陶瓷材料包括哪些

喜欢蟋蟀的少年朋友都知道，蟋蟀习惯于生活在阴暗和潮湿的环境之中，所以，一旦捉到蟋蟀，就应将它们饲养在瓦盆内。之所以这么做，其中有一个原因就是瓦盆不透光。陶瓷的生产工艺比瓦盆要复杂得多，因此，它的透光性也就比瓦盆要差好多好多。

近三四十年来，陶瓷专家经过长期的研究，已开发出一批能透光的先进陶瓷。

20世纪50年代的某一天，有位陶瓷专家和他的助手们正在实验室里为研制透明陶瓷而勤奋地工作着。当一位助手从炉内取出一片烧制好的陶瓷样品时，稍一疏忽，那一小片样品正好落在实验桌上一本翻开的书上。这时，令人惊喜的事情发生了：透过陶瓷样品，书上的文字清晰可见。这本来就是他们实验的最后目的。经过无数次失败，现在终于研制成功了。年轻的助手们怎能不欢呼雀跃！他们一边把帽子抛向天空，一边呼喊着：“成功了！成功了！”

这时，以治学严谨而著称的陶瓷专家抑制住内心的激动，让助手们通过显微镜验证一下。经过仔细检查，这片陶瓷样品完全合乎规格。在1957年的一次国际会议上，陶瓷专家郑重地向同行们宣布：世界上第一片透光陶瓷诞生了。

那么，从陶瓷罐中漆黑一片到能使陶瓷透光，需要攻克哪些技术难关呢？

陶瓷专家经过悉心研究后发现，陶瓷之所以不透光的主要原因是由于在陶瓷中有许许多多细微的气孔。科学家们曾经做过这样的实验，当一束光线照射到陶瓷表面时，由于陶瓷中的微小气孔对光线具有极强的散射能力，致使大部分光线分散到四面八方，最后被陶瓷所吸收。这就意味着，微小气孔是光线通过陶瓷的“拦路虎”。只有赶走这只“拦路虎”，才能使光线在陶瓷中畅通无阻。

为了赶走微气孔这只“拦路虎”，陶瓷专家和助手们主要采取了以下技术措施：

第一，选用上好的原料。烧制陶瓷所用的原材料，它们的纯度和细度都相当高，而且颗粒十分均匀。经检测表明，原料的纯度为99.99%，平均颗粒的尺寸为0.3微米，太大太小的颗粒一概去除。

第二，控制陶瓷结晶的形成速率。在透光陶瓷研制过程中，科学家们减缓了陶瓷结晶过程中晶粒的形成速度。由于晶粒的缓慢挤压，进而将微气孔彻底赶跑。

第三，形成真空条件。为了在陶瓷体中不存在气孔，要减少加热炉中的气体，能抽成真空当然更好。这是因为，在加热炉中几乎没有气体，所以，这就等于隔绝了陶瓷中形成微气孔的源头。

透光陶瓷用于军事工业，主要是在导弹方面大显身手。

少年朋友，特别是男性少年朋友大都喜欢阅读有关现代武器装备的书籍和文章。大家都知道响尾蛇导弹具有跟踪目标的本领吧！

的确，响尾蛇导弹的这种本领是向响尾蛇学来的。动物学家告诉我们：在响尾蛇眼与鼻孔之间有一个凹陷的“颊窝”，在这一“颊窝”内有一层薄膜，在薄膜上布满着神经末梢和一种叫绒粒体的细胞器，这一细胞器能随着温度的变化而膨胀和收缩，周围温度只要有千分之一度的微妙变化，它就能感觉出来。在漆黑的夜间，响尾蛇之所以能出其不意地发起攻击，像闪电般地吞食田鼠，靠的就是这一个灵敏的细胞器。

军事科学家从响尾蛇捕食那儿得到启示，只要在导弹头部安装一个灵敏的感受器，不就可以自动引向目标了吗？于是，军事科学家为导弹头部设计并研制了一个红外线探测器，这一探测器的任务就是发现、捕获从敌机那儿辐射出来的哪怕是极其微弱的红外线，对于敌机发动机喷射出来的高温燃气，那当然更不在话下。不过，为了抵挡导弹飞行过程中的高速气流以及雨雪的冲刷，在导弹头部的探测器上，需要有一个防护罩，这个防护罩要有足够的强度和硬度。那是因为，高速飞行过程的导弹，它头部的表面温度可超过几千摄氏度。这就是说，对防护罩材料的要求之一，必须能够耐超高温。

