什么是功能陶瓷
晕,不会是装修说是功能陶瓷吧?呵呵,陶瓷分日用陶瓷、建筑陶瓷、特种陶瓷等,特种陶瓷里面分结构陶瓷和功能陶瓷,功能陶瓷指的是一些有特殊性能的陶瓷,比如光敏、压敏、热敏等的陶瓷产品,一般用在电子方面。
不属于。
用电压可分为高压,中压和低压陶瓷电容器。按温度系数,介电常数不同可分为负温度系数、正温度系数、零温度系数、高介电常数、低介电常数等。此外,还有I型、II型、III型的分类方法。
功能陶瓷,是指在应用时主要利用其非力学性能的材料,这类材料通常具有一种或多种功能,如电、磁、光、热、化学、生物等。有的还有耦合功能,如压电、压磁、热电、电光、声光、磁光等。随着材料科学的迅速发展,功能陶瓷材料的各种新性能、新应用不断被人们所认识,并积极加以开发。
功能陶瓷的品种繁多,包括铁电陶瓷、压电陶瓷、电解质陶瓷、半导体陶瓷、导电陶瓷、电致伸缩陶瓷,热释电陶瓷、气敏陶瓷、热敏陶瓷、电光陶瓷、光学陶瓷、红外线透射陶瓷、磁性陶瓷、超导陶瓷,以及具有抗杀菌作用的医用陶瓷等。
在原料、工艺方面有别于传统陶瓷,通常采用高纯、超细原料,通过组成和结构设计并采用精确的化学计量和新型制备技术制成性能优异的陶瓷材料。
陶瓷分为四种类别:材料科学技术(一级学科),无机非金属材料(二级学科),陶瓷(三级学科),先进陶瓷(四级学科)。
新兴行业的发展对材料提出了更高的要求,先进陶瓷作为新材料的一个重要组成部分,其在国民经济中发挥着越来越重要的作用。
一、先进陶瓷简介
陶瓷在人类生活和社会建设中是不可缺少的材料,它和金属材料、高分子材料并列为当代“三大固体材料”。按原料将陶瓷分为传统陶瓷和先进陶瓷。
1、传统陶瓷以天然矿物为原料,主要是天然硅酸盐矿物。
2、先进陶瓷是采用高纯度、超细人工合成或精选的无机化合物为原料,具有精确的化学组成、精密的制造加工技术和结构设计,并具有优异特性的陶瓷。
先进陶瓷的生产主要分为:粉体制备、坯体成型、坯体烧结、精加工。
陶瓷粉体的制备技术:固相反应法、液相反应法、气相反应法。
先进陶瓷的成型技术:干法压制成型、塑性成型、浆料成型、固体无模成型。
先进陶瓷的烧结技术:常压烧结、无压烧结、热等静压烧结、气氛烧结、真空烧结以及热压烧结。
二、先进陶瓷分类
1、 按化学成分分为:氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷。
2、 按性能和用途分为:功结构陶瓷和功能陶瓷。
A 结构陶瓷
结构陶瓷的定义:以强度、刚性、韧性、耐磨性、硬度、疲劳强度等力学性能为特征的材料。
结构陶瓷的种类:高温高强陶瓷、模具陶瓷、耐磨陶瓷、特种耐火陶瓷等。
结构陶瓷的用途:发动机、热交换器、密封件、切削刀具、防弹装甲等。
结构陶瓷的特性:优良的力学性能,热学性能、化学能。
B 功能陶瓷
功能陶瓷的定义:以声、光、电、磁、热等物理性能为特征。
功能陶瓷的种类:电子陶瓷、敏感陶瓷、生物陶瓷、超导陶瓷等。
功能陶瓷的用途:微电子、信息、自动控制和智能机械、生物功能。
功能陶瓷的特性:具备特殊性能并行使特殊功能。
三、国外先进陶瓷发展
鉴于先进陶瓷在工业发展中的特殊地位,欧美日等发达国家均投入巨资制订研究计划来促进其发展。目前世界先进陶瓷发展处于领先地位的有美国、日本、欧盟、俄罗斯等。
美国
发展重点:高温结构陶瓷
(1)资助纳米陶瓷涂层、生物医学陶瓷和光电陶瓷的研究、产业化。
