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1、2020/10/19,1,新型陶瓷发展趋势预测,2020/10/19,2,目 录,1.新型陶瓷的分类及其特点 2.新型陶瓷的应用领域 3.材料发展史概述针对材料更替的分析 4.结论,2020/10/19,3,引 言,由于科学技术的迅速发展-特别是能源、信息、空间技术和计算机技术的发展-对具有特殊性能材料的需求比以往任何时候更为迫切。其中新型陶瓷材料是一个重要方面 .“知彼知己,百战不殆”。要想正确把握新型陶瓷发展趋势，就必须先了解新型陶瓷。因此，本文先介绍新型陶瓷的相关情况，而后再做推论。,2020/10/19,4,新型陶瓷的分类,结构陶瓷和功能陶瓷 结构陶瓷：具有机械功能、热功能和部分化学功
2、能的陶瓷。 功能陶瓷：具有电、光、磁、化学和生物体特性，并具有相互转换功能的陶瓷。,2020/10/19,5,新型陶瓷的特性,结构陶瓷特性 热功能领域：具有传热性、绝热性、耐高温性。 机械功能领域：具有高强度、高模量、耐高温、耐磨性、超硬性、润滑性及非线膨胀收缩性。 部分化学功能领域：载体性、耐蚀性等。,2020/10/19,6,功能陶瓷特性,光、电、磁学功能领域：电子陶瓷具有高绝缘性、铁电性、介电性、压电性、热电性、电子放射性、半导性、传感性、离子导电性等。 光电陶瓷具有荧光性、偏振光性、光电性等 磁性陶瓷具有软磁性、硬磁性等 光陶瓷具有透光性、光反射性、反射红外性、导光性等,2020/10
3、/19,7,新型陶瓷的应用领域,复相功能玻璃陶瓷的应用领域 单质类复相玻璃陶瓷 具有独特的光学性能和半导体特性 可望在压敏、气敏、湿敏等领域得到应用,2020/10/19,8,新型陶瓷的应用领域,氧化物半导体类复相玻璃陶瓷 过渡金属氧化物与玻璃复合而形成的复相结构 通常具有良好的电性能 在压电、压敏等方面有着广阔的前景,2020/10/19,9,新型陶瓷的应用领域,化合物半导体类复相玻璃陶瓷 新型精细复合功能材料 在非线性光学、光致发光、场致发光等领域具有优良的性能和良好的应用前景,2020/10/19,10,新型陶瓷的应用领域,铁电体类复相玻璃陶瓷 高价电常数的铁电相与玻璃相复合，形成具有铁
4、电性能的复合功能材料 具有良好的介电频率和介电温度特性 研究铁电体的尺寸效应，对制备高性能电介质材料和厚膜浆料等方面具有重要的理论和实用价值,2020/10/19,11,新型陶瓷的应用领域,铁氧体类复相玻璃陶瓷 铁磁相和玻璃相复合，形成具有铁磁性的功能材料 在磁光控制、吸波材料、微波器件等方面具有重要的应用前景,2020/10/19,12,新型陶瓷的应用领域,生物陶瓷的应用领域 陶瓷材料无毒、无害 具有良好的生物活性和生物相溶性 硬度高，杨氏模量与人体骨相近 可作为骨骼、牙床、心脏瓣膜等的修补材料或替代材料使用,2020/10/19,13,生物陶瓷材料,生物性惰性陶瓷材料 多晶氧化铝 耐腐蚀、
5、耐磨、热膨胀系数小 可通过高温消毒 用于大块或小块骨的修补或承重骨的缺损修复,2020/10/19,14,生物陶瓷材料,单晶氧化铝 具有多晶氧化铝特性 生物相溶性好 制成人工骨螺钉，强度比金属材料制成的人工骨螺钉更高 可以加工成各种尺寸小、强度大的牙根 与人体蛋白质有良好的亲合性能，结合力强,2020/10/19,15,生物陶瓷材料,生物性活性陶瓷材料 将含磷酸和钙的活性玻璃，置入生物体内，使之与生物体内的液体发生反应，然后有生物组织成长起骨原纤维组织，在生物玻璃表面与生物组织之间形成结合层 羟基磷灰石 可用于牙槽、骨缺损、脑外科修补、填充,2020/10/19,16,碳纳米管在电子领域的应用
6、,利用碳纳米管本身结构特点，研究新型电子器件 超大规模视屏系统 纳米电子开关和纳米二极管 高性能微型电池，用于计算机起动电源和汽车电子打火，具有体积小，能量高，使用寿命长的特点,2020/10/19,17,氮化铝陶瓷材料,氮化铝具有良好的高温抗蚀性 电子工业方面的应用：做基片材料 更适合大规模集成电路要求 在高温耐蚀方面的应用：优良的坩埚材料， 也可用作腐蚀性物质的容器和处理器 可制成复合材料,2020/10/19,18,多孔陶瓷的应用,高温高压含尘气流过滤器、熔融金属过滤器及骨移植材料。 防火材料、气体燃烧器的烧嘴、催化剂载体、高温膜反应器、混和气体分离器、制造业中的散气隔板、流态化隔板和电
