3 无机非金属类功能材料简介_材料科学_工程科技_专业资料.ppt

需要掌握内容 1 什么是激光, 激光是怎样产生的? 2 光导纤维的结构和原理 3 光色材料着色褪色的原理 4 液晶的效应 5 什么是精细陶瓷 6 气敏陶瓷和湿敏陶瓷包括哪些 7 功能转换材料包括哪些，各具有什么效应 及具体实例 3.2.4 气敏陶瓷和湿敏陶瓷 气敏陶瓷对某一种或某几种气体特别敏感，其阻值将随该种气体的浓度(分压力)作有规则的变化，检测灵敏度通常为百万分之一的量级，个别可达十亿分之一的量级，故有“电子鼻”之称。 气敏陶瓷一般都是通过掺杂等手段使其半导化的金属氧化物。其气敏特性，大多通过待测气体在陶瓷表面附着，产生某种化学反应(如氧化、还原反应)、与表面产生电子的交换(俘获或释放电子)等作用来实现的，这种气敏现象称为表面过程。 常见的气敏陶瓷有：SnO2，γ-Fe2O3， α -Fe2O3，ZnO，WO3复合氧化物系统及ZrO2，TiO2等。 湿敏陶瓷与气敏陶瓷的敏感机理相似，都属表面作用过程。湿敏着重于水分子的附着。 湿敏陶瓷目前主要有氧化物涂覆膜型、多孔烧结体型、厚膜型、薄膜型等。按测湿范围有高湿型(适用于相对湿度大于70％RH)、中湿型(30％—80％RH)、低湿型(小于30％RH)，全湿型(0％—100％RH)。 由感湿资助料调浆、涂覆、干调而成为涂覆膜型。瓷粉涂覆膜型湿敏元件的感湿粉料为：Fe3O4，Fe2O3，Cr2O3、Al2O3、Sb2O3，TiO2，SnO2，ZnO，CoO，CuO或这些粉料的混合体或再添加一些碱金属氧化物，以提高其湿度敏感性。比较典型、性能较好的是以Fe3O4为粉料的感湿元件。 3.2.5 铁氧体 铁氧体是磁性陶瓷的代表，是作为高频用磁性材料而制备的金属氧化物烧结磁性体。它分为软磁铁氧体和硬磁铁氧体两种。 3.2.6 生物陶瓷 用于人体组织和器官的修复并代行其功能的人造材料称为生物材料或生物医学材料。 (1) 生物相容性好，对机体无免疫排异反应，种植体不致引起周围组织产生局部或全身性反应，最好能与骨形成化学结合，具有生物活性；(2) 对人体无毒、无刺激、无致畸、致敏、致突变和致癌作用；(3) 无溶血、凝血反应。 生物学条件： 化学条件： (1) 在体内长期稳定，不分解、不变质；(2) 耐侵蚀。不产生有害降解产物；(3) 不产生吸水膨润、软化变质等变化。 力学条件： (1) 具有足够的静态强度，如抗弯、抗压、拉伸、剪切等；(2) 具有适当的弹性模量和硬度；(3) 耐疲劳、摩擦、磨损、有润滑性能。 其它：(1) 具有良好的孔隙度、体液及软硬组织易于长入；(2) 易加工成型，使用操作方便；(3) 热稳定好，高温消毒不变质。 各类生物材料比较 生物陶瓷材料实例： （1）植入材料中氧化铝是一种一直使用得很满意的实用生物材料。按制造方法有单晶氧化铝、多晶氧化铝和多孔质氧化铝三种产物。临床上用来制作人工骨、人工牙根、人工关节和固定骨拆用的螺栓。 （2）部分稳定化的氧化锆，生物相容性良好，在人体内稳定性高，而且比氧化铝的断裂韧性值更高，耐磨性也更为优良，在人工牙根和人工股关节制造方面的应用引人注目。 （3）碳素材料石墨质轻而且具有良好的润滑性和抗疲劳特性，弹性模数与致密的人骨大小相同，在人体内不发生反应和溶解，生物亲和性良好，耐蚀，对人体组织的力学刺激小，因而是一种优良的生物材料。 （4） 1976年美国和日本发表了高密度羟基磷灰石多晶的研究结果。羟基磷灰石能与骨直接化学结合，强度极佳。 可制成颗粒状用作齿槽骨的填充材料。也可制成多孔状用作颚骨、颧骨、鼻软骨等的填补材料，致密的经基磷灰石可制成人工耳小骨。 （5） 在Na2O—K2O—MgO—CaO — SiO2 — P2O5 系玻璃中析出许多磷灰石结晶的结晶化玻璃，可与骨直接化学结合，强度好，可作颚骨补缀物。 （6） 1983年，德国研制成一种使金云母在磷灰中析出形成的结晶化玻璃。这种结晶化玻璃不仅能与骨直接化学结合，而且机械强度高，切削加工性能优良，可成为骨代替材料。 3.2.7 其它功能陶瓷 1）高温超导陶瓷 高温氧化物超导体，从结构上都是从钙钛矿结构演变而来，目前共有4种典型的高Tc氧化物系列。即：La-Sr-Cu-O(Tc=35K)；Y-Ba-Cu-O(Tc=90K)；Bi-Sr-Ca-O(Tc＝80K)；Tl-Ba-Cu-O(Tc＝120K)。 2) 热敏陶瓷 热敏陶瓷的电阻随温度发生变化。可制成用于温度测定、线路温度补偿和稳频等的元件。电阻随温度升高而增大的热敏电阻称为正温度系数热敏电阻；电阻随温度的升高而减小的称负温度系数热敏电阻；电阻在某特定温度范围内急