研究、比较表明，能承担这一任务的非透光陶瓷莫属。只有它，最适合于制造响尾蛇导弹头部探测器的防护罩。

本世纪30年代初，人们就已经获悉：利用钠蒸气放电可以获得一种高效率的光源。但是，由于当时各方面条件的限制，一种新颖的灯具无法进入实用阶段。这是因为，钠蒸气放电会产生超过1000℃的高温，在本书第一章中，我们已经谈到，钠是一种非常活泼的金属，它有很强的腐蚀性，而用玻璃制成的灯管又过不了高温关，由于一时找不到一种两全齐美（既耐高温又不怕腐蚀）的合适的灯管材料，因此，研制高压钠灯的计划只好搁浅。

1957年，世界上第一块透光（又称透明）陶瓷的问世，使研制高压钠灯的计划才得以实施。研究表明，透光陶瓷的熔点高达2050℃，而且在1600℃的环境下能不受钠蒸气的腐蚀，它又可以通过95%的光线。具备了这些条件，真可谓是“万事齐全，只欠东风。”经过有关科学家的努力，高压钠灯终于在1960年呱呱坠地，后经过不断改进，得到了实际应用。

我们说高压钠灯是一种发光效率很高的电光源，让我们与其他一些灯具进行比较。经测试表明，普通白炽灯的发光效率只有10流明/瓦，高压汞灯的发光效率为50～60流明/瓦，而高压钠灯的发光效率高达110～120流明/瓦。这就是说，在同样功率的情况下，一盏高压钠灯能抵两盏高压汞灯用，而且光色柔和、银白。在高压钠灯下看物体清晰，不刺眼。对于河道纵横交错的地区以及沿海城市来说，这种新颖灯具更具有特殊的吸引力——高压钠灯的光线能透过浓雾而不被散射，因此，作为汽车的前灯特别合适。

还值得一提的是，高压钠灯的平均寿命长达1～2万小时，比高压汞灯的寿命长两倍，比普通白炽灯高10倍以上，是目前使用寿命最长的灯。

除了可研制高压钠灯以外，透光陶瓷还适用于研制其他新颖灯具，例如钾灯、铷灯、铯灯以及金属卤化物灯等。

夏日，骄阳似火，要是戴上一副墨镜，就舒服多了。是的，强烈的阳光，会使你睁不开眼。假如你正好从焊接工人身旁走过，而他正在那儿焊接刚刚安装起来的人行天桥的扶手，这时，当你的眼晴受到电弧强光的刺激后，会一时看不清周围的东西。如果戴着墨镜，电弧的强光对你的眼睛就不会造成什么干扰了。电焊工人在操作时，都要戴上面罩，这种面罩的作用与墨镜大体相似。现在已经很清楚，墨镜有养目和避免强光线刺眼的作用。

说到强烈光对眼睛的刺激，当原子弹爆炸时，情况就更严重了——强烈的光辐射会使人看不清东西，甚至变得寸步难行。但是，核试验工作人员重任在肩，他们必须注视着原子弹爆炸的全过程。而在爆炸着的准备阶段，他们又有许多事情要做。那时，又不能戴着墨镜操作。从按下按钮——原子弹爆炸——到出现光辐射，总共不过3秒钟时间。这就是说，等原子弹引爆之后再戴墨镜，显然是来不及了。

我们罗嗦了这么多，归纳起来，就是一句话：在军事国防上，在工业战线上，在日常生活中，人们迫切需要有一种能自动调光的护目镜。这种护目镜在遇到强光时能自动迅速变暗，当危险光消失后，又能恢复到原来的明亮状态。现在，有了透光陶瓷，人们便可梦想成真了：有一种透光陶瓷能透光、耐高温、耐腐蚀、强度高。讲得形象一点，在陶瓷护目镜的镜片中，有一套自动化关闭、开启系统。有了这种新颖护目镜，电焊工人在操作时，就不必一手拿着面罩，一手拿着焊枪——进行电焊时，把面罩戴上；电焊一结束，再拿下面罩。有了这种护目镜，核试验工作人员就可以戴着它进行核爆炸前的各项准备工作了。