(2)在航空航天、核能等领域的应用处于领先地位。
(3)2000年,实施为期20年的美国先进陶瓷发展计划,到2020年,先进陶瓷成为一种经济适用的首选材料,应用于节能环保、新一代信息技术、生物医药、高端装备制造、新能源和新能源汽车等战略性新兴产业中。
日本
发展重点:功能陶瓷
(1)在泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、陶瓷部件、高性能陶瓷电池、陶瓷发动机等研发上处于领先地位。
(2)占世界先进陶瓷约一半的市场份额。
(3)在先进陶瓷材料的制备、产业化、民用领域方面占据领先地位。
(4)近年来,日本将先进陶瓷作为战略性产业,将先进陶瓷看作是决定未来国际竟争力的高科技产业,不断加大投资力度。
欧盟
发展重点:功能陶瓷、高温结构陶瓷
(1)在部分细分应用领域和机械装备领域处于领先地位。
(2)目前研究的重点为发电设备中应用的新型材料技术,如陶瓷活塞盖、排气管里衬、涡轮增压转子及燃气轮转子等。
俄罗斯、乌克兰
(1)俄罗斯、乌克兰在结构陶瓷和陶瓷基复合材料方面实力雄厚。
(2)在结构陶瓷和陶瓷基复合材料方面,不但在实验室研制成功,而且已开发成有明确应用目的的制品,相当一 部分已投入商业生产。
四、国内先进陶瓷发展
20世纪50年代开始先进陶瓷的研究。
70年代后重视先进陶瓷材料研究,取得一系列创意性成果:研制出纤维补强复相陶瓷。
在纳米陶瓷粉体的制备与团聚方面的研究,以及纳米陶瓷固相烧结理论等方面均有国际一流的创新成果。
1995年后进入高速发展时期,2015年总产值超450亿元,其中70%来自功能陶瓷。
如丁鼎陶瓷等等企业在先进陶瓷行业中占据主流地位,其业务涵盖陶瓷劈刀、5G介质滤波器、陶瓷喷嘴、氧化锆、氧化铝、钨合金等材料系统,适用于5G基站、工业零配件、核心配件、精密结构件、手表表环、饰品、雾化芯、转轴、陶瓷散件、套管、针规、纺织工业结构件等诸多领域。大型企业如微软、华为、苹果、中国移动等都成为了丁鼎陶瓷的合作伙伴,可谓用途广泛。陶瓷因其质地温润圆滑、硬度大、可塑性强、绝缘、可配磁性等等特质,成为工业精密结构件的重要选择。
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近几年,我国对于先进陶瓷的研究也是不断地注入财力和物力,但是其总体水平和发达国家,尤其是美日欧等还存在着一定的差距。主要表现在:技术及新产品工程转化极度匮乏;高端粉体制备及分散技术远远落后;制造装备加工技术落后。
根据世界先进陶瓷发展趋势和应用领域的发展情况,预计未来几年高端陶瓷粉体、电子陶瓷、生物陶瓷、节能环保、新能源领域用陶瓷和航空航天用陶瓷等几个方向发展增速较快。
国内在研发与产能和良品率均达到一定级别的企业可谓凤毛麟角,极高的行业门槛和工艺追求,确保了该行业精英企业的绝对优势,在工艺与技术越来越精良的情况下,随着技术的不断堆磊,国内多数大型企业采购订单如今倾向于国内化,这也是进一步刺激国内市场经济,助推国内陶瓷产业企业追求甚至超越国外陶瓷先进企业的水平,为国家振兴与经济发展提供了巨大的推力,是我国大型企业应有的价值典范标杆。
以丁鼎陶瓷打头的国内先进陶瓷制造者们,作为此次5G基站兴建行业滤波器的制造商,以及行业先进陶瓷的生产研发机构,既是社会的生产建设者,也是振兴中华的首批重要工业担当。
