陶瓷电容十篇

陶瓷电容篇1

1引言

多层片式陶瓷电容器（MLCC）广泛应用于电子信息产品的各种表面贴装电路中。陶瓷介质材料是影响MLCC诸多性能的关键因素，即需要制备亚微米/纳米级钛酸钡基瓷料。因此，控制陶瓷介质材料的粒度、组成、结构，获得细晶、高性能的MLCC瓷料以满足大容量、超薄层的多层陶瓷电容器的要求是目前国内外广泛关注的问题。

制备钛酸钡基陶瓷粉体的传统方法是固相法，所制粉体纯度低、杂质含量高、组成不均匀、粒径大，不能满足高精密电子元件的需要。相对于固相法，水热法制备的粉体具有颗粒尺寸小、团聚少、粉体无须煅烧等优点。S・Wada[1]在120℃水热反应5h，制备了平均粒径为100nm的BaTiO3粉体，可见其反应条件非常高。微波加热法具有快速、均质与选择性的特点，其高穿透性与特定材料作用性，使原不易制作的材料，如良好结晶与分散性的纳米粉体粒子可经由材料合成设计与微波场作用来获得。

本文结合微波加热法升温速度快且分布均匀等特点，在较低的温度下水热合成得到了Ba0.75Sr0.25Zr0.1Ti0.9O3粉体，研究了粉体的结构、组成及微观形貌特征，并且探讨了微波水热法制备纳米BSZT粉体的影响因素以及微波液相下晶粒的形成机理。

2实 验

2.1 BSZT纳米粉体制备

本实验采用分析纯的钛酸四丁酯、硝酸钡、硝酸锶、硝酸锆、氢氧化钠为实验原料，以OP-10为表面活性剂。准确配制一定浓度的NaOH溶液，加热至80℃除去其中溶解的CO2。量取一定量的NaOH溶液于反应容器中，在磁力搅拌下滴加钛酸四丁酯，然后加入确定比例的Ba(NO3)2溶液、Sr(NO3)2溶液以及Zr(NO3)4溶液；接着加入一定量表面活性剂，调节反应溶液的pH值。充分搅拌后，移入上海新仪微波化学科技有限公司的MAS-3普及型微波炉中进行加热。到设置的温度点开始计时，反应完成后，静置、酸洗、水洗、醇洗后过滤，干燥得到BaTiO3粉体。

2.2 测试与表征

采用日本理学公司的D/MAX-2004型X衍射仪对粉体做X衍射定性分析(CuKα靶，扫描波长为0.15405nm)；日立H-600型透射电镜观察粉体的分布、颗粒大小与形貌。使用HITACHIS-570型扫描电镜仪观察Ba0.75Sr0.25Zr0.1Ti0.9O3陶瓷样品的表面特征。

3结果与讨论

3.1 反应机理的初步分析

利用微波水热法合成的纳米BSZT的XRD图见图1，可见粉体为立方相的钙钛矿结构，拥有较高的结晶度和纯度。

从溶解-结晶的角度分析其反应机理，钛前驱物完全溶解或溶解速度较快，钛离子与钡离子以及锶离子在溶液中发生均匀成核反应。反应开始时，溶液中前驱物离子的浓度都很高，形成大量的晶核并消耗大部分的前驱物，因而最终易得到粒径较小、分布范围窄的颗粒。选用Ti(OC4H9)4为钛前驱体具有良好的溶解性，高浓度的OH-首先使快速溶解的Ti4+或Ti离子团羟基化形成Ti(OH)x4-x(x=1、2、3)络合物；Zr4+在强碱性的条件下也会形成Zr(OH)x4-x(x=1、2、3)。Ba2+以及Sr2+通过扩散吸附在Ti(OH)x4-x和Zr(OH)x4-x的表面，最后在结晶过程中界面发生脱水反应形成 Ba1-xSrxZryTi1-yO3。其发生的主要反应有：

Ti(OH)x+xH2OTi(OR)4-x(OH)x+xROH(x=1、2、3)

Ti(OH)x4-x+(6-x)OH-Ti(OH)62-

Zr(OH)x+xH2OZr(OR)4-x(OH)x+xROH (x=1、2、3)

Zr(OH)x4-x+(6-x)OH-Zr(OH)62-

yZr(OH)62-+(1-y)Ti(OH)62-+(1-x)Ba2++xSr2+Ba1-xSrxZryTi1-yO3+3H2O

在微波场中，能量在体系内部直接转化，水和醇类都有过热的现象出现[2]。在过热区域内，局部温度过高，使得反应更加容易进行，从而提高了反应速度；微波对羟基的特殊极化，使得羟基的反应活性大大增加，提高了反应速度。刘韩星等[3]对微波反应机理的研究发现，微波合成的扩散反应机制与常规的合成不同，它不是完全依赖Ba2+的扩散，产物层对扩散作用的阻碍受到削弱，Ti4+的扩散也是不可忽略的因素。材料吸收微波能一部分转化为热能使材料升温，另一部分则用于使粒子活化，作为微波场的非热效应使粒子的扩散速率得到增强，从而大大提高了反应速度。

3.2 合成温度对制备BSZT纳米粉体的影响

保持微波水热反应的时间不变(20min)，反应温度分别在60℃、70℃、80℃、90℃下进行反应。对所得粉体进行XRD分析，选取(110)面利用Scherrer公式计算其晶粒尺寸：

D = Kλ/(β・cosθ)

式中：

D――晶粒尺寸(nm)

K――常数，为0.89

λ――X射线波长，为0.154056nm

β――半高宽度(rad)(已扣除仪器宽化)

θ――衍射角(°)

图2为不同温度下的XRD图谱。不同温度下的X衍射峰中8个主要特征峰均与JCPDS数据(卡片号31-0147)立方相钛酸钡标准卡片完全吻合，说明该产品是立方相钙钛矿结构；其中未发现其他杂质的衍射峰，说明制备的样品具有较高的纯度。随着温度的升高，结晶度也升高，在70℃时，（110）面的衍射峰就表现得非常尖锐，表明在温度70℃时就可以获得晶化程度比较高的晶体；在温度60℃时，XRD基线不平整，背底相对较大，可能是未反应完全存在少量杂质的缘故。

利用Scherer公式计算不同温度下的晶粒尺寸如图3所示，随着温度的升高，其晶粒尺寸逐渐增大；因此可以判断：在70℃时便可获得反应充分、高结晶度、粒径较小的BSZT粉体。

3.3 合成时间制备BSZT纳米粉体的影响

保持反应温度70℃不变，在反应时间5min、10min、15min、20min、25min下所得粉体的X衍射图如图4所示。

不同温度下的特征峰均与立方相钛酸钡标准卡片吻合，均为立方相的钙钛矿结构。利用Scherer公式计算其晶粒尺寸，如图5所示。在相同温度下，反应时间为5min时，生成的晶粒显露的晶面指数很高、表面能较大，易聚集而成的粒子形态越不规则，粒径则较大；反应时间为10min时，晶粒的尺寸达到最小；之后随着微波加热时间的延长，平均晶粒尺寸逐渐增大。

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3.4 pH值对制备BSZT纳米粉体的影响

pH值对晶体的形成和团聚状态有明显的影响。保持反应温度70℃、反应时间10min的条件下，改变反应溶液的pH值（pH=7、10、14）。

从图6可以看出，在pH=7的条件下，反应所得产品中钙钛矿结构很少，但随着pH值的升高，其纯度增加。在pH=10的条件下，其产品的大部分为立方相钙钛矿结构，但有杂质产生。当pH=14时，从粉体的XRD图谱可以看出，其纯度很高，结晶度较好。说明强碱性的条件下有利于BSZT晶粒的生成。

3.5 SEM和TEM分析

选用反应温度在70℃，反应时间为10min，控制pH>13的条件下制得的粉体TEM图和烧结后的SEM图见图7和图8。

从粉体的TEM图片可以看出，利用微波水热合成的粉体呈球形，粒径约60nm，且分散良好。粉体烧结后的SEM图可见其具有较高的致密度，晶界比较清晰，说明微波水热合成的纳米粉体具有良好的烧结性能。

4结 论

本文初步探讨了微波液相合成钛酸钡基陶瓷粉体的反应机理以及微波对加快反应速率等方面的作用。利用微波水热的方法，在反应温度70℃、反应时间10min、pH≥14的条件下可以获得粒径只有60nm，分散良好、结晶度高的钛酸钡基陶瓷粉体。

参考文献

1 Wada.Hydrothermal Syntheses of Barium Titanate Crystallites Using New Stable Titanium ChelatedComplex in Aqueous Solution[J].Journal of Materials science Letters,2000,19:245～247

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3 刘韩星，李永伟，张汉林等.BaTiO3微波合成反应机理研究[J].中国科学(A辑)，1997,27(5):350～355

Synthesis of Ba0.75Sr0.25Zr0.1Ti0.9O3 Nano-Powders by

Microwave-hydrothermal Method

Chen JieLuo Kunpeng

(College of Material Science and Engineering, Xi'an University of Science and TechnologyXi'anShanxi 710054)

Abstract: Through the microwave-hydrothermal process, Ba0.75Sr0.25Zr0.1Ti0.9O3 nano-powders were synthesized by usingTi(OC4H9)4，Ba(NO3)2，Sr(NO3)2 and Zr(NO3)4 as raw materials.The crystal phase and figure were discussed using XRD,SEM and TEM.The effects of reaction temperature and reaction time of microwave-hydrothermal are investigated. Well-dispersed and high degree of crystallization BSZT nano-powders of 60nm are obtained under the technical condition of T=70℃,t=10min,pH≥13.The mechanism of microwave-hydrothermal are simply considered.