墨镜家族中的这位新成员，为需要在强光下工作的人们带来了福音。

皮秒激光破坏物质的原理据说是库伦爆炸效应，是属于冷加工，将原子核外电子击飞，没有热作用。还有一种说法是热传导时间大于激光能量持续时间，热效应还没传递到物质上，激光能量已经作用完成，破坏掉材料了，所以没有熔渣，材料表面也会很干净。

国内知道的有德中公司，比较早在做皮秒激光设备，主要用于陶瓷，UV激光难加工的材料方面做应用，看过他们做的样品，的确和CO2激光，光纤，UV激光有不同，效果非常好，若是有材料需要可以找他们做测试，具体还要看实际加工效果。

都是手打，望采纳。

1、采用Al2O3微粉或金刚石磨膏进行研磨抛光

2、采用激光加工以及超声波加工研磨及抛光

3、用比氧化铝还要硬的金刚石、碳化硅等由粗到细逐级进行研磨

4、需要用施釉的方法(适合对表面光滑度要求很高的产品)

5、用离子注入法对材料表面进行加工，离子注入陶瓷是对现有增韧机理的补充，是对制备好的陶瓷产品的深加工。

jensoil

道法自然

来自专栏半导体产业和投融资

本文来自中国粉体网

近几年，光刻机的确是个热词，不论业内业外，都对其非常关注，“有井水处即有光刻机”说的毫不夸张。据说有位半导体领域的专家去理发时，理发小哥也会滔滔不绝的和他交流光刻机。

而在材料领域，碳化硅的“火”有过之而无不及，其本身作为一种优良的陶瓷材料，性能与应用不断地被的开发，尤其是随着集成电路的快速发展，碳化硅作为第三代半导体材料更是一跃成为最受瞩目的材料之一。

光刻机和碳化硅之间又有什么神秘关系呢？

这还要从刚才讲到的集成电路说起。集成电路产业(即IC产业)是关乎国家经济、政治和国防安全的战略产业，在IC产业中，集成电路制造装备具有极其重要的战略地位。集成电路关键装备的发展除先进设计、精密控制技术外，关键零部件制备技术制约也是严重影响集成电路先进制造装备国产化进程的一大问题。

12英寸硅片用碳化硅真空吸盘

关键零部件具有举足轻重的作用，要求结构件材料具有高纯度、高致密度、高强度、高弹性模量、高导热系数及低热膨胀系数等特点，且结构件要具有极高的尺寸精度和结构复杂性。例如在高端光刻机中，为实现高制程精度，需要广泛采用具有良好的功能复合性、结构稳定性、热稳定性、尺寸精度的陶瓷零部件，如E-chuck、Vacumm-chuck、Block、磁钢骨架水冷板、反射镜、导轨等。

碳化硅陶瓷正是光刻机用精密陶瓷部件的首选材料！

碳化硅陶瓷具有高的弹性模量和比刚度，不易变形，并且具有较高的导热系数和低的热膨胀系数，热稳定性高，因此碳化硅陶瓷是一种优良的结构材料，目前已经广泛应用于航空、航天、石油化工、机械制造、核工业、微电子工业等领域。

但是，由于碳化硅是Si-C键很强的共价键化合物，具有极高的硬度和显著的脆性，精密加工难度大；此外，碳化硅熔点高，难以实现致密、近净尺寸烧结。因此，大尺寸、复杂异形中空结构的精密碳化硅结构件的制备难度较高，限制了碳化硅陶瓷在诸如集成电路这类的高端装备制造领域中的广泛应用。目前只有日本、美国等少数几个发达国家的少数企业(如日本的Kyocera、美国的CoorsTek等)成功地将碳化硅陶瓷材料应用于集成电路制造关键装备中，如光刻机用碳化硅工件台、导轨、反射镜、陶瓷吸盘、手臂等。

碳化硅工件台

光刻机中工件台主要负责完成曝光运动，要求实现高速、大行程、六自由度的纳米级超精密运动，如对于100nm分辨率、套刻精度为33nm和线宽为10nm的光刻机，其工件台定位精度要求达到10nm，掩模硅片同时步进和扫描速度分别达到150nm/s和120nm/s，掩模扫描速度接近500nm/s，并且要求工件台具有非常高的运动精度和平稳性。故需满足以下要求：

