陶瓷材料

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　　陶瓷材料從廣義上講，是指除有機和金屬材料之外的所有其它材料，即無機非金屬材料。從狹義上講，陶瓷材料主要指多晶的無機非金屬材料，即經過高溫熱處理所合成的無機非金屬材料。

　　這裡將現代的陶瓷材料冠以“先進”(也可稱作“精細”、“高技術”等)，是為了與傳統的陶瓷材料相區別。現代陶瓷與傳統陶瓷材料的差別主要體現在以下幾個方面：

　　1.原材料不同

　　傳統陶瓷以天然礦物如粘土、石英和長石等不加處理直接使用，而現代陶瓷則使用經人工合成的高質量的粒體作起始材料。

　　2.結構不同

　　由於原料的不同導致傳統陶瓷材料中化學和相組成的複雜多樣，雜質成分和雜質相眾多而不易控制，顯微結構粗劣而不夠均勻，多氣孔；先進陶瓷則一般化學和相組成較簡單明晰，純度高，即使是復相材料，也是人為調控設計添加的，所以先進陶瓷材料的顯微結構比較均勻而細密。

　　3.製備工藝不同

　　傳統陶瓷所用的礦物經混合可直接用於濕法成型，如泥料的塑性成型和漿料的註漿成型，材料的燒結溫度較低，一般為900℃到1 400℃ ，燒成後一般不需加工；而先進陶瓷所用的高純度粉體必須添加有機的添加劑才能適合於乾法或濕法成型，材料的燒結溫度較高，根據材料不同從l 200℃ 到2 200℃ ，燒成後一般尚需加工。

　　4.性能不同

　　由於以上各點的不同，導致傳統陶瓷和先進陶瓷材料性能的極大差異，後者不僅在性能上遠優於前者，而且還發掘出傳統陶瓷材料所沒有的用途。傳統陶瓷材料一般限於日常使用和建築使用，而先進陶瓷，由於其優異的力學性質特別是高溫力學性質和各種光、電、聲、磁的功能，因而在各個工業領域如石油、化工、鋼鐵、電子、紡織和汽車等行業中，以及在很多的尖端技術領域如航天、核工業和軍事工業中有著廣泛的應用價值和潛力。

　　現代陶瓷可分為四類：電子陶瓷、結構陶瓷、塗層／薄膜和複合材料。下麵按分類對其現狀及其進展作一簡要綜述。

　　1.電子陶瓷

　　電子陶瓷是先進陶瓷中最成熟的，占先進陶瓷市場份額的65％ 。電子陶瓷主要用作晶元、電容、集成電路封裝、感測器、絕緣體、鐵磁體、壓電陶瓷、半導體、超導等。主要材料有：酸鋇(BaTiO₃)、氧化鋅(ZnO)、鋯酸鉛(Pb(zr_{1 − x}Ti)0₃)、鈮酸鋰(LiNbO₃)、氮化鋁(AlN)、二氧化鋯(ZrO₂)和氧化鋁(Al₂0₃)等。相對介電常數及磁導率，電導率和熱導率；用於封裝時，與金屬的連接性能(熱匹配性)也很重要。

　　2.結構陶瓷

　　結構陶瓷主要有：切削_32具、模具、耐磨零件、泵和閥部件、發動機部件、熱交換器、生物部件和裝甲等。主要材料有：氮化硅(Si₃N₄)、碳化硅(SiC)、二氧化鋯(ZrO₂)、碳化硼(B₄C)、二硼化(TiB₂)、氧化鋁(Al₂0₃)和賽隆(Sialon)等。其典型特性有：高硬度、低密度、耐高溫、抗蠕變、耐磨損、耐腐蝕和化學穩定性好。

　　3.塗層／薄膜

　　塗層可充分利用不同材料的性能並顯著降低成本。導電晶元上的絕緣塗層膜對集成電路是必不可少的，在發動機部件錶面塗上一層耐磨材料則可大大增加其使用壽命。

　　塗層可分為物理氣相塗層(PVD)和化學氣相塗層(CVD)。物理塗層過程中不發生化學反應，靶的成份與塗層成份相同；化學塗層過程中發生化學反應，生成新的化合物塗層材料。金剛石塗層／薄膜市場增長很快，CVD 金剛石塗層正被研究開發作為耐磨材料(如刀具、模具)，它的高熱導率和低介電常數使得它在電子工業上的用途不可限量(如作為晶元)。美國Norton公司已新修了面積2415．4m²的廠房，以滿足CVD金剛石塗層的市場需求。塗層已成為現代陶瓷中增長最快，並且很可能發展成一個10億美元的產業。

　　4.複合材料

　　複合材料是現代陶瓷中最新的一個部分，也是目前研究開發最活躍的一部分。纖維與晶須增強的結構陶瓷複合材料在過去20年中發展較快，現在則出現了金屬基複合材料(MMCs)和陶瓷基複合材料(CMCs)。

　　5.納米陶瓷

　　目前的先進陶瓷無論是選用的原料以及成材後的晶粒尺寸均屬於微米尺度，因此也稱為微米陶瓷。當所選用的原料以及成材後的晶粒達到納米尺度時，將為陶瓷材料的製備科學、陶瓷學、陶瓷工藝以及最終的材料性能帶來突變，從而開拓陶瓷材料的更廣泛的用途。