Keywords: microwave-hydrothermal,nano-powders, BSZT

陶瓷电容篇2

专利号：200710099039.3

陶瓷金属制品

本实用新型涉及一种具有金属质感的陶瓷金属制品，属于工艺日用品技术领域。本实用新型的陶瓷金属制品包括陶瓷基体，所述陶瓷基体的外表面制有间隔分布的金属层，所述金属层按预定图案有规律地间隔分布。这样制成的陶瓷金属制品既保持原有陶瓷制品多变的工艺品质，又具有金属质感，从而形成一种全新的表面装饰效果，不仅提高传统陶瓷制品的外表装饰档次，又带来了新的欣赏点，而且对陶瓷制品的外表还具有一定的保护作用。

专利号：200720036965.1

新型自密封节水洁具陶瓷开关

本实用新型公开一种新型自密封节水洁具陶瓷开关装置，包括开关本体，设于开关本体内，用于封堵水流孔的阀座组件。所述的阀座组件包括阀杆、上瓷片、中瓷片、密封硅胶，中瓷片固定在开关本体内，阀杆一端固定连接控制水流开关的手柄，另一端固定连接上瓷片，中瓷片下面还垫有一密封硅胶，中瓷片、密封硅胶设有进水口及出水口。使用本实用新型节水洁具开关可长时间保持可靠的自密封。

专利号：200720119159.0

纳米陶瓷柱塞

本实用新型涉及柱塞泵所使用的一种纳米陶瓷柱塞，其创新点在于：在柱塞基体的表面均匀制有一层纳米陶瓷层。本纳米陶瓷层可使柱塞具有更加良好的耐磨、耐腐蚀性能，在同等工况下，可大大延长柱塞泵的使用寿命，有效提高各类柱塞泵的泵效；而且纳米陶瓷材料电沉积的工艺合格率高且无粉尘污染，极具推广应用价值，特别适合于油田等对柱塞耐磨、耐腐蚀性要求较高的场合应用。

专利号：200720095546.5

内置电容型片式压电陶瓷谐振器

一种内置电容型片式压电陶瓷谐振器，包括上盖板、压电振子和下盖板，上盖板上有电容电极，下盖板的上表面有一个凹腔。它还包括中间盖板，中间盖板的下表面有一个凹腔，上盖板、中间盖板、压电振子和下盖板依次粘合在一起。由中间盖板和下盖板提供谐振子振动的振动空腔，上盖板为一片电容平片，可在正反面制备电容电极图形，形成电容以提供负载电容值。负载电容值的大小可通过改变上盖板正反面重叠电极的面积进行调整，需要的电容值较小时也可以单面制备电极，电容值的可调节范围大，而且无需改变电容平片的材质，电容值的调整较为方便。

专利号：200720107254.9

外热式电烙铁红外陶瓷发热芯

一种外热式电烙铁红外陶瓷发热芯，包括：瓷基管，在瓷基管外表面上涂有发热涂料层，发热涂料层一端的瓷基管表面上喷涂的铝电极和铝电极相连的导线作为引出电极，引出电极通过引线孔引出发热器，涂料层外套有绝缘套管。该设备的优点是：寿命长、省电、结构简单、传热层次少、组装方便、加热效率高、导电性好、自动恒温、可靠性高、工作电压宽、绝缘性好的特点。热起动速度快，预热时间短，接入电源后，室温起动只需预热两分钟就可进行焊接，方便快捷。

专利号：200720083421.0

增韧陶瓷型圆盘双刀阀

陶瓷电容篇3

专利号：200710139515.X

异型建筑陶瓷辊道窑的加工工艺

本发明公开了一种异型建筑陶瓷辊道窑的加工工艺，其特征在于该工艺至少包括了如下工序：（1）将加工物料加工成陶瓷产品的初步形状而形成坯体；（2）将坯体置于异型辊棒上，并使坯体与异型辊棒上的型槽相吻合；（3）坯体在异型辊棒上滚动并经高温烧结而一次成形。本发明的加工工艺简单，可有效地降低制造成本，且产品质量好。

专利号：200710030560.1

电介质陶瓷组合物、层合陶瓷电容器及其制造方法

本发明涉及电介质陶瓷组合物、使用该组合物的层合陶瓷电容器及其制造方法，具体提供具有满足X8R特性的温度特性且在高温环境下的比电阻高的层合陶瓷电容器及其制造方法。本发明的特征在于，形成电介质陶瓷的电介质陶瓷组合物以BaTiO3+aMgO+bMOx+cReO3/2+dSiO2 表示时，相当于100molBaTiO3时，有0.4mol≤a≤3.0mol、0.05mol≤b≤4.0mol、6.0mol≤c≤16.5mol、3.0mol≤d≤5.0mol、2.0≤c/d≤3.3。

专利号：200710152444.7

高纯致密氧化铝陶瓷支撑件及其制造方法

本发明涉及高纯致密氧化铝陶瓷支撑件及其制造方法，该支撑件的组成成份为：Al2O3 99.6wt%～99.98wt%、MgO 0.01wt%～0.3wt%、复合添加剂 0.01wt%～0.3wt%。与现有技术相比，本发明的氧化铝支撑件具有高致密度、高机械强度和硬度、优良的显微结构、精确的形状和尺寸，综合性能可以满足精确导航工程控制仪器的要求，具有多个贯通细孔或超薄壁结构，细孔尺寸和细孔定位精确。

专利号：200710046037.8

一种利用碎瓷片生产硅酸铝陶瓷纤维的方法和应用

一种利用碎瓷片生产硅酸铝陶瓷纤维的方法和应用，属于以Al2O3和SiO2为基料的陶瓷纤维制品领域，其特征是：部分或者全部采用碎瓷片，经过熔融、喷吹或者甩丝，制成硅酸铝陶瓷纤维。本发明的陶瓷纤维可以部分或者完全替代采用硬质粘土熟料来生产陶瓷纤维，同时具有成本低、环境友好等优点。

专利号：200710017161.1

一种耐热紫砂陶瓷泥及其制品的制备方法

本发明提供一种耐热紫砂陶瓷泥及其制品的制备方法。耐热紫砂陶瓷泥含有以下组分和重量百分比：SiO2 60～73%、Al2O3 15%～38%、CaO 2～6%、MgO6～12%、Fe2O3 0～5%、K2O 0～2%、Li2O 0～5%；可采用下述矿石或化合物作为原料，其成分和重量百分比为：紫砂泥40～60％、黑粘土20～30%、白粘土10～25％、滑石10～18%、麦饭石5～10%；应用本发明所述的陶瓷泥，可制作各种在明火或电磁炉上使用的加热器皿等；具有良好的热稳定性和优良的抗冷热冲击性能，且使用紫砂原矿及麦饭石作为原料，烹调的食物色香味俱全，不分解食物中的营养成分，温和不上火，达到保健作用，且易清洗、安全卫生，又节约能源，满足人们现代生活的需求。

专利号：200710029315.9

形成陶瓷电弧放电管的组件及其制造方法

陶瓷电容篇4

关健词：日用陶瓷，重金属；溶出量；研究进展

1 引言

日用陶瓷重金属溶出量是涉及安全卫生的重点检验项目，其指标受到世界各国的高度关注。近两年来德国、意大利、奥地利等国家对日用陶瓷的铬、钴、钡等重金属溶出量相继提出限量要求，使我国出口日用陶瓷屡次因钴、钡等重金属溶出量超标受到通报，对我国日用陶瓷出口带来较大影响。如果我们不及时采取措施，加强对日用陶瓷铬、钴、钡等重金属溶出量的研究和控制，我国陶瓷产品出口将有可能重蹈铅镉溶出超标的覆辙，也会使国内出口陶瓷行业及相关产业遭受致命打击[1]。

铬、钴、钡等重金属溶出量做为日用陶瓷的新控制指标，国内外的研究较少。医药卫生的研究表明，铬是人体必需的微量元素，三价的铬是对人体有益的元素，铬的生理功能是与其它控制代谢的物质一起配合起作用，如激素、胰岛素、各种酶类、细胞的基因物质（DNA和RNA）等。钴是人体不可或缺的元素，其对血液中红细胞的成熟具有重要的意义。但是，类似于日用陶瓷中溶出的无机钴、钡等重金属却具有较大的毒性，过多的铬、钴、钡等重金属盐可以引起甲状腺肿大、进行性的心力衰竭等严重的疾病。铬、钴、钡等重金属在陶瓷行业又是一个广为应用的颜料原料，几乎存在于所有的装饰类的日用陶瓷花纸中。日用陶瓷含铬、钴、钡等重金属的风险的原因主要是陶瓷表面的釉面[2，3]。

2 日用陶瓷中有害重金俚睦丛

日用陶瓷中有害重金属来源主要有以下三个方面：一是日用陶瓷主要以黏土为原料，经粉碎混炼、成型和煅烧制得而成，以硅酸盐为主的日用陶瓷制品潜在含有多种有害重金属；二是日用陶瓷上使用的颜料。彩绘日用陶瓷分为釉上彩、釉和釉下彩三种。釉上彩是用颜料制成花纸贴在釉面上或直接以颜料绘于产品表面，再经低温烤烧而成；釉的烤烧温度可令釉料熔融，颜料可沉入釉中，冷却后被釉层覆盖，制品表面平滑，手触无明显凹凸感；釉下彩的全部彩饰在瓷坯上进行，施釉后经高温一次烧成，花面被釉层覆盖，看上去光亮、平整，手感光滑。为了使得色泽鲜艳不褪，这类颜料大多添加了大量的铅、镉、汞、铬等有害元素；三是日用陶瓷在上釉时需要使用熔点较低的铅作为助熔剂，会造成釉彩中存在铅且有可能溶出的风险。

3 重金属溶出量的检测方法

目前，日用陶瓷重金属溶出量主要以研究铅镉为主，分析测试日用陶瓷中可迁移重金属主要采用原子吸收光谱法[ 4-6 ]、电感耦合等离子体发射光谱法[7，8]、电感耦合等离子体质谱法[9]、离子选择电极法[10]及浓度直读法[11]、微分电位溶出法[12]、阳极溶出伏安法[13]等。