陶瓷是以天然粘土以及各种天然矿物为主要原料经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料的各种制品。
以前人们把用陶土制作成的在专门的窑炉中高温烧制的物品称作陶瓷,陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶瓷的传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。它包括由粘土或含有粘土的混合物经混炼,成形,煅烧而制成的各种制品。由最粗糙的土器到最精细的精陶和瓷器都属于它的范围。
对于它的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物(如粘土、石英等),因此与玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工业,同属于“硅酸盐工业”的范畴。陶瓷的主要产区为彭城镇、景德镇、醴陵、高安、丰城、萍乡、黎川、佛山、潮州、德化、淄博、唐山、北流等地。此外景德镇是我国“瓷都”之一。
扩展资料:
特性:
说到陶瓷材料,难免将陶与瓷分开来谈,我们经常说的陶瓷,是指陶器和瓷器两个种类的合称。在创作领域中,陶与瓷都是陶瓷艺术中不可或缺的重要组成部分,但是陶与瓷却有着质的不同。
陶质材料:与瓷相比,陶的质地相对松散,颗粒也较粗,烧制温度一般在900℃—1500℃之间,温度较低,烧成后色泽自然成趣,古朴大方,成为许多艺术家所喜爱的造型表现材料之一。陶的种类很多,常见的有黑陶、白陶、红陶、灰陶和黄陶等,红陶、灰陶和黑陶等采用含铁量较高的陶土为原料,铁质陶土在氧化气氛下呈红色,还原气氛下呈灰色或黑色。
瓷质材料:与陶相比,瓷的质地坚硬、细密、严禁、耐高温、釉色丰富等特点,烧制温度一般在1300℃左右,常有人形容瓷器“声如磬、明如镜、颜如玉、薄如纸”,瓷多给人感觉是高贵华丽,和陶的那种朴实正好相反。
参考资料来源:百度百科-陶瓷
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,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。
传统陶瓷主要用于餐具、日用容器、工艺品及普通建筑材料。
现代陶瓷主要有结构陶瓷、陶瓷基复合材料、功能陶瓷。
结构陶瓷主要用于发动机汽缸套、轴瓦、密封圈、陶瓷切削刀具。
陶瓷基复合材料主要在军械和航空航天领域。
功能陶瓷被广泛用于电绝缘体,在计算机、精密仪器领域得到广泛应用。
原料
采矿→初级破碎→中级破碎→雷蒙粉碎→装袋出厂
原料精制
配料(釉料)→球磨→过筛除铁(三次)
成型
配料(泥料)→搅拌→过筛除铁→榨泥→真空练泥→陈腐→真空练泥→压坯→干燥→脱模→干燥→磨坯→补水→施内釉→施外釉→取釉(挖底)→扫灰检验
窑具生产工艺(略)
烧成
装匣→进窑(装窑车)→烧炼→出窑(拣瓷)
装饰
选瓷→彩绘装饰→烤花→选瓷→包装进仓
传统上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、成型、煅烧等过程制成的各种制品.
广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称.