7、解液隔板、水质处理、生物制药的超滤提纯等,2020/10/19,19,市场需求概况,电子陶瓷 包括各类陶瓷基片、陶瓷电容器、陶瓷发热元件、陶瓷振荡器、磁芯和磁记录材料、各类陶瓷传感元件、温度、气敏、湿敏、压敏、光敏、陶瓷激光元件、偏光元件、光导纤维等 主要市场是企业和半导体行业,2020/10/19,20,市场需求概况,陶瓷钻头、陶瓷装甲和陶瓷防御服属于结构陶瓷的领域 具有硬度大、强度高、耐磨耐蚀等特点 钻头是用在油井钻探上 美国对国防用嵌入式轻质陶瓷装甲的需求近几年有了很大增长,2020/10/19,21,市场需求概况,燃料电池 新的更有效的清洁能量系统 电动汽车,2020/10/19,22
8、,材料发展史概述针对材料更替的分析,石器时代 衣：天然材料（藤蔓、树叶、兽皮） 住：天然材料（洞穴、茅屋） 用：石器、陶器（河姆渡遗址） 农业：手工为主 狩猎：石器（古代民歌）、木器 战争：石器,2020/10/19,23,材料发展史概述针对材料更替的分析,青铜时代 衣：天然纤维（棉、麻、丝绸螺祖，黄帝之妻） 住：天然材料（茅屋有巢氏、石制宫殿、木屋） 用：青铜器皿（司母戊鼎、爵）、陶器 农业：木制农具（鲁班公输班） 战争：青铜兵器（武王伐纣、吴越青铜剑）,2020/10/19,24,材料发展史概述针对材料更替的分析,铁器时代 衣：丝、棉、麻 住：陶瓷材料（砖、瓦）、木、石 用：贵重金属（西欧
9、贵族用银制酒杯）、陶器 农业：铁制农具 战争：铁器、火药,2020/10/19,25,材料发展史概述针对材料更替的分析,后铁器时代机械大工业 钢的出现 衣:人造纤维出现（尼龙高分子聚合物） 住：钢筋、水泥、混凝土（硅酸盐工业） 用：非晶态玻璃、塑料（高分子材料） 行：钢铁（汽车工业）,2020/10/19,26,材料发展史概述针对材料更替的分析,农业：机械化钢铁与合金 工业：多种金属、合金及钢铁 战争：钢铁、特殊材料,2020/10/19,27,材料发展史概述针对材料更替的分析,当今：多元时代 硅时代 常规材料牢牢占据主力位置，新型材料不断扩大领地 衣：尽管人造衣用纤维有各种各样的优势，但其致
10、命的弱点在于自然不和谐性，在健康因素受到人们越来越多的关注的时代，天然材料成为人们的首选,2020/10/19,28,多元时代,同时由于资源的稀却，天然皮革、天然纯棉、天然丝绸逐渐成为高档的象征 住：硅及其氧化物的老大地位不可撼动，很难想象其它材料可以达到这样的性价比、成熟的加工工艺。 行：在部分关键部位可能用到新型陶瓷，但我们很难想象我们开着一辆浑身是陶瓷的汽车在道路上奔驰。,2020/10/19,29,多元时代,用：日用品中倒是有很多新型材料，但比起高分子化合物，新型陶瓷的高性能似乎是多余的，日常生活中不需要过高的性能至少对于消耗品是如此。 农业：新型陶瓷有可能代替一部分原本由钢铁或合金完
11、成的任务 传统工业：新型陶瓷可以取代昂贵且性能稍逊的金属或合金（如刀具）,2020/10/19,30,多元时代,高科技领域 医学：如前所述，新型陶瓷将大有作为 电子：计算机、通信、电器等方面的关键部件将采用性能更好的新型陶瓷 军事：科技含量最高的领域，新型陶瓷在这方面前途不可限量,2020/10/19,31,结 论,由以上的论述我们可以知道： 1。新型陶瓷是一大类非常规材料的统称，其科技含量极高，高造价和烦琐的制造工艺决定了它不可能像水泥、塑料、尼龙一样成为一种划时代的材料。 2。新型陶瓷在许多领域的作用是以更佳性能替代原本的贵重金属或合金。鉴于新型陶瓷的原料大多是地壳中含量丰富的Si或Al,
12、2020/10/19,32,结 论,及其氧化物，可以说，新型陶瓷研发的本质就是以富足的资源代替稀缺资源的过程，也就是说，其本质推动力是经济学推动力（类似与石油何时会被采光的问题）。这一过程的机会成本是制造工艺变复杂。 3。由于新型陶瓷种类多，不同种类间性能区别大，制造工艺也难有雷同，将导致生,2020/10/19,33,结 论,产新型陶瓷的工厂规模缩小，或者说分工更加细致，不象现在的传统工业工厂，规模大，包容性强。高科技含量也决定其更适合实验室而不是大工厂。 4。新型陶瓷为什么在中国推广很难？这其实是个很容易解释的问题。生产商们不是科研人员，一心追求高性能，他们需要考虑到市场需求的问题，目前中国需要的不,2020/10/19,34,结 论,是高性能、高价格的高档汽车，而是性能稳定、价格合理的普通汽车，因此开发低端产品才是一个明智的选择。那些装载了新型陶瓷的极品，也许只有在F1赛场上才能找到自己的一席之地吧,