3.1 原子吸收光谱法

张丽等[4]研究了采用火焰原子吸收光谱法测定浸取液中钴的溶出量。方法检出限为 0. 014 mg/L，加标回收率均大于 95%（n =6），相对标准偏差均小于 2.0%。汪昭玮等[14]研究采用火焰原子吸收光谱法对日用陶瓷镉溶出量进行测定，研究了不同的测量读数次数和测量时间对镉溶出量的影响。结果表明：测量读数次数为3次和测量时间为1 s为最佳的测量读数次数和测量时间，对比了浓度直读法和标准加入法实验结果的各项评价指标，探讨了试样基体对镉元素测量的影响。余端略等[15]研究采用原子吸收光谱法测定了釉上彩、釉、釉下彩等日用陶瓷制品中铅的溶出量，该检测方法干扰因素少，测定值准确度高。并对不同釉彩的陶瓷制品在烧成过程中形成的不同结构与铅溶出量的关系作了一定的探讨。

3.2 原子荧光光谱法

杨金玲等[16]研究采用氢化物发生-原子荧光光谱法（AFS）同时测定玻璃、陶瓷、不锈钢碗中砷和铅的溶出量。砷、铅回收率分别为90.22 ～ 101.44%和92.77 ～ 100.62%，检出限分别为0.0041 μg/L和0.0023 μg/L，精密度分别为0.94%和1.18%。该方法灵敏、准确、快速、检出限低，可用于实验室日用陶瓷中重金属溶出量的常规检测。胡善宏等[17]研究采用氢化物发生-原子荧光光谱法测定日用陶瓷餐具中砷和铅的溶出量，砷、铅的检出限分别为0.0041 μg/L和0.0023 μg/L，相对标准偏差分别为5.14%和6.48%，回收率分别为90.0% ～ 101.44%和92.77% ～ 100.62%。

3.3电感耦合等离子体发射光谱法

陈辉等[7]研究采用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）同时测定日用陶瓷器皿中汞、锰等多种金属元素溶出量的测定方法。日用陶瓷器皿经过4%乙酸溶液的萃取，萃取液采用电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）进行分析，经过大量试验确定了最佳工作条件。采用本方法检测了1000个左右的日用陶瓷产品，及时、准确地提供了金属元素溶出量的数据，结果满意。吕水源等[18]研究采用电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定陶瓷制品铅、镉、铬和钴的溶出量，并对4%醋酸溶液中仪器入射功率的影响、分析谱线的选择和背景校正及共存元素的干扰等因素进行详细的研究。方法检出限：铅6.8 μg/L，镉0.18 μg/L，铬0.61 μg/L，钴1.0 μg/L。加标回收率为98 ～ 104%，相对标准偏差为0.27 ～1.24%。该法简便快速，具有良好的精密度和准确度，适用于进出口陶瓷制品的日常检验。

3.4 电感耦合等离子体质谱法

韦新红等[9]研究采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定陶瓷制品浸出液中钾、铬、铁、钴、铜、锌、锆、镉、锑九种元素，实验中碰撞/反应界面自动切换以消除部分元素存在的干扰，在一次分析过程中完成所有目标元素的测量，方法检出限为0.035 ～ 2.54 ng/mL，加标回收率为83.1 ～ 117.0 %，方法简单、快速、准确度高。谢华林等[19]研究采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）法同时测定了陶瓷容器中重金属元素Pb、Cd、Cr、Ni等溶出量，并对影响其测定的各种因素进行了较为详细的研究，确定了实验的最佳测定条件。结果表明，方法的检出限为0.002 ～ 0.008 μg/L，加标回收率为90.0 ～ 110.0%，相对标准偏差小于9.21%。该法准确、快速、简便，应用于陶瓷容器中重金属元素的测定，结果满意。贺鹏等[20]研究采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）同时快速测定与食品接触陶瓷制品铅、镉、镍、铬、砷、锑、锌、钴、铜、锰、铝、钡等12种元素溶出量的分析方法，采用 4%醋酸溶液， 在（22±2） ℃室温条件下避光浸泡样品 24 h ± 20 min， 以45Sc、72Ge、115In、209Bi 作为内标， 优化仪器参数和试验条件， 用电感耦合等离子体质谱法同时测定浸泡液中 12 种元素溶出量， 内标法定量。结果：该方法的检出限为 0.10 ～ 10.0 μg/L，样品的加标回收率为 90.0 ～ 106.0%， 相对标准偏差 0.86 ～ 4.31%。方法操作简便， 准确度好， 灵敏度高。可适用于食品接触陶瓷多种痕量有毒有害元素溶出量的检测。

3.5 其他分析方法

刘惠英等[12]研究采用微分电位溶出法同时测定陶瓷食具容器铅、锅溶出量，该方法具有操作简便、成本低、灵敏度高的优点，易于推广使用。王金黎等[13]研究采用丝网印刷电极，试验了通过阳极溶出伏安法对日用陶瓷浸泡液中 Pb2+、Cd2+进行了快速测定的方法，结果表明线性关系和相关系数良好，能够应用于日用陶瓷的铅镉溶出量检测。刘君峰等[21]研究采用阳极溶出伏安法（ASV）快速测试了日用陶瓷的主要卫生指标铅、镉溶出浓度，并将实际样品的测试结果与石墨炉原子吸收法（GF-AAS）进行了比较。 结果表明，该方法对溶出铅、镉的检出限分别低于 40 μg/L 和 25 μg/L，回收率在 90 ～ 110%之间，RSD 小于 5.0%，能够达到国际日用陶瓷卫生标准的测试要求。 并且该方法与 GF-AAS 相比，具有仪器价格低、检测快速、简单易用等优点。

4 总结与展望

目前日用陶瓷中有害重金属溶出量分析主要集中在铅、镉、钴等几个元素的测定，分析方法主要集中在原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法。随着人们对日用陶瓷安全卫生指标要求越来越高，以及研究不断的深入，未来研究的溶出量ο蠼发生改变，比如向稀土元素和放射性元素等转变，贺鹏等[22]研究陶瓷制品中铀和钍的迁移量。其次是测试方法将进一步快速简便，目前主要是采用4%醋酸溶液浸泡24 h，前处理时间偏长，王乐等[23]研究采用试纸擦拭-微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定日用陶瓷外饰面重金属铅、镉、铬、锌、钴和钡6种重金属元素释放量，整个分析过程不到2 h。展望日用陶瓷重金属溶出量未来分析的趋势，研究的重金属元素数量将不断增加，测试方法向简便、快速、高效转变，尤其是表面擦拭与显色相结合的快速检测试剂盒的研制是未来发展的重要方向。

参考文献

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陶瓷电容篇5

论文摘要：陶瓷文化需要传播，尤其是在拥有千年陶瓷文化积淀的瓷都景德镇，就更应充分利用电视这一大众传媒进行文化传播，从而达到提升城市文化品牌的目的。本文试就景德镇陶瓷文化传播中电视媒体的优势、问题及对策这三个方面的问题进行探讨。

    中国陶瓷是中国文化的象征。景德镇陶瓷文化则是中国古代文化的一个重要组成部分，在中国陶瓷文化史上占有极其重要的地位。要提高景德镇城市的文化品位和影响力，就要把城市发展和资源利用结合起来，把现代化气息和营造城市的文化特色结合起来，通过各种形式、各种途径来进行陶瓷文化传播。相对于其他媒介，电视媒体是是目前世界上传播范围最广泛、传播效果最理想、社会影响最显著的传播载体，在公众接受交流信息中具有举足轻重的地位。另外，陶瓷文化类节目所落含的丰富的陶瓷信息，深刻反映了景德镇陶瓷文化内涵，是世人了解瓷都、认识瓷都的最好的信息窗口，对景德镇对外宜传产生着积极作用。充分认识电视媒体在陶瓷文化传播中的优势，畅通电视媒体与陶瓷文化传播连接的各种管道，充分发挥电视媒体在教育和影响公众文化修养方面的作用，不仅非常重要，也十分必要。

    一、电视媒体的优势

    1.广覆盖、低成本、快捷化。如2004年中央电视台摄制的七集电视专题系列片《景德镇》，对景德镇深厚的陶瓷历史文化渊源和辉煌成就进行深人浅出的讲述，还有景德镇国际陶瓷节开幕式、官窑遗址发掘等央视直播节目，让更多的人认识了瓷都，了解了景德镇。这种迅速在大范围内宜传的花费是非常之小，而所产生的作用却是十分巨大，是无论任何一种传播载体都无法做到的。

    2、现场感、亲和力、直观化。电视传播的特点是形象、鲜活、直观，观众易于接受和理解。如景德镇电视台深受群众喜爱的栏目《边走边看》，该栏目最大的特点就是用“现身说法”，谈古论今。通过栏目主持人边走边看边说这一动态性口播形式，辅以一些通俗易位、具体形象逼真的制瓷工艺操作，讲解古今陶瓷文化知识，形式可谓别具一格，画面丰富活泼，在群众中有很强的影响力。

    3.多媒体、交互式、人性化。当代互联网技术的渗透，使电视传播领域发生了革命性的变化，赋予了新的概念。我们进人了一个全新的数字电视时代，电视传播趋向多媒体、交互式，特别是各种资讯数据库的建立和应用，使人们可以不受地点、时间的局限，有选择地收看陶瓷文化类电视节目，不再被动地接受信息，可以参与到其中。

    总之，电视媒体是一种感观上的视觉和听觉相协调、声像上的动态和静态相结合的综合艺术，它有声有色，有形有情.以生动逼真的直观形象和生动活泼的表达形式，把抽象的概念形象化，把深奥的艺术道理通俗化，把枯燥的历史生动化，从而吸引公众，感染公众，说服公众。不论文化程度，不论年龄大小，公众都可以从电视中接受信息，而且可以重复声像，使其多次出现，反复刺激人们的感观，加深公众的理解，这对于民族传统文化魅力的展示和陶瓷文化知识的普及尤为重要。

    二、目前存在的主要问题

    电视已经进人了千家万户，作为普及率最高、受众最多、影响最大的大众传媒，理应成为陶瓷文化传播的主要渠道。然而，就目前而言，景德镇本土电视传媒的功能主要在新闻传播和娱乐资讯方面，在陶瓷文化传播方面有部分零碎的内容，但在整体上缺少份额，频度和强度也不尽人意，这有体制、机制方面的原因，也有认识、工作方面的偏差。主要是:

