纳米功能材料陶瓷.ppt

无机功能材料陶瓷 一、 陶瓷的简介 二、 先进陶瓷的制备 三、 陶瓷的现代应用 四、 陶瓷的分类 五、 陶瓷的发展趋势 11级 鹏飞 一、 陶瓷 “陶瓷”这一名词，源自古代希腊的“烧物”，它意味着陶瓷器等是经烧成而赋于其强度的材料。 现在陶瓷被定义为“经高温热处理工艺所合成的非金属无机材料”。 陶瓷 绝大部分材料由元素周期表中电负性小的元素和电负性大的元素形成的化合物构成，这种材料大部分以离子键，一部分以共价键、金属键为主体。 陶瓷的共同特征是： ①耐热性忧良； ②除电绝缘性、半导体性之外，还具有磁性、介电性等多种功能； ③不易变形，断裂时属于脆性破坏，韧性低等。 陶瓷与陶瓷材料 陶器 陶器是用黏土或陶土经捏制成形后烧制而成的器具。 陶器历史悠久，在新石器时代就已初见简单粗糙的陶器。陶器在古代作为一种生活用品，在现在一般作为工艺品收藏。 精细陶瓷与功能陶瓷 功能陶瓷的基本性能： 电学性能（电导率，介电常数，介质损耗，绝缘性能） 力学性能（弹性模量，机械强度，断裂韧性） 热学性能（比热容，膨胀系数，热导率） 光学性能，磁学性能，耦合性能等， 功能陶瓷分类 （1）结构陶瓷：在电子元件作基体、外壳，固定件和绝缘部件。 滑石瓷：MO-Al2O3-SiO2体系 氧化铝陶瓷：Al2O3,99瓷（刚玉瓷），95瓷，90瓷，高铝瓷，着色氧化铝陶瓷。 高热导率瓷：BeO瓷，BN瓷，AlN瓷，SiC瓷。 （2）电容器介质陶瓷 铁电介质陶瓷：BaTiO3,PbTiO3. 半导体电解质陶瓷：ZnO 高频电容器陶瓷：TiO2，金红石瓷。 微波介质陶瓷：BaO-TiO2系统， BaO-Ln2O3-TiO2系统. 压电陶瓷： PbTiO3， PbTiO3- PbZrO3系统， （3）敏感陶瓷热敏陶瓷：正温度系数（PTC）热敏电阻；负温度系数（NTC）热敏电阻；(Sr,Pb)TiO3压敏陶瓷：压敏电阻器（SiC, ZnO, BaTiO3, Fe2O3, SnO2).气敏陶瓷：ZnO, SnO2, Fe2O3。湿敏陶瓷：MgC2O4-TiO2, ZnC2O4-LiZnVO3,TiO2-V2O5.光敏电阻瓷：ZnSe, CdS, ZnTe, CdSe, ZnO。 （4）磁性陶瓷软磁铁氧体：硬磁铁氧体：永磁材料：CoFe2O4- Fe2O3旋磁铁氧体： Mg-Mn Fe2O4，Ni-CuFe2O4 ，Ni-ZnFe2O4巨磁铁氧体： Mg-Mn Fe2O4，Li-Mn Fe2O4（5）生物陶瓷惰性生物医学陶瓷：Al2O3, ZrO2, SiC。生物表面活性陶瓷：生物医用玻璃：Na2O-CaO-SiO2-P2O5， MgO-CaO-SiO2-P2O5 。磷酸钙生物陶瓷：羟基磷灰石（6）超导陶瓷 氮化物，碳化物，硼化物，硫化物，氧化物：YBa2Cu3O7。 二、 先进陶瓷的制备 陶瓷研究已从微米陶瓷向纳米陶瓷方向发展。 纳米陶瓷是指晶粒尺寸，晶界宽度，第二相分布，气孔尺寸，缺陷尺寸均处在100nm及其以下的一种陶瓷材料。 制备纳米陶瓷时很重要的一个问题是避免团聚，无团聚的均匀纳米粉体是制备纳米陶瓷的必要前提， 常用的纳米粉体制备方法包括：共沉淀法、共沸蒸馏法、水热法、热喷射法，溶胶-凝胶法、沉淀水解法、溶剂萃取法、高温热解法、碳热还原反应法、自蔓延燃烧法、热等离子法..... 纳米陶瓷的制备过程主要包括成型和烧结两步。 凝胶直接成型法 凝胶直接成型属于湿法成型。其他的成型方法(原位成型除外)中，粉体制备和素坯成型是分步进行的。而粉体制备时在干燥等工艺过程中很容易产生团聚，对其后烧结不利。凝胶直接成型特点是粉体制备与成型过程一气呵成，从而有效地减少了团聚的可能，所得坯体具有更好的结构均匀性，有利于在低温下烧结纳米陶瓷。 渗透固化成型法 渗透固化是一种新的纳米陶瓷成型力法。其基本过程包括： 将纳米粉体的悬浮液放在一可使液体通过但陶瓷颗粒不能通过的半透膜袋中，将半透膜袋置于采用相同溶剂的高浓度的高分子溶液中，同时保证高分子不能透过半透膜。由于半透膜内液体的化学势比半透膜外要高很多，在化学势的作用下，半透膜中的溶剂向外渗透，在理想条件下、这种渗透要达到半透膜内外的势能相同为止。 人们利用该方法已经成功地进行了ZrO2素坯的成型。 微波介质陶瓷 功能陶瓷材料及市场需求 1 、总体发展趋势 l）小型化／微型化: ★ 随着移动通信和卫星通信尤其是近两年来蓝牙、WAP 、GPS 等技术的迅速发展，在硬件上对器件小型化／微型化的要求越来越迫切;