动控制；扁平矮截面低蓄热隧道窑、辊道窑、全纤维大型梭式窑的使用，减少窑炉上下温差，大大地促进了产品质量的提高。

高技术陶瓷多属于强共价键化合物，自扩散系数小，烧结非常困难，因此对高温烧结新技术、新方法的研究就显得尤为重要。自1826年索波列夫斯基首次利用常温压力烧结的方法得到了白金以来，高温热压烧结技术在难熔化合物和高技术陶瓷方面得到了迅速发展：采用热压烧结技术得到的氧化硅材料的抗弯强度和断裂韧性分别可达1100MPa和9MPa‘m1/2；热压氧化锆增韧陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为1500MPa和15MPa.m'1990年，美国佛吉尼亚州立大学的R.C.Dalton等首先提出微波加热在自蔓延高温合成中的应用，并用该技术合成了TiC等9种材料。接着，英、德、美的科学家相继用此法合成了YBCuO，SiA，Al2O「TiC等材料。

5科技创新，实现可持续健康发展

主席在今年8月18日主持召开了中央财经领导小组第七次会议，研究实施创新驱动发展战略。在会议上发表重要讲话强调，当前，我国依靠要素成本优势所驱动、大量投入资源和消耗环境的经济发展方式已经难以为继。只有不断推进科技创新，不断解放和发展社会生产力，不断提高劳动生产率，才能实现经济社会持续健康发展。

以建陶为例，意大利是当今世界陶瓷生产的一流强国，其建筑陶瓷工业设备在世界范围内具有领先地位，他们的建陶行业在顶峰时期年产量达到六亿平方米，现在只有两亿多平方米，产能萎缩近60%。我国现在陶瓷砖年产量接近九十亿平方米，应该已经处于相对过剩的边缘。如果一味以发展来解决遇到的一切问题，污染了环境，甚至不惜在高的能源消耗的基础上简单复制扩大规模，将最终导致几乎全部行业产能过剩。