    1,媒体资源上的不到位。电视媒体中文化传播的最大问题就是人才和资金。陶瓷文化节目创作是一门学问，陶瓷文化事业的繁荣首先需要一大批既熟悉陶瓷文化又懂传播知识的专业创作人才的付出。事实上，现在从事陶瓷文化节目创作的人实在是太少了，而且电视媒体迫于市场化运营的经费压力，投人文化类节目制作的费用较低。土壤不肥，就无法出得了优质的陶瓷文化电视产品。

   2、节目制作上的不到位。目前我们在电视中所能见到的陶瓷文化栏目和专题节目为数不多，精品甚少。诚然，电视媒体部门需要收支平衡，开发生活娱乐型节目和广告节目可以图利，相比较，开设文化节目属公益性项目，收益微乎其微，甚至要贴本，所以开发陶瓷文化栏目和制作陶瓷文化节目积极性不高，动力不足。

三、创新理念和方法

    1、掌握公众需求，发挥自身特色。电视从本质上来讲是一种大众传播媒介，这就决定了电视节目要面向大众而展开。从这一角度讲，电视所传播的信息就不能是艰涩的、深奥的，而应该是通俗的、大众的。受众收看电视的主要目的是为了在获取信息的同时愉悦身心，没有人愿意在电视上看到沉甸甸的内容，冷冰冰的说教，人们更愿意从电视上看到轻松愉快的内容。电视这一娱乐大众的本质是电视与生俱来的功能和作用，因而它也渗透到了电视的各个节目之中，包括文化类节目，也要以更轻松的姿态出现才能吸引受众，达到传播的目的。如陶瓷电视专栏节目《话说陶瓷》，能在众多节目中脱颖而出，原因就在于它找到了最适合电视媒介的播出方式。首先，它请到的嘉宾都是学识渊博、善于表达的陶瓷名家大师，他们的身份地位提高了信源可信度，他们的精彩讲述确保了信息传达的有效性。其次，节目设置都是采取系列板块的形式，每集一个话题，多板块围绕一个主题展开，环环相扣，受众在观看时有欲罢不能的感觉。最后，《话说陶瓷》的播出内容是它最吸引人的东西，它以景德镇为主背景，忠实而典型地以视觉形象和艺术语言去游历“瓷路”风景，点评“瓷韵”英华，笑谈“瓷趣”百事，畅叙“瓷缘”真情，没有把传授知识当作简单的授课或是普通的讲述来处理，而是充分发挥电视媒介的特点，以陶瓷为审美主体，配以图片、资料和话外音，有张有弛，轻松而严谨。这样一来即使是文化程度不高的受众接受起来也没有什么难度，这就确保了节目是面向大众，而不是部分精英阶层的“小众”，最大程度上吸引了更多的人来收看。由此看来，《话说陶瓷》正是依靠通俗化、娱乐化、贴近受众的特点成为家喻户晓的节目。

    2、加强人才培养，激励节目创新。要采取措施，积极扶持陶瓷文化节目创作队伍发展，培养和引进一批熟悉陶瓷文化、精通节目制作、能够敏锐洞察陶瓷市场走向的高素质陶瓷文化类电视节目制作人才。由于陶瓷业是一个知识性、专业性、技术性很强的领域，如果主创人员是一个对陶瓷历史知识一窍不通，对现代陶瓷发展历程毫不知晓的人，如何能够既让外行观众喜闻乐见，又使内行观众心悦诚服。所以说，从业人员的自身素质是传播能否成功的首要条件。也只有加强人才队伍培养才能以更新的思维方式，更新的创作形式，在众多纷繁复杂的陶瓷文化中发掘出有意义、有价值的内容并进行提炼和总结，并通过有效的视觉图像方式进行表达，进而达以节目创新来创造良好社会效益的目的。

    3、灵活多样宣传，引领公众升华。电视媒体除了新闻播报、开设陶瓷文化类专栏节目等形式外，还可将影视剧的形式与陶瓷文化相结合。比如陶瓷可以作为影视剧中的一个信物而存在，也可以作为一个故事的背景或是线索而存在，甚至可以成为故事情节的主体。如电视连续剧《祭红》、《唐英》《青花》《大瓷商》等，这些以陶瓷为载体、以陶瓷文化为主题的影视剧或以生动的故事情节，或以独特的风土人情，或以博大的文化内涵展示了景德镇陶瓷独有的魅力，使得陶瓷作为一种文化的概念得以在全国各地更为广泛地传播。另外，在当代陶瓷技术和艺术大发展的背景下，知识的丰富广博以及专业化、艺术化，需要公众具备足够的理解能力和欣赏能力。因此，陶瓷文化传播关键要帮助公众从认识陶瓷到欣赏陶瓷，带动思想意识的提升，使公众从了解陶瓷历史文化和现代产业信息，拥有一定的陶瓷艺术欣赏能力，直至能够在陶瓷文化发展与应用中成为具有现代意识的景德镇陶瓷文化传承者和体现者。

陶瓷电容篇6

关健词：采暖；陶瓷砖；电热；地暖砖

1 引言

采暖陶瓷墙地砖是指具有室内采暖功能的陶瓷砖，一般可分为采暖地砖和采暖墙砖两大类。普通的陶瓷砖本身不能产生热量，它必须与一定的热源组合后才能通过自身被加热而具有对外辐射热量的功能。

与传统的取暖炉、暖风机、空调机、暖气片等采暖形式相比，采暖陶瓷砖供暖系统可使室内具有地面温度高，上层空间温度低，给人脚暖头凉的舒适感，也符合中医“温足凉顶”的理论，同时可以减轻室内空气干燥感，无噪音、无风速、无扬尘、无废气，保持室内干净、清洁，在潮湿地区可以防止各种风湿疾病，有助于健康，给人以一种清新温暖的良好感觉。

目前，市场上最多的是采暖陶瓷地砖，其种类较多、名称繁杂、各具特点。本文从热源、结构、施工、运行等方面对采暖陶瓷砖作初步归纳，并提出一种新型的采暖陶瓷墙地砖方案。

2 采暖陶瓷砖的热源

目前，采暖陶瓷砖的热源主要有水热和电热两大类。

水热是通过加热盘管将水的热量传递给陶瓷砖，再由陶瓷砖将热量辐射给室内空气，热水温度在60℃左右，热水的来源有热水机、锅炉、温泉等。水热采暖系统相对较为复杂，技术要求高，主要包括：管道的联接、热水的制备、热水的分配、温度的控制等。水热采暖的优点是热容大、温度稳定性好、容易和原有的锅炉供暖系统相对接，无电磁辐射产生。

电热是将电能转化为热能来加热陶瓷砖，再由陶瓷砖将热量辐射给室内空气。目前采用的电热元件主要是由金属或者碳元素制备。市面常见的金属制备的电热元件是金属发热电缆、金属发热带、金属发热箔，其中最常用的是金属发热电缆，如图3、4、5所示。碳是一种导电材料，传统的碳电热元件是用碳黑、石墨制备，其缺点是易被氧化而失效。现在地暖市场上常用的碳制电热元件是由碳纤维或者碳晶制备的发热电缆和发热膜，如图6、7所示。电热采暖陶瓷砖的优点是占用室内空间少、控温准确、采暖系统相对简单、使用维护方便。

3 采暖陶瓷砖的结构形式

3.1 陶瓷砖与热源分体型

这是目前市场上最常见的一种结构，其热源系统与陶瓷砖相对独立，（严格来说它不应称为采暖陶瓷砖，除非陶瓷砖具有特殊的热辐射功能）。在施工中首先在需要采暖的地方铺设独立的水暖或电暖系统，然后再在热源系统上面铺设装饰材料（陶瓷砖、木地板、大理石等）。以地暖陶瓷砖为例，该类地暖自下而上的各层结构分别是：

混凝土层：钢筋混凝土楼板；

隔热层：聚苯乙烯发泡板（XPS板），用来隔绝热量向下传递（也有采用泡沫混凝土）； 上敷热反射膜（无纺布基铝箔材料），阻止向下辐射传热；

钢丝网：固定地热管线，均匀辐射热量，避免局部温度过高，水暖一般采用蘑菇板固定；

地热管线：分为地暖管材（水热，一般为PE-RT、PE-X或PB）或者发热材料（电热，一般为电缆或电热膜）两种不同的供热方式；

填充层：采用砂石混凝土浇制，起到均热蓄热作用；

铺地材料及防潮材料：地暖陶瓷砖。

这种结构的最大优势是装饰适应性广，不需要在铺贴施工前提前定做采暖装饰材料，不仅可用于采暖陶瓷墙地砖，还可用于采暖木地板和大理石。

3.2 陶瓷砖与热源合体型

该结构采暖陶瓷墙地砖只适合电热系统，它是将电热元件通过粘贴、烧附、沉积等方法附着在陶瓷墙地砖底表面上，再采用涂层、有机材料、无机材料等附在电热元件的表面上，使电热元件与外界隔离，起到绝缘、防水防潮、防腐蚀的作用。比如，先将发热电缆或发热丝盘绕在两层绝缘PET薄膜之间，经真空热压密封、制成所需面积规格和所需功率的电发热膜片，再将发热膜片粘贴在相应规格陶瓷砖的背面，按照陶瓷砖-电热膜片-热反射材料-电绝缘材料-保温材料-防水防腐材料的结构顺序组装成电热陶瓷砖。这种结构的最大优势是每块陶瓷墙地砖都是一个独立的发热单元，如采用并联电路，采暖砖可以各自独立工作，相互之间的影响很小，铺贴施工相对简单。

4 采暖陶瓷砖的施工程序

4.1 陶瓷砖与热源分体类型的施工

以电热地暖陶瓷砖施工为例：

（1）安装前，测试发热电缆的标称电阻及绝缘电阻。

（2）在地面上铺设专用保温板，若地面湿度较大，可先铺设一层防水膜，再铺保温板。

（3）在保温板上铺一层热反射铝箔。

（4）在反射铝箔层上铺一层金属网，目的是防止安装的热电缆被压入绝热材料中并起到增强地面抗压强度的作用。

（5） 根据事先设计的发热电缆布置方式从电源接线端开始将发热段均匀铺设在金属网上，并每隔一定距离作一次扎，发热电缆不能交叉重叠。之后用混凝土均匀覆盖并包住发热电缆，（混凝土厚度20 ～ 30 mm左右），最后再铺设陶瓷地砖。