工件台及微动台(局部剖面)示意图

(1)高度轻量化：为降低运动惯量，减轻电机负载，提高运动效率、定位精度和稳定性，结构件普遍采用轻量化结构设计，其轻量化率为60%~80%，最高可达到90%；

(2)高形位精度：为实现高精度运动和定位，要求结构件具有极高的形位精度，平面度、平行度、垂直度要求小于1μm，形位精度要求小于5μm；

(3)高尺寸稳定性：为实现高精度运动和定位，要求结构件具有极高的尺寸稳定性，不易产生应变，且导热系数高、热膨胀系数低，不易产生大的尺寸变形；

(4)清洁无污染：要求结构件具有极低的摩擦系数，运动过程中动能损失小，且无磨削颗粒的污染。

碳化硅陶瓷方镜

光刻机等集成电路关键装备中的关键部件具有形状复杂、外形尺寸复杂以及中空轻量化结构等特点，制备此类碳化硅陶瓷零部件难度较大。目前国际主流集成电路装备制造商，如荷兰ASML，日本NIKON、CANON等公司大量采用微晶玻璃、堇青石等材料制备光刻机核心部件——方镜，而采用碳化硅陶瓷制备其他简单形状的高性能结构部件。中国建筑材料科学研究总院的专家们却采用专有制备技术，实现了大尺寸、复杂形状、高度轻量化、全封闭光刻机用碳化硅陶瓷方镜及其他结构功能光学零部件的制备。

碳化硅光罩薄膜

日前在韩国的一场半导体交流活动中，ASML韩国营销经理MyoungKuyLee透露，公司将开始供应透光率超90%的薄膜，以提升EUV光刻机的效率。ASML2016年首次开发出光罩薄膜，当时的透光率是78%。随后在2018年，薄膜透光率提升到80%，去年提升到85%。

薄膜用于保护光罩免受污染，单价2.6万美元左右（约合人民币16.78万元）。

另外，韩国企业FST、S&STech也都在紧张开发EUV光刻机所需的薄膜，FST此前预期上半年开始供应90%透光率的碳化硅薄膜。

碳化硅陶瓷精密结构部件制备工艺

中国建材总院在近净尺寸成型工艺——凝胶注模成型的基础上，开发出用于制备新型大尺寸、复杂形状、高精度碳化硅陶瓷部件的工艺技术。

碳化硅陶瓷部件制备工艺流程图

该制备流程中的关键工艺包括凝胶注模成型工艺、陶瓷素坯加工工艺和陶瓷素坯连接工艺。其中，凝胶注成型工艺是制备碳化硅陶瓷部件的基础，该工艺是一种精细的胶态成型工艺(Colloidalprocessing)，可实现大尺寸、复杂结构坯体的高强度、高均匀性、近净尺寸成型，自上世纪90年代以来在特种陶瓷材料制备领域获得了广泛的研究。陶瓷素坯加工工艺可以实现复杂形状陶瓷部件的快速、低成本、精密制造，有效提高陶瓷部件的尺寸精度及表面光洁度。陶瓷素坯连接工艺则可以实现中空陶瓷部件的制备，主要采用陶瓷粘结剂将陶瓷单体部件进行连接获得整体中空部件。

产业竞争格局

目前国外在集成电路核心装备用精密陶瓷结构件的研发和应用方面走在前列的公司有日本京瓷、美国CoorsTek、德国BERLINERGLAS等，其中，京瓷和CoorsTek公司占据了集成电路核心装备用高端精密陶瓷结构件市场份额的70%。

京瓷及CoorsTek制造的高端陶瓷零部件具有材料体系齐全、性能优异、结构复杂、加工精度高等特点，所制造的精密陶瓷结构件几乎涵盖了现有结构陶瓷材料体系，如氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化铝等；结构件的应用领域也几乎覆盖了全部集成电路核心装备，形成了一系列型号齐全、品种多样的精密陶瓷结构件产品，如美国CoorsTek公司能够提供光刻机专用组件、等离子刻蚀设备专用组件、PVD/CVD专用组件、离子注入设备专用组件、晶片吸附固定传输专用组件等一系列产品；京瓷能够提供光刻机、晶圆制造设备、刻蚀机、沉积设备（CVD、溅射）、LCD等装备用精密陶瓷结构件。我国在集成电路核心装备用精密陶瓷结构件的研发和应用方面起步较晚，在大尺寸、高精度、中空、闭孔、轻量化结构的结构陶瓷零部件的制备领域有诸多关键技术问题有待突破。