一、陶瓷分类
特种陶瓷:用于现代工业和尖端科学技术所需的陶瓷制品
1、结构陶瓷:耐磨耐热耐冲击
2、功能陶瓷:电磁光生物化学陶瓷
陶 器:坯体结构较疏松,致密度较差的陶瓷制品。用于日用器皿,缸器,建筑卫生装饰用品。
瓷 器:坯体致密,基本上不吸水,半透明,断面呈石状或贝壳状。瓷质细腻,玻化程度高。用于日用餐茶具,陈设瓷及部份工业瓷。
炻器:介于陶器与瓷器之间的一种陶瓷品种,用于日用器皿,建筑卫生用品,工业用品。
二.瓷器分类
1、长石质瓷:以长石作助熔剂的“长石—石英—高岭土”三元系统瓷。
特点:瓷质洁白,薄层呈半透明,断面呈贝壳状,不透气,吸水率很低,瓷质坚硬,机械强度高,化学稳定性好。适于餐具 茶具 陈设 艺术瓷。
2、绢云母质瓷:以绢云母为助熔剂的“绢云母—石英—高岭土”系统瓷。
特点:具有长石质瓷特点,且透明度更高,有“白里泛青”的传统特点。
3、骨 灰 瓷:以磷酸钙为助熔剂的“磷酸盐—高岭土—石英—长石”系统瓷。
特点:白度高,透明度好,瓷质软,光泽柔和,但瓷质较脆,热稳定性差。
4、镁 质 瓷:晶相以“氧化镁—氧化铝—二氧化硅”三元系统瓷
特点:有良好的电学性能,高的机械强度及热稳定性,用于电工陶瓷材料及高级日用陶瓷,白度好﹑色调柔和。
5、锂 质 瓷:用锂辉石或其它含锂原料代替坯料中长石所制的陶瓷。
特点:具有高热稳定性,用于耐热器皿及耐热厨房用具。
特种陶瓷
二氧化锆陶瓷二氧化锆(ZrO2)是一种耐高温、耐磨损、耐腐蚀的无机非金属材料。随着电子和新材料工业的发展,除传统应用于耐火材料和陶瓷颜料外,作为电子陶瓷、功能陶瓷、结构陶瓷和人造宝石的主要原料,在高技术领域的应用日益扩大。
氧化铍陶瓷氧化铍陶瓷(铍陶瓷)是核反应堆、电子仪器等领域中有效的工程材料,在国防、航大、激光等方面有广泛的用途。由氧化铍原料为主体,加入添加剂,在压力为20千巴,温度1200℃,保温半小时,即可烧制成半透明体材料。这种材料具有极高的耐热震性,热导性和金属铝相似,电绝缘性能优良,高度化学惰性,但原料昂贵,有毒。可作为高温原子能反应堆的中子减速剂和反射剂,微波输出窗,以及飞机、火箭的高温部件。
氟化镧陶瓷氟化镧陶瓷是热压红外光学陶瓷之一。化学式:LaF3。它是在真空中,于825-875℃的温度下,经2480-3100公斤/厘米的压力下热压而成的。红外波段的折射率为1.5左右。具有很好的耐热震和耐高温性能。可用于导弹。
氟化钙陶瓷一种能透过红外光线的陶瓷材料。主晶相为萤石型(CaF2型)。一般是把氟化钙掺杂改性,使其特性除能透过红外光线外,还有“光色”作用,例如掺入Ce、Gd等杂质,在光线未照射前,呈蓝色,照射时呈粉红色,停照可退光。如果掺入Eu、Sm等杂质,则照射时呈绿色,它是一种“光色”材料。可用热压工艺制成。一类具有萤石型(CaF2型)晶体结构的氧化物陶瓷,属于RO2型氧化物,典型代表是:ZrO2、ThO2、UO2、CeO2等。此类陶瓷,其晶体结构堆叠紧密,稳固,所以熔点高。例如二氧化锆陶瓷熔点约2700℃,二氧化钍陶瓷熔点3050℃,多属高温陶瓷材料。
氟化锶陶瓷又称热压氟化锶陶瓷。是热压多晶红外光学陶瓷之一。化学式:SrF2。用热压法制备,热压温度650℃,压力约2500公斤/厘米。在5微米波长处透过率大于80%,作红外透光材料之用。又称热压氟化钡陶瓷。是一种热压多晶红外光学陶瓷。化学式:BaF2用热压法制备,热压温度600℃,压力2400公斤/厘米。常作红外透光材料用。
碲化镉陶瓷又称热压碲化镉陶瓷。是一种Ⅲ-Ⅵ族化合物半导体陶瓷,化学式CdTe。克氏硬度40公斤/毫米,密度5.85克/厘米,热膨胀系数5.9x10/℃,不溶于水。折射率很高,在5微米波长处达2.7,用热压法制备,其透射波段为2-30微米,在整个透射波段没有吸收带。反射损失较大。可供8-30微米波段内工作的红外系统使用。