4.2陶瓷砖与热源合体类型的施工

（1）测量地暖陶瓷砖安装区域的面积，进行安装策划，确定温控器的安装位置以及地暖陶瓷砖的铺贴数量。

（2）为温控器和接线盒剔槽：按照安装策划图示的位置将温控器的位置确定，再将温控器槽、接线盒槽以及接电源线管槽剔好，最后将温控器暗盒、接线盒安装在指定位置。

（3）找平地面：用1：5的水泥砂浆灰找平地面。

（4）铺贴保温板和热反射膜：在找平地面上铺设保温层，保温层间歇不能大于5 mm，并用粘胶带把缝隙连接起来，在保温层上铺设热反射膜。

（5）检查地暖陶瓷砖的质量：1）检测地暖陶瓷砖在运输和搬运过程中是否有损坏；2）检测地暖陶瓷砖线路是否有损坏或短路现象，功率是否符合要求；3）试铺地暖陶瓷砖，看是否有色差或其他地面缺陷。

（6）铺贴地暖陶瓷砖：1）铺贴地暖陶瓷砖的方法和流程与普通地砖基本一致；2）铺设地暖陶瓷砖最需要注意的问题是必须保证所有的插接头内不能有砂浆或其他杂物且保证把插接头拧紧拧实。

（7）安装温控器，⒆艿缭垂氐簦把地暖瓷砖连接线与温控器按照说明书上的要求的方法连接好，并用螺旋固定好。

（8）通电试运行和验收确认：通电后检查电源线路，看各项运行数据是否正常，检查每片地暖瓷砖是否处于工作状态，保证系统运行无误。

5 水热和电热陶瓷砖的运行对比

水热和电热陶瓷砖的运行对比见表1。

6 新型电暖陶瓷墙地砖（板）

从上述现有的采暖陶瓷墙地砖的多方面特性比较来看，电热陶瓷砖比水热陶瓷砖要好。从铺贴施工和后期使用维护来看，陶瓷砖与电热源合体型比分体型要有优势。

但是，现有的电热陶瓷砖也还存在一些问题。首先，电暖陶瓷砖工作时会产生一定的电磁场，这是其不足之处。电磁场是由盘绕的细长的发热电缆通电所产生的，只要是线状或长条状的电热元件，通电后都会在其周围产生电磁场。其次，现有电暖陶瓷砖系统中，发热元件与陶瓷砖之间夹着有机绝缘材料、防护材料和粘结材料，有些甚至隔着空气，这就增加了热传导的阻力，降低了热源的有效利用率。

采用陶瓷电热膜作发热材料就可以基本解决以上问题，陶瓷电热膜具有电热转换效率高、使用寿命长、发热速度快、发热温度高的特性，是一种新型的现代高科技电热材料。将陶瓷墙地砖与陶瓷电热膜相复合，可得到一种新型的电暖陶瓷墙地砖，如图8所示。初步构想是，它可由两块陶瓷砖（板）或一块砖（板）加保温防水涂层、陶瓷电热膜、电极、电极引导件、热反射膜组成，其中陶瓷电热膜附着在其中一块陶瓷砖（板）的底面上，电极附着在陶瓷电热膜上，电极引导件一端联在电极上，另一端在陶瓷砖（板）的外表面，热反射膜覆盖在电热膜和电极引导件上，两块陶瓷砖（板）或一块砖（板）与一保温防水涂层将电热膜夹在中间，陶瓷砖（板）之间用粘结剂粘成一个整体，电极引导件从砖（板）之间或砖（板）与保温防水涂层的侧面引出。

该新型电暖陶瓷砖属于瓷砖与热源合体的类型，电热膜与陶瓷砖（板）紧密牢固的粘结为整体，中间没有粘结剂等其它物质产生热阻，因此电热膜所产生的热量能够直接传给陶瓷砖（板），通电后陶瓷砖升温快、电热转换效率很高，即热量的有效利用率很高。陶瓷电热膜在使用中不会被进一步氧化，功率衰减小，使用寿命长，可达30年以上。由于电热膜呈平面状平铺在陶瓷砖的底面上，因此，通电后不会在周围产生电磁场，避免了电磁场在某些场合的不良影响。该新型电暖陶瓷墙地砖可以在36 V安全电压下工作，使用中更无触电的后顾之忧。

陶瓷电容篇7

功能陶瓷主要是指利用材料的电、磁、声、光、热等方面直接的或耦合的效应以实现某种使用功能的陶瓷。由于功能陶瓷本身所具有的特殊物理性能，它在电子通信、计算机、自动控制、汽车电子、航空、航天等技术领域的发展中起到越来越重要的作用。

陶瓷有着悠久的历史，早在公元前10世纪，人类就开始利用它做生活用具，如今青花瓷、唐三彩、粉彩瓷，玲珑瓷等，早已成为老百姓们耳熟能详的艺术珍品，而李龙土院士所研究的功能陶瓷却是一大类具有特殊电、磁、光，声，热。力、化学或生物功能的介质材料。

经过多次约访，在隆冬时节的一个上午，我们终于有机会走进李龙土院士办公室，他思索和言谈的背后，闪烁着一位科研工作者坚毅的性格、辛勤不辍和一往无前的进取精神。和李龙土院士面谈，聆听他的真知灼见，如同上了一堂内容丰富、生动精彩的课，让我们增长了不少见识。

李龙土院士告诉我们：“功能陶瓷属于高新技术材料领域，是发展近代新型电子元器件的基础。广泛应用于通信技术，汽车电子、自动控制、航空航天等领域，可以说是‘小器件’、大市场，它不仅与百姓的生活关系密切，而且和国民经济建设及国防军工紧密相关，意义重大。”

目前，世界各国都非常重视功能陶瓷的发展。美国、日本和西欧一些国家都将功能陶瓷作为关键材料，投入大量经费进行研究和开发。从总体上看，美、日在功能陶瓷的研究方面居领先地位。我国的功能陶瓷材料及其片式元器件产业化的总体水平落后于美日两国，与一些欧洲国家(英、德、法等)相近。但在某些具体材料研究方面(如无源电子元件用低烧功能陶瓷材料、高性能细晶铁电陶瓷材料等)，我国科学家的研究成果已处于国际领先水平。但是在实际应用、生产水平，工业化程度以及市场份额上与欧，美、日等发达国家仍然有相当大的差距。

面对日趋激烈的国际市场竞争，李龙土院士及其团队把握国家需求，勇于创新，始终认为“任何新材料的研究，最终的目的就是为了实际应用并将其转化成生产力”，多年来，他们坚持产、学、研相结合，积极推动科研成果转化及其产业化进程，使我国在功能陶瓷及其元器件领域抢占了一定市场的份额，获得了显著的社会和经济效益。

“把新材料科研成果不断转化成生产力!”

早在改革开放初期，李龙土院士就承担了国家“六五”科技攻关项目――多层压电变压器(MPT)，与之相关的压电陶瓷低温烧结机理是同期承担的国家自然科学基金项目，基于材料与器件一体化，基础性研究与应用技术研究相结合，成功研制了低烧MPT――独石压电变压器，这是李龙土院士在压电陶瓷领域的一个创造性贡献。低烧MPT具有低驱动电压、高升压比、体积小等特点。其升压比比一般压电变压器高数十倍。成果发表后受到广泛引用。一位美国工程院院士在给历届研究生讲课的教案中都引用了这一成果，这也是当时他讲课中引用中国功能陶瓷研究成果的唯一例子。这项以低温烧结和多层片式化为技术特征的研究是李龙土早期的科研实践和起步阶段，它为后来的发展奠定了基础。该成果1985年获国家“六五”科技攻关表彰奖，1987年获国家发明三等奖，先后获省部级一、二等奖多项。压电陶瓷低烧机理研究参加了国家基金委成立十周年优秀成果展。低烧MPT的应用研究成果获航空工业总公司(部级)1991年科技进步一等奖，1993年国家科技进步三等奖。

五年的时间很快过去了，李龙土院士迎来了我国科技发展的第七个五年。“七五”期间，国际“高性能低烧多层陶瓷电容器(MLCC)”技术发展有着巨大的市场前景，而我国在铁电压电陶瓷材料低烧技术业已经形成了优势和特色，组成了产学研联合课题组，作为先进功能陶瓷专题负责人的他在国家“863”计划启动之际，提出了把“高性能低烧多层陶瓷电容器(MLCC)”作为重点课题的建议。并提出把高技术发展计划直接与企业需求相联系，以MLCC产品作为课题具体研究目标，企业单位直接参加联合课题组等思路与措施，这在当时无疑是一种创新。

高性能铁电压电陶瓷材料及低烧技术的研究与发明是李龙土院士在这一时期的又一力作。铁电压电陶瓷烧成温度通常高达1200～1300摄氏度。如果将这个温度降低，可以节约能耗、减少所用极贵金属的含量、降低成本、减轻环境污染等。长期以来，寻找高性能与低烧兼优的陶瓷材料，是国内外尚未攻克的技术难关。合作者和他共同努力，采用了独特的工艺措施，将烧成温度降低到860～1000摄氏度，研制成功一系列具有优异性能的压电铁电陶瓷材料，首次提出了对产业化有指导意义的新技术路线，开拓了高性能铁电压电陶瓷实现低烧的崭新途径。这项重大成果，获得了1996年国家技术发明二等奖，低烧机理研究成果被选为国家自然科学十周年优秀参展项目。这项成果还获得了四项专利。

高性能低烧多层陶瓷电容器是在近代电子信息技术领域广泛应用的新型元件。上世纪80年代以来，随着市场竞争的加剧，高性能低成本成了相关技术发展的主要趋势。李龙土根据学科发展动向，结合中国国情，最先建议和论证了这一“863”计划课题，被优选为“八五”期间8项重大成果转化项目之一。他领导课题组开创性地研制成功高性能低烧弛豫铁电陶瓷，性能居国际领先水平。美国陶瓷学会公报给予了高度评价。