结束语

碳化硅陶瓷具有优良的常温力学性能(如高强度、高硬度、高弹性模量等)、优异的高温稳定性(如高导热系数、低热膨胀系数等)以及良好的比刚度和光学加工性能，特别适合用于制备光刻机等集成电路装备用精密陶瓷结构件，如用于光刻机中的精密运动工件台、骨架、吸盘、水冷板以及精密测量反射镜、光栅等陶瓷结构件等。

竹、木制品半年应更换

取材天然的竹木餐具无毒,深受消费者喜爱,但这样的筷子容易滋生细菌,如果不注意消毒,可能引发肠道疾病。竹木餐具的使用寿命是半年到一年,家用筷子最好每周消毒一次,把清洗后的筷子用开水煮30分钟,或用微波炉消毒2~3分钟即可。竹木筷子用久了末端颜色会变深。有的家庭用筷子煎炸食物,筷子头也会碳化变黑,这样的筷子强度已经变差了,容易发霉、掉渣、藏污纳垢。有些“漆筷”中含有铅、铬等重金属,经煎炸后,甚至还有重金属中毒和致癌的风险。因此,筷子一旦开裂、变形、变色,就不应再用了。

塑料制品一年一换

塑料制品轻便不易破碎,在餐桌上随处可见。但它们一旦超期服役,极有可能变脆、老化,有害的小分子容易析出,成为诱发癌症的危险分子。如果您发现塑料餐具有划损,原本光滑的表面变得粗糙,或是有刺鼻的“塑料味”,那么即便使用不到一年,也应及时更换。

金属制品涂层有损就要换

很多人觉得金属制品安全,可以终身使用,其实不然。以最为常见的铁锅为例,铁锅表面保护其不锈的“食油层”一旦脱落,锅中的锈易引起恶心呕吐、腹泻、食欲不佳等。搪瓷制品易出现裂纹,涂在搪瓷制品外的硅酸铝等物质,便会趁机转移到食物中去。不锈钢是由铁铬合金掺入镍、钼等金属制成的,这些金属中也有对人体有害的成分。所以,当发现金属制成的厨具出现划损、表层漆或涂层脱落等现象时,就应及时更换。

陶瓷餐具制品有裂痕即换

瓷器漂亮的彩釉中含有铅,当出现裂痕时,铅就可能溢出,混入到食物中。因此,有了裂痕的陶瓷餐具便不宜继续使用了。

我们可以通过悉心的保养延迟陶瓷、金属等餐具的使用寿命，但是如果一旦出现了裂痕或是变形就需要及时地更换了，这样进餐的卫生健康才能得到保障。

精细陶瓷有称为特种陶瓷是二十世纪发展起来的，在现代化生产和科学技术的推动和培育下，它们"繁殖"得非常快，尤其在近二、三十年，新品种层出不穷，令人眼花缭乱。按照化学组成划分有：

氧化物陶瓷

氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、二氧化钛、二氧化钍、三氧化铀等。

氮化物陶瓷

氮化物陶瓷：氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。

碳化物陶瓷

碳化物陶瓷：碳化硅、碳化硼、碳化铀等。

硼化物陶瓷

硼化物陶瓷：硼化锆、硼化镧等。

硅化物陶瓷

硅化物陶瓷：二硅化钼等。

氟化物陶瓷

氟化物陶瓷：氟化镁、氟化钙、三氟化镧等。

硫化物陶瓷

硫化物陶瓷：硫化锌、硫化铈等。

其他

还有砷化物陶瓷，硒化物陶瓷，碲化物陶瓷等。

除了主要由一种化合物构成的单相陶瓷外，还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。例如，由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷，由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷，由氧化铬、氧化镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷，由氧化锆、氧化钛、氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧（PLZT）陶瓷等等。此外，有一大类在陶瓷中添加了金属而生成的金属陶瓷，例如氧化物基金属陶瓷，碳化物基金属陶瓷，硼化物基金属陶瓷等，也是现代陶瓷中的重要品种上。为了改善陶瓷的脆性，在陶瓷基体中添加了金属纤维和无机纤维，这样构成的纤维补强陶瓷复合材料，是陶瓷家族中最年轻但却是最有发展前途的一个分支。为了生产、研究和学习上的方便，有时不按化学组成，而根据陶瓷的性能，把它们分为高强度陶瓷，高温陶瓷，高韧性陶瓷，铁电陶瓷，压电陶瓷，电解质陶瓷，半导体陶瓷，电介质陶瓷，光学陶瓷（即透明陶瓷），磁性瓷，耐酸陶瓷和生物陶瓷等等。