什么是先进陶瓷

尽管先进陶瓷有许多种，甚至难以统计，但材料学家还是按其功能和用途，大致将它们分成三类。

第一类叫电子陶瓷。电子陶瓷是指用来生产电子元器件和电子系统结构零部件的功能性陶瓷。电子陶瓷主要包括电介质陶瓷、电光陶瓷、半导体陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷等。这些陶瓷除了具有高硬度等力学性能外，对周围环境的变化能“无动于衷”，即具有极好的稳定性，这对电子元件是很重要的性能，另外就是能耐高温。

第二类先进陶瓷是结构陶瓷，它是用于作结构零件的。机械工业中的一些密封件、轴承、刀具、球阀、缸套等，都是频繁经受摩擦而易磨损的零件，用金属和合金制造有时也使用不了多久就会损坏，这时，先进的结构陶瓷零件就能经受住这种“磨难”。因为它天生硬质，就是不怕磨。另外还有在高温下工作的结构零件，用一般金属和合金甚至耐热合金也“忍受”不了。如洲际导弹的端头，回收人造地球卫星的前缘，火箭尾喷管的内衬和航天飞机的外蒙皮等，在和空气摩擦时能产生几千度的高温，在这些地方，先进的结构陶瓷具有“非它莫属”的地位。

先进高温结构陶瓷按化学成分可分为：碳化硅陶瓷、碳陶瓷；氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、氮化铝陶瓷；氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化钙陶瓷及增韧氧化物陶瓷。

第三类先进陶瓷是生物陶瓷，它是用于制造人体骨骼-肌肉系统、用于修复或替换人体器官或组织的一种陶瓷材料。因为它关系到人的健康和生命，属于“人命关天”的材料，所以性能特别，首先是它必须和人体组织有相容性，即用生物陶瓷制成的人体代用“零件”，在植入体内后，绝不能引起人体组织的发炎和不适应。

生物陶瓷是使人延年益寿的材料，人体到了一定年龄，各种“零件”会老化甚至坏死。这时，只要把有病变的器官或组织去掉，用生物陶瓷器件取代，人又能恢复健康。例如人的牙齿和骨骼是经常受损的“零部件”。这时要恢复牙齿和骨骼的功能，往往要借助生物陶瓷的功能。据美国统计，有两千万人无牙或缺齿，其中至少有20％是满口假牙，这些假牙就是生物陶瓷制造的。

当今社会，陶瓷取得了更大的发展空间，并在工业和科学技术中有着极为广泛的用途。这些陶瓷称为先进陶瓷或精细陶瓷。先进陶瓷的主要成分和传统陶瓷的主要成分是硅酸盐化合物不同，是指用氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、硫化物和其他无机非金属材料制作的陶瓷。所以，它们代表着陶瓷发展的第二阶段。先进陶瓷有许多“超能力”，比如有的具有良好的绝缘性，有的则具有半导体性能，有些还能导电，有些甚至在一定温度下具有超导性，即完全没有电阻。还有些陶瓷有一种奇特的性能，在它上面加上压力，它就能产生电压，称为压电陶瓷。

另外，还有一些陶瓷对电、磁、光线、声音、温度冷热、潮湿等外界条件的变化很敏感，称为敏感陶瓷，可用来制造各种传感器元件。先进陶瓷还具有一般陶瓷通常具有的耐热、耐磨、高硬度、抗氧化等共性。先进陶瓷的成分也和用天然无机化合物（如硅酸盐化合物，陶土、瓷土等）烧结出的传统陶瓷有很大不同。它是以精制的高纯度人工合成的无机化合物（如各种氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物或其他无机非金属）为原料，采用精密控制的工艺方法烧结出来的。