为了使这项高科技成果尽快投入市场，课题组与广东一家高新科技企业密切合作，在较短的时间内，大批量生产新产品，以其高性能，低成本双重优势进军国际市场，取得了巨大的经济效益和社会效益，产值达数亿元。这项成果在当时为建立具有我国自主知识产权的高性能低烧多层陶瓷电容器产业体系奠定了基础，增强了我国产品在国际市场的竞争力和占有率，为国家“863”计划实施做出了重要贡献。李龙土院士在这一重大项目的立项论证、发展战略、技术路线、产业化基地的优选决策，特别是在解决成果转化的关键技术等方面，都发挥了重要作用。在全国“863”计划十周年大会上，他介绍了典型经验和成就，并被国家科委和国防科工委授予先进工作者称号。

随后以此为契机，他和他的团队又牢牢把握住了“九五”发展机遇。“高性能片式电子元件与材料”作为“八五”重大项目的延伸与发展又列为国家“863”计划“九五”重大项目，李龙土院士领导的团队承担的“高性能低烧铁氧体材料及其片式电感器”和“高性能片式电容”是该重大项目的两个核心重点课题。片式电感器作为三大无源元件之一，它的发展稍迟于片式电容，面对市场需求与竞争的挑战，课题组研制成一系列新型高性能低烧铁氧体材料，形成我国在片感材料方面的自主知识产权，打破了外国公司在低烧铁氧体高端材料方面的垄断。项目组还与清华同方公司成立功能陶瓷联合实验室，直接促成了山东同方鲁颖电子片感生产基地的建立。部分成果也在深圳顺络公司推广应用，片感的成果转化被业

界评价为“标志我国新生的片感产业步入自主发展的阶段”。“高性能低烧铁氧体材料”获2005年国家技术发明二等奖，相关成果先后获部委级科技进步一等奖和二等奖多项。

“高性能片式电容”课题则向高端材料及产品推进，所研制的钛酸钡基高介高温稳定型X7R 502材料在风华及成都715厂推广应用，其性能居同期国际领先水平，为我国军用高可靠片式电容器提供了关键性材料与技术。

跨入新世纪，信息功能陶瓷及其片式电子元件面临升级换代的新挑战。高性能低成本的“大容量薄层贱金属内电极MLCC”、“新型低烧铁氧体及其相关片式元件”等课题承前启后，相继立项为“863”计划“十五”重点项目，产，学、研结合更加广泛，研制出了材料性能居国际领先水平的BME-MLCC用纳米/亚微米晶钛酸钡陶瓷材料，突破了新一代高性能BME-MLCC薄型化、微型化关键技术。相关成果在深圳宇阳、广东风华、山东国腾等企业推广应用，它为我国高端片式电容提供了关键新材料。新型低烧铁氧体材料及相关元器件产业规模进一步扩大。

“十五”期间，多层压电陶瓷变压器(MPT)及其背光电源在西安康鸿实现产业化，先后获得国家高技术产业化发展计划和国家“863”计划重点项目的支持。西安康鸿已建成规模居世界前列的多层压电变压器和多层压电驱动器的产业化基地，成为西安高新技术开发区的创新型亮点企业，为西部经济建设做出重要贡献。

基于学科发展前沿及我国功能陶瓷产业重大需求，“十五”期间，针对信息功能陶瓷及其片式元件向着超微型化、集成化、多功能化、高频化和高可靠等技术发展中的共性科学基础问题，李龙土院士所在的国家重点实验室作为首席科学家单位，组织国内相关单位联合承担了“信息功能陶瓷若干基础问题研究”国家“973”计划项目，他所领导的团队相应承担了其中多项课题，在信息功能陶瓷基础研究方面取得了一系列突破性进展，在国际上产生重要影响，基础性研究成果将为新一代片式电子元件的发展提供指导。

“科技创新，人才队伍是关键”

为清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室学术委员会主任，74岁高龄的李龙土院士仍然在他的岗位上兢兢业业地工作着。除了外出开会，调研、出差，或出国访问。讲学，你都能看到李龙土院士孜孜不倦的工作身影。

李龙土院士把培养“后来人”的事业看得很重，“我国的科研力量一定要源远流长，一定要长江后浪推前浪，一代更比一代强!”这一直是他所信奉的，于是，他带领的团队开展一系列的科研工作，言传身教，尽可能地将他多年总结积累的宝贵经验传授给他们，让他们在研究的道路上少走弯路，不断开拓创新。尤其是在产、学、研相结合方面的经验，李龙土院士一再强调：“任何一项应用性的科研成果，最终的目的就是要将其转化成生产力。”因此他常常告诫他的团队成员们，首先，要做到定位明确，要紧紧围绕国民经济发展中的重大需求和国家重点科研任务开展新型陶瓷材料的基础和应用基础研究。同时，要做到始终坚持走在陶瓷新材料领域的科学发展前沿，要敢于创新，不要被一些条条框框所限制，他十分重视人才队伍的建设。科技创新，人才队伍是关键，只有做到心往一处想，劲往一处使，才能搞好科研工作。在李龙土院士的努力下，他所在的实验室如今已有工程院院士1名，长江学者2名，国家杰出青年基金奖获得者5名，人才队伍中45岁以下青年科研人员占60％，可以说实验室的青年学术带头人及优秀青年骨干队伍已经形成。实验室成员之间具有不同学术经历和背景，有利于取长补短，集成创新，通过紧密的联系和合作瞄准材料科学发展前沿，不断开拓新的研究方向。以他为学术指导的功能陶瓷研究团队，相继被评为教育部创新团队和国家基金会创新团体。我们相信，在国家的支持下，经过不断努力，这支团队将在学科建设、学术水平，学术梯队建设和人才培养等方面得到更大的发展，以形成该学科领域的国际一流研究群体和基地，并为提高我国在先进陶瓷材料领域的学术水平、推动相关产业的发展不断做出新贡献。

陶瓷电容篇8

关键词 无铅压电陶瓷，铋层状结构，钛酸铋钠基，钨青铜结构

1引 言

随着社会可持续发展战略的实施和人们环保意识的增强，无铅压电陶瓷材料的研究和应用更日益引起人们的关注。压电陶瓷被广泛应用于通信、家电、航空、探测和计算机等诸多领域，是最重要的电子材料之一，然而，目前使用的压电陶瓷材料仍是含铅的，其中铅基压电陶瓷中氧化铅约占原材料总量的70%，由于氧化铅是一种易挥发的有毒物质，在生产过程中，氧化铅粉尘以及高温合成或烧结过程中挥发出来的氧化铅极易造成环境污染，在使用和废弃后的处理过程中也会给人类及生态环境造成严重危害。于是近年来，为了保护人类及生态环境，许多国家都在酝酿立法禁止使用含铅的压电陶瓷材料，因此，开发无铅基的环境协调性（绿色）压电陶瓷材料是一项紧迫而具有重要科学意义的课题。

近年来，国内外研究的无铅压电陶瓷体系主要有：钛酸钡基、铋层状结构、钛酸铋钠基、碱金属铌酸盐系及钨青铜结构无铅压电陶瓷。

2钛酸钡基无铅压电陶瓷

钛酸钡（BaTiO3）是最早发现的典型无铅压电材料，其居里温度较低，工作温度范围较窄，压电性能属于中等水平，难以通过掺杂改性来大幅度改善其压电性能,且在室温附近存在相变，所以其在压电方面的应用受到限制。目前，BaTiO3基无铅压电陶瓷体系主要有：

（1） （1-x）BaTiO3-xABO3(A=Ba、Ca等；B=Zr、Sn、Hf、Ce等)；

（2） (1-x）BaTiO3-xA′B′O3（A′=K、Na等； B′=Nb、Ta等）；

（3） (1-x）BaTiO3-xA0.5NbO3(A= Ba、Ca、Sr等)。

研究结果表明，在上述三个体系中，都存在顺电立方-铁电四方相变，此相变具有弛豫铁电性的特征，而某些组分不再出现宏观上的铁电四方到铁电正交的相变，因而有利于室温下使用。对于某些配比，比如以Zr取代Ti的位置，可得到压电性能和铁电弛豫性都较好的陶瓷[1]，如Ba(Til-xZrx)O3基压电陶瓷的 d33可达340pC/N，而且工作温区有所拓宽[2]。

3铋层状结构无铅压电陶瓷

含铋层状结构是由二维的钙钛矿和(Bi2O2)2+ 层有规则地相互交替排列而成。它的通式为：(Bi2O2)2+（Ax-1BxO3x+1）2-，此处A为适合于12配位的1、2、3、4价离子或它们的复合，B为适合于八面体配位的离子或它们的复合，x为整数，称为层数，即钙钛矿的层数。理论上讲从x=l到x=∞(纯钙钛矿结构)都可能，都能满足离子堆积的几何规则，对于x≤5的物质的存在已经有大量电子衍射和高分辨电镜实验证明，但对于其它情况则存在疑问。到目前为止，含铋层状结构主要可以归纳为以下几大类[3]：

(1) Bi4Ti3O12基无铅压电陶瓷；

(2) MBi4Ti4015基无铅压电陶瓷；

(3) MBi2N209基无铅压电陶瓷(M=Sr、Ca、Ba、Na0.5Bi0.5、K0.5Bi0.5；N=Nb、Ta)；

(4) Bi3TiNO9基无铅压电陶瓷(N=Nb、Ta)；

(5) 复合铋层状无铅压电陶瓷。

铋层状结构压电陶瓷材料具有以下特点：低介电常数、高居里温度、压电性各向异性明显、高绝缘强度、高电阻率、低老化率。这类材料是适合于高温高频场合使用的压电材料，但这类材料的压电活性低，极化场强高，为了改善铋层状结构的压电活性，通常采用两种方法，即掺杂改性和工艺改进[4]。