铝陶瓷铝陶瓷作为一种高温工程陶瓷,广泛用于电子部件与机械部件。铝陶瓷纯度高达百分之九十九以上,但其白度不理想。近日,日本研制成功一种高纯度白色铝陶瓷。这种铝陶瓷是用铝纯度在百分之九十九、比重为百分之三点八五以上的铝陶瓷在一千摄氏度的高温中烧成。采用这种生产工艺生产铝陶瓷,不仅可保持原有高纯度,而且不泛黄。
砷化镓陶瓷砷化镓陶瓷是一种Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体陶瓷,化学式:GaAs。立方晶系,熔点1240℃,密度5.31克/厘米,达理论密度的99.8%,不溶于水,透射波段1-18微米,透过率比同样厚度的单晶低1/4,8-15微米波段范围的折射率2.73-3.34,用热压法制备,热压温度900-1000℃,压力600-3000公斤/毫米,可用作红外窗口等。
透红外陶瓷是用陶瓷制备工艺制造的,具有透红外特性的多晶材料。如MgF2,ZnS,CaF2,MgO,Al2O3,CaAs,SrF2,BaF2,ZnSe,LaF3等。多数多数采用热压法制备,由于透红外陶瓷材料不仅性能良好,而且可以制备大尺寸及较复杂开关的产品,弥补了红外单晶材料、红外玻璃强度较低、透光范围狭窄及大尺寸制品不易制备等缺陷。广泛用于红外透过窗、导弹整流罩等方面。
红外辐射陶瓷是在一定红外波段范围内有较高辐射率和较高辐射强度的陶瓷材料。一般在陶瓷基体中加入黑色添加物如铁、锰、钴、镍氧化物等或选用红外区全辐射率或单色辐射率较高的金属氧化物、碳化物、氮化物经配料,粉碎,成型烧结而成。也有在陶瓷坯体上喷涂或涂刷一层红外辐射涂层,广泛应用于干燥,烘烤,热处理医疗等方面。
透明镁铝尖晶石陶瓷又称半透明烧结MgAl2O4。用Mg-Al 氢氧化物的共沉淀物或Mg-Al的盐类热分解产物为原料,添加少量CaO以促进液相烧结,在真空中经1800-1900℃或湿氢中1700℃左右烧结成半透明状态。半透明烧结MgAl2O4的相对密度为理论密度的99.7-100%。在0.3-6.5微米范围的线性光透射大于10%,可见范围的总透射为67-78%。可用于高温电哗密封外壳、天线窗、红外透射装置等。
透明氧化钍陶瓷由氧化钍为原料,添加CaO、Y2O3、ZrO2等稳定剂。在氢气氛中,2000-2300℃高温下烧制出透明体。立方晶系,熔点3300℃,热膨胀系数为7.1x10/℃,透光率为50-70%(波长0.4-7微米,厚度1.5毫米),可作为高温环境的红外窗整流罩。
透明氧化钇陶瓷以高纯度氧化钇(99.9%)为原料,添加8-10摩尔%的ThO2,在氢气中于2000℃以上高温烧成的透明多晶聚集体。也有添加LiF或ThO2后在1300-1500℃和350-500公斤/厘米压力下用真空热压烧结法制成。属立方晶系,熔点大于2400℃,介电常数12-20,介持损耗在1兆赫时为1x10,透明性好,即使在远红外区仍有约80%透射率。是一种优良的高温红外材料和电子材料,主要用于红外导弹的窗口和整流罩、天线罩、微波基板、绝缘支架、红外发生器管壳、红外透镜及其它高温窗等。也可在Y2O3-ThO2中添加少量Eu2O、DyO、Tb2O3、Nd2O3等氧化物,制成透明陶瓷,供激光技术上应
生物陶瓷
现代科学技术的发展,赋于了陶瓷新的“生命”,它不仅仅作为传统的生活用品,而且在工业、航空、医学等领域都大显身手。生物陶瓷是用来达到特定的生物或生理功能的陶瓷材料。它包括:接近惰性的材料;能完全被吸收的陶瓷;可控制表面活性的陶瓷。由于生物陶瓷具有优良的生物相容性,因此被广泛地用于人工牙齿、人工骨、人工关节、固定骨折用的器具、人工心脏瓣膜、人工眼等。
磁性陶瓷在“磁疗”中的作用更是妇孺皆知;尤其令人称绝的是一种敏感陶瓷,它能使医生在患者的医学参数测定中做到深入、广泛,从而为诊治提供更科学的依据。
古老的陶瓷与新兴的科学技术的结合为人类创造了福音,生物陶瓷在未来的岁月中还会有更广阔的发展前景!