又可将它们分为工程结构陶瓷和功能陶瓷两类。

在工程结构上使用的陶瓷称为工程陶瓷，它主要在高温下使用，也称高温结构陶瓷。这类陶瓷以氧化铝为主要原料，具有在高温下强度高、硬度大、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损、耐烧蚀等优点，在空气中可以耐受1980℃的高温，是空间技术、军事技术、原子能、业及化工设备等领域中的重要材料。工程陶瓷有许多种类，但目前世界上研究最多，认为最有发展前途的是氯化硅、碳化硅和增韧氧化物三类材料。

压电陶瓷是一种能将压力转变为电能的功能陶瓷，哪怕是像声波震动产生的微小的压力也能够使它们发生形变，从而使陶瓷表面带电。用压电陶瓷柱代替普通火石制成的气体电子打火机，能够连续打火几万次。

透明陶瓷的主要成分有氧化镁、氧化钙、氟化钙等。透明陶瓷不但能透过光线，还具有很高的机械强度和硬度。透明陶瓷是一种很好的透明防弹材料，还可以用来制造车床上的高速切削刀、喷气发动机的零件和坦克观察窗等，甚至可以代替不锈钢。

氮化硅高强度陶瓷以强度高著称，可用于制造燃气轮机的燃烧器、叶片、涡轮等。

精密陶瓷氨化硅代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高工件温度，从而提高热效率，降低燃料消耗，节约能源，减少发动机的体积和重量，而且又代替了如镍、铬、钠等重要金属材料，所以，被人们认为是对发动机的一场革命。氮化硅可用多种方法制备，工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1600K反应后获得：

3Si+2N2 =Si3N4（条件1600K）

也可用化学气相沉积法，使SiCl4和N2在H2气氛保护下反应，产物Si3N4积在石墨基体上，形成一层致密的Si3N4层。此法得到的氮化硅纯度较高，其反应如下：

SiCl4+2N2+6H2→Si3N4+12HCl

氮化硅、碳化硅等新型陶瓷还可用来制造发动机的叶片、切削刀具、机械密封件、轴承、火箭喷嘴、炉子管道等，具有非常广泛的用途。

利用陶瓷对声、光、电、磁、热等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料称为功能陶瓷。功能陶瓷种类繁多，用途各异。例如，根据陶瓷电学性质的差异可制成导电陶瓷、半导体陶瓷、介电陶瓷、绝缘陶瓷等电子材料，用于制作电容器、电阻器、电子工业中的高温高频器件，变压器等形形色色的电子零件。利用陶瓷的光学性能可制造固体激光材料、光导纤维、光储存材料及各种陶瓷传感器。此外，陶瓷还用作压电材料、磁性材料、基底材料等。总之，新型陶瓷材料几乎遍及现代科技的每一个领域，应用前景十分广阔。

中国陶瓷 优势何在

我国是陶瓷大国，但并非陶瓷强国，与国外先进陶瓷相比，在技术水平、开发设计、营钻网络、企业管理、服务水平、经营方略、产品推广、人才素质、产品结构、质量档次等方面都还存在着许多不足，这是我们的劣势。面对加入WTO后经济全球化的要求，我们没有丝毫的回旋余地，谁有在充分认识差距的基础上看准自己的比较优势，做到扬长避短，积极应对，同时，熟悉国际市场规则，善于与狼共舞，才能抓住机遇、由陶瓷大国向陶瓷强国转变。我国陶瓷工业具有的比较优势有：

一是文化优势。陶瓷是一种文化，既然是文化，就肯定有厚淀的历史沉积。中国是陶瓷之乡，CHINA的最初意思是陶瓷，陶瓷起源于中国，兴于中国，所以从一定意义上讲，中国是因为陶瓷而名世，陶瓷本身就是我们深厚历史文化的积淀，中国是一个具有5000多年历史的文明古国，陶瓷文化历史悠久，源远流长，博大精深。在5000多年的文明史中，陶瓷伴随了中国兴衰荣辱的整个历史进程，在中国每一个历史阶段都演绎着一种艺术风格，每个民族的文化特色都可创造出一种系列的产品，这是我们取之不尽、用之不竭的文化宝库，上下五千年，中国创造了多少精美绝伦的陶瓷文化艺术作品，产生了多少陶瓷名家，在世界享有极高的声誉。中国的陶瓷文化是世界罕见的，理所当然是中国陶瓷的核心竞争优势，陶瓷业应是我们的优势产业。