研究表明[5]：Nb5+和V5+离子分别掺入Bi4Ti3O12，取代B位的Ti4+，可以提高其电阻率,掺杂后可以获得相对密度达95%以上的致密化陶瓷，而且通过施主掺杂，电阻率大大提高，而电阻率的提高可以有效地改善极化性能，象Bi4Ti2.86Nb0.14O12的d33可以达到20.0pC/N，而V掺杂后，可以在不降低其它性质的同时，将Pr提高40×10-6C/cm[5]。

另外，通过新的制作工艺可以改进陶瓷的显微结构，从而提高非铅压电陶瓷的压电性能，通过工艺上控制这类陶瓷的晶粒取向，可使材料在某一方向具有所需要的最佳性能。采用适当的热处理技术可以在高温下使晶粒内发生位错运动和晶粒间的晶界滑移，使陶瓷晶粒实现定向排列[6]。

表1列出了分别采用流延和挤压工艺定向后得到的织构化CaBi4Ti4015陶瓷的电学性能[7]，同时将它们与任意取向的陶瓷进行比较，可以看出晶粒定向以后陶瓷的电学性能得到了有效的提高。

4钛酸铋钠基无铅压电陶瓷

钛酸铋钠Bi0.5Na0.5TiO3（BNT）是1960年Smolensky等人首次合成并发现的具有钙钛矿结构的铁电体，通式为A0.5 A′0.5TiO3，是钛酸盐系列的典型代表[8]。BNT在室温下是三方铁电相，在230℃ 时经历弥散相变转变为反铁电相，在320℃转变为四方顺电相，520℃以上BNT为立方相。BNT具有弛豫铁电体的特征，具有相对较大的剩余极化强度Pr(38uC/cm)、压电系数大（kt、kp约50%）、介电系数小(240～340)、声学性能好（其频率常数NP=3200 Hz・m）和极高的矫顽场(7.5 kV/mm)。由于其矫顽电场高以及在铁电相区电导率较高，因而极化困难，难以制得实用的压电陶瓷。

为了克服BNT陶瓷的极化困难和难以烧结成致密样品的缺点，人们通过添加多种钙钛矿结构掺杂物对BNT进行改性。日本学者Takennka等人[9～12]通过引入Pb、Ba、Ca、Sr、Mn等元素后，降低了BNT过高的矫顽场强，避免了因BNT铁电相较高的电导率导致的极化困难，成功解决了BNT材料极化难的问题。他们主要对以下体系进行了较详细的研究：

(1) (1-x)BNT-xBaTiO3；

(2) (1-x)BNT-xMNbO3(M为Na，K)；

(3) (1-x)BNT-x/2 (Bi2O3Sc2O3)。

表2列出了上述体系中性能较好的代表性配方的压电性能。

另外，Park等[13]对BNT-SrTiO3系统进行了研究，国内吴裕功等[14]也开展了CaTiO3对BNT压电性能影响的研究，结果表明：SrTiO3、CaTiO3同样能降低BNT的饱和极化强度，但作用不如BaTiO3显著。Takenaka等[11]研究了(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xNaNbO3体系的特性，表明了该体系较容易烧结，在最佳配方 x=0.03组成下其性能为：d33=71×10-12pC/N，k33=0.43，在50kV/cm电场下剩余极化为33uC/cm。Hajime等[15]开展了(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-x/2(Bi2O3・Sc2O3)体系的研究，发现随着1/2(Bi2O3・Sc2O3)的掺入，使体系中Bi的含量增加，对增大tc效果明显，但是k33也会相应下降。在x=0.02时，k33和d33同时达到最大值：42%和74.7pC/N。

在BNT中掺杂稀土元素及锰的氧化物可以改善BNT陶瓷的压电特性。稀土氧化物的加入会促进BNT晶粒的生长，在一定范围内，随着稀土氧化物量的增加，晶粒尺寸也增大；其中尤以Nd2O5对晶粒生长促进的作用最大。但当稀土氧化物的加入量超出其固溶极限后，稀土氧化物会存在于晶界附近，阻止晶粒长大，造成BNT的细晶结构。Aree等研究了掺入0～6%的La可形成(Bi0.5Na0.5)1-1.5xLaxTiO3系压电陶瓷，其压电性能良好：x= 0.0172时，相对密度为95%，相对介电常数为550，d33=91pC/N，kt =43%，kp=13%，tc=345℃[16]。MnO2的加入能提高BNT的机电耦合系数并显著提高BNT陶瓷的电阻率，40℃下可达3×l0l4Ω/m，从而可提高BNT的击穿强度，但MnO2的引入同时也会使BNT的居里温度下降[17]。

5碱金属铌酸盐系无铅压电陶瓷

1949年美国学者合成了NaNbO3、KNbO3、LiNbO3等类钙钛矿型化合物晶体，这类化合物的通式为ANbO3(A为Na、K、Li)，其压电性较大,多年来作为电光材料受到重视[18]。其中NaNbO3是室温下具有类钙钛矿结构的反铁电体，存在复杂的结晶相变，具有强电场诱发的铁电性。以NaNbO3为基，适当添加第二组元，可得到性能较好的铁电压电体，如NaNbO3-KNbO3系陶瓷的居里温度较高(>160℃)，压电性能良好(d33可超过100pC/N)[19]。由于碱金属的易挥发性，采用传统陶瓷工艺难以获得致密性良好的陶瓷体，使陶瓷性能变差。采用热压或等静压工艺能够获得致密的NaNbO3-KNbO3陶瓷，材料的温度稳定性得到较大改善，相对密度可达99%，但材料的稳定性程度并不令人十分满意；另一方面，以Ta、Sb等元素部分置换取代B位的Nb，使碱金属铌酸盐陶瓷向多元化方向发展[20]。

LiNbO3和KNbO3也是重要的无铅压电材料，LiNbO3晶体因其居里温度高（tc=1210℃）、自发极化强度大（Ps=71×10-6C/cm2）、机械品质因数高而倍受关注。在LiNbO3中加入少量的自身具有高压电性的玻璃助剂，从而有效地改善了陶瓷的强度。KNbO3具有与钛酸钡相似的结构,其居里温度为435℃，由于KNbO3陶瓷的压电性能低，烧结工艺要求严格，易破碎，因此难以在实际生产中应用。

6钨青铜结构无铅压电陶瓷

钨青铜结构化合物是次于(类)钙钛矿型化合物的第二类铁电体，其特征是存在[BO6]式氧八面体，B为Nb5+、Ta5+或W6+等。目前发现和研究的钨青铜结构压电陶瓷多以铌酸盐为主，其中主要体系有：

（1） (Sr1-xBax)Nb2O6基无铅压电陶瓷；

（2） (AxSr1-x)2NaNb5O15基无铅压电陶瓷(A=Ba、Ca、Mg等)；

（3） Ba2AgNb5O15基无铅压电陶瓷。

铌酸盐钨青铜结构化合物陶瓷在成分和构造上的差别对它的铁电性能有重要影响，一般来说，钨青铜化合物具有自发极化强度较大、居里温度较高、介电常数较低等优点，因此近年来，钨青铜结构铌酸盐陶瓷作为重要的无铅压电陶瓷体系越来越受到重视。

7结 束 语

从现在的研究状况来看，无铅压电陶瓷的性能指标均不能与铅基压电陶瓷相媲美，还存在较大的差距,但无铅压电陶瓷在压电性能上又各具特点，在某些单项指标上甚至优于铅基压电陶瓷，可在特定场合部分取代铅基压电陶瓷。作为新一代压电材料，目前对这些体系的研究还不完善，还需要进一步深入研究，在以后的研究工作中，我们应该从以下几个方面开展工作：一是对现有无铅体系做进一步的掺杂改性和位置替换，研究替换机理和掺杂物对介电压电性能的影响；二是研究新的无铅压电陶瓷的制备工艺；三是开发新的无铅压电陶瓷体系。

参考文献

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4 HERBUT A，SAFARI A．Processing and electromechanical properties of（Bi0.5Na0.5）1-1.5xLaxTiO3 ceramics[J]．J AmCeram Soc，1997，80：2954～2958

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14 吴裕功，马晋毅，董向红等．NBT-SrTiO3无铅压电陶瓷的介电、压电性能[J]．压电与声光，2000，22(6)：370～372

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16 AREE HERABUT，AHMAD SAFARI．Processing and electromechanical properties of (Bi0.5Na0.5)(1-1.5x)LaxTiO3 ceramics[J]．J Am Ceram Soc，1997，80(11)：2954～2958

17 NAGATA HAJIME，TAKENAKA TADASHI.Additive effects on electrical properties of Na0.5Bi0.5TiO3 ferrelectric ceramics[J].J Eur Ceram Soc，2001，2l：1299～1302

18 功能材料及其应用手册.功能材料及其应用手册[M]．北京：机械工业出版社，1991

19 KENTH N,JOHAN L,KARIN L，et a1.[P]．WO：No9954226，1999-10-28．

陶瓷电容篇9

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。

陶瓷电容篇10

关键词 导电陶瓷，应用，制备，加工方法

1前言

导电陶瓷材料是指陶瓷材料中具备离子导电、电子/空穴导电的一种新型功能材料。导电陶瓷材料是从20世纪初期发展起来的，尤其是近十年来，关于新型导电陶瓷开发、传统导电陶瓷的改性、陶瓷材料与器件的一体化研究与应用等方面的研究十分活跃[1]。

导电陶瓷具有抗氧化、抗腐蚀、抗辐射、耐高温和长寿命等特点，可用于固体燃料电池电极、气敏元件、高温加热体、固定电阻器、氧化还原材料、铁电材料和高临界温度超导材料等方面[2]。本文对导电陶瓷的制备方法和加工方法进行了综述。

2导电陶瓷的制备方法

目前导电陶瓷的制备方法，主要有湿化学方法、无压烧结法、化学气相扩渗法和微波烧结法等。

2.1 湿化学方法

湿化学法主要有溶胶-凝胶法和共沉淀法。溶胶-凝胶法常以金属无机盐、金属有机盐或金属醇盐为原料，加入酒石酸、柠檬酸或醋酸为络合剂制备前驱体，加热蒸发得到溶胶，继续蒸发形成凝胶，干燥后煅烧即可得到粉体，将粉体压制成形、焙烧，使其致密，最后得到导电陶瓷。共沉淀法常以金属无机盐为原料，制备成水溶液，再加入沉淀剂（如氨水、草酸）以得到沉淀产物，干燥后煅烧、压制成形、焙烧，最后得到导电陶瓷。

