9.精细功能陶瓷.ppt

“陶瓷”是指所有以粘土为主要原料与其它天然矿物原料经过粉碎、混炼、成形、烧结等过程而制成的各种制品。 功能陶瓷材料及市场需求 功能陶瓷的应用 导电陶瓷 导电陶瓷：在一定条件（温度、压力等）下具有电子（或空穴）电导或离子电导的陶瓷叫做导电陶瓷。 电子电导（包括空穴电导）有氧化物或碳化物半导体等。 离子电导有固体电介质陶瓷，如ZrO2、β-Al2O3等。这些都是离子晶体的氧化物或复合物。 介电陶瓷 在电场作用下具有电极化能力的陶瓷。 介电陶瓷的铁电特性：在外电场作用下能够随电场改变电偶极子方向。 介电陶瓷 介电质的极化机制 敏感陶瓷 指某些性能随外界条件（温度、湿度、气氛）的变化而发生改变的陶瓷材料。 12.精细功能陶瓷 日用陶瓷－餐具 建筑陶瓷－地砖 电瓷 性能：耐高温、耐磨、耐腐蚀、高硬度、高强度及其它特殊性能(压电性、磁性和光学性能)，但脆性大 陶瓷材料 传统陶瓷： 天然硅酸盐矿物 (黏土、石英、长石等) 新型陶瓷（精细陶瓷）： 新型无机非金属材料 (氧化物、氮化物、碳化物) 等，也叫先进陶瓷和高技术陶瓷 结构陶瓷 功能陶瓷 结构陶瓷：主要是用于耐磨损、高强度、耐热、耐热冲击、硬质、高刚性、低热膨胀性和隔热等结构陶瓷材料 不同形状的特种结构陶瓷件 功能陶瓷：中包括电磁功能、光学功能和生物-化学功能等陶瓷制品和材料，此外还有核能陶瓷和其它功能材料等。 电子绝缘件 氧化锆陶瓷光学导管 结构陶瓷 是指在应用时主要利用其力学性能的材料 功能陶瓷 是指以电、磁、光、声、化学和生物学信息的检测、转换、耦合、传输及存储功能为主要特征，这类介质材料通常具有一种或多种功能。 铁电材料 压电材料 导电材料 磁性材料 热电材料 介电材料 半导体材料 光电材料 2000 年度对新型功能器件的市场需求示意图 功能陶瓷是电子信息、集成电路、计算机、通讯广播、自动控制、航空航天、海洋探测、激光技术、精密仪器、汽车、能源、核技术和生物医学等近代高技术领域的关键材料。 与传统陶瓷相比，功能陶瓷具备了一些特殊性能(热、机械、化学、电磁、光)。 介 电 陶 瓷 生 物 陶 瓷 敏 感 陶 瓷 磁 性 陶 瓷 超 导 陶 瓷 光 学 陶 瓷 其功能的实现主要来自于它所具有的特定的电绝缘性、半导体性、导电性、压电性、铁电性、磁性、生物适应性等。 导 电 陶 瓷 　　具有强磁性的材料称为磁性材料。 　　磁性材料具有能量转换，存储或改变能量状态的功能，是重要的功能材料。 　　磁性材料广泛地应用于计算机、通讯、自动化、音像、电视、仪器和仪表、航空航天、农业、生物与医疗等技术领域。 ⑴ 磁性材料的分类 　　① 按化学组成分类 　　金属磁性材料、非金属(铁氧体)磁性材料 　　② 按磁化率大小分类 　　顺磁性、反磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性 　　③ 按功能分类 　　软磁材料、硬磁材料、半硬磁材料、矩磁材料、旋磁材料、压磁材料、 泡磁材料、磁光材料、磁记录材料 ??原理：温度改变→电阻率改变，测电阻率就可测温度。 温度和电阻率的关系有两种： 正温系数（PTC）热敏材料——温度↑ →电阻率↑； 负温度系数（NTC）热敏材料——温度↑ →电阻率↓。 （1）热敏电阻陶瓷——利用其热学性质的陶瓷 敏感陶瓷 —— 负温度系数陶瓷（NCT） 如：MnO-CuO2-O2； Mn-Co-Ni（多为尖晶石型）等。 —— 正温度系数陶瓷（PCT） 钛酸钡陶瓷或钛酸钡为主晶相的陶瓷。 敏感陶瓷 热敏陶瓷应用 ① 马达的过热保护、液面深度测量、温度控制和报警、非破坏性保险丝、晶体管过热保护、温度电流控制器等。 ② 彩色电视机自动消磁、马达启动器、自动开关等。 ③ 等温发热件、空调加热器等。 敏感陶瓷 2、压敏电阻陶瓷 电阻值对外加电压敏感的陶瓷材料。 原理：电压↑ →电阻率↓ 压敏陶瓷有SiC、Si、Ge、ZnO等。以ZnO的性能最优，具有大电流和高能量承受能力。 敏感陶瓷 微型马达电噪声、彩色显像管放电吸收、继电器节点保护、汽车发动机异常输出功率吸收、电火花、稳压元件等。 压敏陶瓷应用 敏感陶瓷 3、湿敏电阻陶瓷 将湿度信号转化成电信号的陶瓷材料。 ?? ZnO－Cr2O3陶瓷 ?? Zn－Cr2O3－Fe2O3陶瓷 ?? MgCr2O4－TiO2陶瓷 应用：用于湿度指示、记录、预报、控制和自动 化等。 敏感陶瓷 4、磁敏电阻陶瓷 将磁性物理量转化成电信号的陶瓷材料。 应用：可用来检测磁场、电流、角度、转速、相位等。 汽车工业中无触点汽车点火开关、在计算机工业中霍尔键盘、家用电器和