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功能陶瓷的合成与制备综述 摘要：功能陶瓷是一类颇具灵性的材料，他们或能感知光线，或能区分气味，或能储存信息功能陶瓷是一类颇具灵性的材料，它们或能感知光线，或能区分气味，或能储存信息……因此，说它们多才多能一点都不过分．它们在电、磁、声、光、热等方面具备的许多优异性能令其他材料难以企及，有的功能陶瓷材料还是一材多能呢！而这些性质的实现往往取决于其内部的电子状态或原子核结构，又称电子陶瓷。功能陶瓷种类很多，在很多领域都有重要作用，本片文章就对功能陶瓷的合成与制备进行介绍。 关键词：功能陶瓷 电子陶瓷 合成 制备 1 引言 1.1 氧化锆陶瓷 锗在地壳中的储量超过Cu、Zn、Sn、Ni等金属的储量，资源丰富。世界上已探明的锫资源约为1900万吨(以金属锫计)，矿石品种约有20种，主要有如下几种化合物： (1)二氧化锫(单斜锫及其各种变体)； (2)正奎酸锫(锫英石及其各种变体)； (3)锆奎酸钠、钙、铁等化合物(异性石、负异性石、锫钻石)。 异性石和负异性石矿中含错量非常低。无工业价值。因而锫的主要来源为单斜错矿和锫英石矿，其中以锫英石矿分布最广[1]。纯Zn为白色，含杂质时呈黄色或灰色，一般含有Hf02，不易分离。单斜ZrO2密度5．69／cm3。熔点2715℃。 ZrO2具有熔点和沸点高、硬度大、常温下为绝缘体、而高温下则具有导电性等优良性质。上个世纪二十年代开始就被用来作为熔化玻璃、冶炼钢铁等的耐火材料，从上个世纪七十年代以来，随着对ZrO2有了更深刻的了解，人们进一步研究开发ZrO2作为结构材料和功能材料。1975年澳大科亚R.G．Garvie以CaO为稳定剂制得部分稳定氧化锆陶瓷(Ca—PSZ)，并首次利用ZrO2马氏体相变的增韧效应提高了韧性和强度，极大的扩展了ZrO2在结构陶瓷的领域应用[2]。1973年美国R.Zechnall ，G.Baumarm，H.FiSele制得ZrO2电解质氧传感器，此传感器能正确显示汽车发动机的空气、燃料比，1980年把它应用于钢铁工业。1982年日本绝缘子公司和美国Cummins发动机公司共同开发出ZrO2节能柴油机缸套。自此ZrO2高性能陶瓷的研究和开发获得了许多进展[3]。 1.2 光电功能透明陶瓷 透明陶瓷不仅具有成本低、尺寸大、可制作成异型材料的优点，而且稀土掺杂量可以远高于单晶体，若发展为激光材料．可以最大限度地提高泵浦效率和增大激光输出功率。日本的Ikesue等人[4]于1995年成功研制出掺Nd的YAG激光陶瓷，其透光性、荧光寿命、荧光发射等光谱性能与Nd：YAG单晶接近，而掺入的Nd浓度可比单晶的高十倍；现在该材料的激光性能已达到甚至超过YAG单晶的水平(激光二极管阵列泵浦直径8毫米、长203毫米的透明Nd：YAG陶瓷，可获得1．42kW的连续激光输出[5]），有望用于工业化、大批量生产的微片激光器，形成了激光材料研究的新领域。 1.3 蜂窝陶瓷 蜂窝陶瓷作为一种功能性多孔材料[6]，早在20世纪70年代就由美国康宁公司开始试制，并在1975年进行了小型车尾气净化试验，取得了良好的效果。目前世界上最大的两个蜂窝陶瓷的生产厂家[7]是美国康宁公司（约占世界市场的50%）和日本NGK公司（约占40%）这两大厂家均采用堇青石作为蜂窝载体，其原因是：（1）价格便宜；（2）原材料易取得；（3）生产工艺简单易实现；（4）性能基本上能够满足使用需要。 蜂窝陶瓷具有高的比表面积和良好的物理化学稳定性，另外还具有低密度、高渗透率，良好的能量吸收性能以及耐高温、耐腐蚀、化学稳定性和尺寸稳定性高，易于再生等诸多特点。近年来，随着制备技术的发展，其应用范围不断扩大，应用水平也不断提高。蜂窝陶瓷作为一种新型材料，越来越受到人们的重视。与传统的颗粒状陶瓷载体相比，多孔状蜂窝陶瓷载体具有压力降小、几何表面大、扩展距离短、有利于反应物的进入和生成物的排出，并可缩小反应器的体积等优点。因此蜂窝陶瓷特别适用于汽车尾气的处理、烟道气的净化、蓄热体以及红外辐射燃烧板等方面。 1.4 BeO陶瓷 近年来，电子封装技术发展迅速，随着电子器件和电子装置中元器件的复杂性和密集性日益提高，对基板材料的性能提出了更高的要求[8]。高纯 BeO 陶瓷属于可作基板材料用的特种陶瓷[9]，具有高热导率、高熔点、高绝缘性、低介电常数、低介质损耗等特点[10]，在大功率电子封装领域中的应用前景非常广阔[11]。此外，在特种冶金、真空电子技术、核技术、微电子技术与光电技术领域，BeO 一直是制备高热导率元部件的重要陶瓷材料[12]。我国目前的 BeO 陶瓷制备还存在粉末纯度低、制备及金属化工艺不成熟等缺点，使其应用受到一定程度的限制。1.5 BaTiO3 基压电陶瓷