二是地域优势。中国位于亚洲东部，大平洋西岸，疆域广阔，陆地上有12个邻国，自东北部按逆时针方向，依次为朝鲜、俄罗斯、蒙古、阿富汗、巴基斯坦、尼度、尼泊尔、锡金、、不丹、缅甸、老挝、越南。陆界总长二万多公里，东南部隔黄海、东海、南海与日本、菲律宾、马来西亚、印度尼西亚及文莱等国家和地区相望，是亚洲面积最大的国家，从而使中国陶瓷在原材料供应、产品销售、科研开发、信息获取等方面具有极为优越的条件，成为中国陶瓷走出国门，扩大出口的重要优势。

三是资源优势。中国境内拥有丰富的矿产资源，除极少数地区外，绝大多数省、市和地区生产陶瓷所需要的原材料均储量丰富、品位优良，容易开采且价格低廉。同时生产陶瓷需要的电力、水力资源供应充足，石油、天然气、煤等蕴藏丰富。

四是规模优势。改革开放以来，由于陶瓷企业的迅速发展，加工上先进设备的不断引进，使我国陶瓷产量迅速增加。目前，我国的陶瓷生产能力己形成了很大规模，成为世界上陶瓷生产第一大国，占世界总产量的三分之一强。虽然严重供过于求，出口比例还很小，对行业来讲，是一个劣势，但反过来，也就明中国陶瓷经过长期的积累，已经产业化，规模就应不可低估，有很大的潜力可以挖掘。只要我们明确差距，找出阻碍我们行业发展的障碍并加以克服和解决，就可以实现由大变强，成为参与国际竞争中的规模优势。

五是成本优势。我国陶瓷工业属于劳动密集型和资源密集型的工业，劳动力成本低，原燃材料质优价廉充裕，运输价格也较低，利用这些优势生产的产品具有较强的成本优势，在东南亚、非洲等地区有很强的竞争力，在欧美也有一定的市场。

六是政策上的优势。中国是发展中国家，WTO几乎在每个多边贸易规消明确规定了给予发展中国家的优惠待遇。中国加入WTO后除可以同所有130多个成员享受多边的、无条件的、稳定的最惠国待遇的同时，作为发展中国家，按照逐步开放的原则，中国在履行市场准入义务的同时，保留了一定的过渡期。还可以在更大范围内和更大程度上享受到关贸总协定及有关规则给予发展中国家单方面减免关税等的普惠制待遇及多方面的特殊优惠。同时，一些发达国家和地区从环保等方面的角度出发，对陶瓷产品采取了限制性或削减性生产，其本国进口产品较以前大幅度提升，为了扩大陶瓷产品的进口量，从而缓解本地区的陶瓷急需，纷纷使出减少陶瓷产品进口税的政策，或把陶瓷企业向发展中国家或不发达国家转移。此外，国内为发展经济也制定了一系列诸如加快产业结构调整、推进工业改革、小城镇建设、扩大开放等方面的政策文件，为陶瓷工业走出国门削低了门坎、改善了环境。

七是发展潜力上的优势。与国外先进陶瓷相比，我国陶瓷行业虽然普遍存在机制不活、创新不够等方面的问题，但在长期的生产经营实践中也不同程度地积聚了人才资源，提高了技术水平，形成了一定的市场渠道，积累了一定的经营管理经验。特别是自八十年代以来，通过不断引进、消化、吸收、改进、创新国外先进技术和设备一部分企业设备状况大大提高，有些甚至与欧洲差不多在一个水平上，产品质量也得到提高，花色品

种不断增多，特别是更具价格优势，具备了不容忽视的发展潜力。

信息来源: 华夏陶瓷网

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陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。