吴敏艳等人[3]采用溶胶-凝胶法制备了粒径为30～60nm的超细粉，采用速控烧结制度在较短的烧结时间里获得相对密度为98%、平均晶粒度小于1μm的致密陶瓷。王歆等人[4]用溶胶-凝胶法，在Al2O3衬底上制备了导电性能优良的BaPbO3(BPO)导电薄膜。研究发现，升高热处理温度和增加热处理次数使薄膜中Pb/Ba摩尔比降低和膜厚减小，从而使薄膜电阻升高，薄膜导电性能下降，尤其是在膜层较薄的情况下，这种影响更加显著。采用670℃保温10min的单次热处理方法，获得了方阻为4.65Ω/cm的单一钙钛矿结构BPO相导电陶瓷膜。

刘心宇等人[5]利用液相共沉淀法制备了BaPbO3导电陶瓷粉末。研究发现，采用液相共沉淀法能明显降低BaPbO3粉末的合成温度，其合成温度约为650℃左右；液相法制备的BaPbO3粉末纯度高、粒度细；液相共沉淀法制得的BaPbO3导电陶瓷的室温电阻率约为3.4×10-4Ω•cm，并在750℃前具有优良的正温度系数 (PTC) 阻温特性。刘心宇等人[6]还采用化学液相共沉淀法制备了掺杂La的BaPbO3导电陶瓷粉末，将粉末压制成形，在950℃下烧结后发现，La在BaPbO3中的固溶度为10%；随着La的增加，BaPbO3的室温电阻率呈W形变化（如图1所示）。在La含量较低时，导电机制可能是电子导电形式，而当La含量较高时，其导电性可能主要是由费米能级的Pb之6s和O之2p轨道的重叠而引起的。

2.2 固相烧结法

固相烧结法是一种制备陶瓷材料的传统方法，将陶瓷原料粉末混合均匀后压制成形，在高温下无压（或有压）烧结，随炉冷却后便得到所需的陶瓷材料。

王春华等人[7]采用常压法获得致密的碳化硅烧结体，体积密度为3.12g/cm3，电阻率为0.165Ω•m；该陶瓷在300～600℃温度范围内表现出明显的负电阻率温度系数。

为提高导电陶瓷的导电能力，常对陶瓷进行掺杂。刘汉忠研究了Ce掺杂La0.5-xCexBa0.5CoO3陶瓷时，发现该陶瓷材料是一种电子、空穴和氧离子混合导电的陶瓷材料；La0.5-xCexBa0.5CoO3的x在0.1～0.5变化时，电阻率ρ随Ce的掺杂量增加而单调上升。图2给出了烧结温度为1080℃和1100℃时，样品的室温电阻率ρ（mΩ/cm）与Ce的加入量 x的关系。何汉兵等人[8]利用冷压-烧结技术制备了CuO掺杂的10NiO-NiFe2O4复合陶瓷，在1473K下烧结的CuO掺杂10NiO-NiFe2O4复合陶瓷的电导率与CuO含量有关（如图3所示），当未掺杂CuO时，在303K到773K温度范围内电导率随温度的升高而逐渐增加，随后在773～923K出现1～2个数量级的突降，然后重新随温度的升高而缓慢上升，当掺杂CuO后，电导率在298～1233K内随着温度的升高而增加。4%CuO掺杂10NiO-NiFe2O4复合陶瓷在不同测试温度下均具备最高电导率，在1233K下达到5.169S/cm，是未掺杂样品的5倍。

将绝缘的陶瓷基体与导电相复合，通过固相烧结也可得到导电陶瓷。在导电复合材料中，只有导电相体积分数大于临界值时，即导电相的掺量大于导电阀值时，导电相颗粒在绝缘基体中便形成了一个连续的导电网络，使复合材料具有导电性能。复合材料的电阻抗不仅仅依赖于导电相的体积分数，还依赖于能够导电的临界值[9]。

Kobel等人[10]以工业的Al2O3和MoSi2粉末为原料，通过200MPa冷等静压成形，于1600℃下真空烧结，保温60min，制备出Al2O3-MoSi2复合材料。研究发现，MoSi2的含量对复合材料的密度影响不大，当MoSi2为16vol%时，材料的相对密度为98%；当MoSi2为40vol%时，材料的相对密度为94%。当MoSi2大于20vol%时，复合材料中的MoSi2便形成了三维的导电网络（如图4所示），该材料的电阻具有正温度系数特性。Krnel等人[11]将原料粉末在350MPa下冷等静压压制后，在氮气气氛下无压烧结制备出AlN-SiC-MoSi2复合陶瓷（原料配比55vol%AlN、15vol%SiC、30vol%MoSi2和2wt%的烧结助剂 Y2O3）。研究发现，在1900℃下无压烧结1h，可得到非常致密的AlN-SiC复合陶瓷，烧结体中晶相有正方晶系MoSi2、六方晶系 AlN、β-SiC、Y3Al5O12(YAG)、Mo4.8Si3C0.6、Mo5Si3和MoB等。复合陶瓷在1000℃以下经氧化后，试样的重量有所减少，这是由于MoSi2氧化生成MoO3时挥发所致；在1000℃以上经氧化后，试样的重量有所增加，这是因为在其表面形成了莫来石保护层。由于在氧化环境下其表面发生了变化，因此这种材料的导电率会严重下降。在1300～1450℃,试样氧化的活化能为265kJ/mol，反应速率由氧在试样表面所形成的莫来石层中的扩散速度所控制[12]。

通过固相烧结法也可制备玻璃陶瓷，Xu等人[13]制备的锂离子玻璃陶瓷的主要导电相为 Li1.4Al0.4(Ge1-xTix)1.6(PO4)3(x=0～1.0)纳米晶体。当x=0～1.0时，陶瓷的电导率均高于1×10-4S/cm。并且，该材料有很好的化学稳定性，制备也比较容易。当x=0.33时，样品在950℃保温18h，有较好的热稳定性，在室温下的电导率为6.21×10-4S/cm。

2.3 化学气相扩渗法

为改善陶瓷的导电性能，通常在制备前躯体时掺入其它元素，如郝素娥等人[14]采用气相化学热扩渗的方法，使稀土元素有效地渗入到钛酸铅陶瓷中，在陶瓷结构中形成了均匀、细小、弥散的形貌结构特征；稀土扩渗使钛酸铅基陶瓷的导电性显著增强，其室温电阻率下降为 0.2Ω•m。

2.4 微波烧结法

微波可以促进陶瓷材料的烧结，Fu[15]用微波加热法制备了Y2O3掺杂的CeO2纳米粉体，该粉体具有较高的反应活性，粒径为20～30nm，制备粉体的时间只用了15min。该粉体经压制成形后，在1420℃下煅烧5h，试样的致密度超过理论密度的92%，在800℃的电导率为0.023S/cm。

3导电陶瓷的加工方法

陶瓷是由共价键、离子键或两者混合的化学键所结合的物质，在常温下硬度高、脆性大，加工难度大、加工成本高，使其应用受到了一定限制[16]。

电火花加工又称作电蚀加工或放电加工，是利用工具电极和工件电极间脉冲放电时产生的电蚀现象对材料进行加工。当陶瓷材料的电阻率低于1Ω•m时，可以有效地利用电火花技术对陶瓷材料进行加工[17]。

Puertas等人[18]研究了WC、BC和SiC导电陶瓷的电火花加工性能。研究发现，WC和SiC陶瓷在电火花加工时，材料的致密度越高，切割面就越粗糙；但是，BC在电火花加工时，材料的致密度越高，切割面的粗糙度下降。增加脉冲时间，所有材料的切割面的粗糙度增加。对于SiC陶瓷，增加工作周期，切割面粗糙度增加；但是，对于BC来说, 增加工作周期，切割面粗糙度下降。BC在电火花加工时，随着材料致密度增加，对电极的磨损程度也越大，但是，SiC陶瓷和WC陶瓷的结果正好相反。对于BC陶瓷来说, 增加脉冲时间，电极的磨损下降；SiC陶瓷和WC陶瓷的结果正好相反。关于SiC陶瓷和WC陶瓷材料的切削率，材料的致密度增加，切削率增加； BC陶瓷切削率随着致密度的增加先增加后下降。对于SiC陶瓷和WC陶瓷，增加脉冲时间，切削率下降；对于BC陶瓷，随着脉冲时间的增加，材料的切削率先增加后下降。对于上述三种材料，工作周期增加，切削率都有所增加。

Lauwers等人[19]通过在ZrO2中分别加入不同粒径的WC、TiC 和TiCN相，在1500℃下热压烧结3min（压力为62MPa），制备了导电陶瓷复合材料，并研究了第二相的类型和粒径对复合材料的表面粗糙度和切割速度的影响。研究发现，粒径较小的第二相使材料的导热性能下降，从而使切割速度增大。对于第二相为脆性材料的情况，因其有较低的韧性或强度，较易形成裂纹，也可以使切割速度增加。但对于ZrO2-WC陶瓷，切割速度较快的原因是因为在线切割时，WC被氧化生成了气体WO3和CO2。

4结 束 语

导电陶瓷在能源、冶金、环境保护、电化学器件等各个领域有着广阔的应用前景。在导电陶瓷的制备方法中，溶胶-凝胶法将成为制备高性能导电陶瓷的主要方法。通过对单相导电陶瓷掺杂（如LaxBa1-xCoO3、LaFe1-xNixO3-a、La-BaPbO3系陶瓷）和在绝缘的陶瓷基体中加入导电相可得到导电性能、力学性能和高温性能较好的陶瓷材料。随着包括电火花加工技术在内的特种加工技术的创新发展，将对导电陶瓷的加工起到巨大的推动作用，使导电陶瓷的应用范围进一步扩大。

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The Development of Conductive Ceramics

Ma XiaolingFeng Xiaoming

(School of Materials Science and Technology,Shaanxi University of TechnologyHanzhongShanxi723003)