人体器官和组织由于种种原因需要修复或再造时,选用的材料要求生物相容性好,对肌体无免疫排异反应;血液相容性好,无溶血、凝血反应;不会引起代谢作用异常现象;对人体无毒,不会致癌。目前已发展起来的生物合金、生物高分子和生物陶瓷基本上能满足这些要求。利用这些材料制造了许多人工器官,在临床上得到广泛的应用。但是这类人工器官一旦植入体内,要经受体内复杂的生理环境的长期考验。例如不锈钢在常温下是非常稳定的材料,但把它做成人工关节植入体内,三五年后便会出现腐蚀斑,并且还会有微量金属离子析出,这是生物合金的缺点。有机高分子材料做成的人工器官容易老化,相比之下,生物陶瓷是惰性材料,耐腐蚀,更适合植入体内。
氧化铝陶瓷做成的假牙与天然牙齿十分接近,它还可以做人工关节用于很多部位,如膝关节、肘关节、肩关节、指关节、 髋关节等。ZrO2陶瓷的强度、断裂韧性和耐磨性比氧化铝陶瓷好,也可用以制造牙根、骨和股关节等。羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是骨组织的主要成分,人工合成的与骨的生物相容性非常好,可用于颌骨、耳听骨修复和人工牙种植等。目前发现用熔融法制得的生物玻璃,如CaO-Na2O-SiO2-P2O5,具有与骨骼键合的能力。生物玻璃在和骨结合时,先在植入体表面形成富硅凝胶,然后转化成磷灰石晶体,这时在结合面形成有机和无机的复合层,保持很高的结合强度。
陶瓷材料最大的弱点是性脆,韧性不足,这就严重影响了它作为人工人体器官的推广应用。陶瓷材料要在生物工程中占有地位,必须考虑解决其性脆问题。
无机陶瓷膜分离技术处理乳化油废水
机械加工行业的废水,如金属清洗液、金属切削液、润滑液等通常成分都比较复杂,主要为油脂、表面活性剂、悬浮杂质和水,虽然废水量不大,但污染严重且处理困难。此类废水的特点是:COD、磷、油等污染物的含量都较高,且油处于乳化状态,油滴直径在1μm以下。对一般的含油废水,目前采用气浮方法,除油率可达70%、油水分离器除油率可达80%,而对含有大量表面活性剂的金属切削液难以达到理想的处理效果。
膜分离过程是一个新兴的多学科交叉高新技术。高分子超滤膜已在含油废水处理中获得广泛应用,但高分子超滤膜存在不耐高温、机械强度低、孔径分布宽、易堵塞、易水解、pH值适用范围小等不足。
无机陶瓷膜具有耐高温、耐强酸强碱和有机溶剂、耐微生物侵蚀、机械强度高等特点,发展十份迅速,已占膜市场的10%,并以年增长35%的速度发展着,可在低于1000℃下稳定使用;化学稳定性好,能抗微生物降解,耐有机溶剂,耐高压,有良好的耐磨、耐冲刷性能;孔径分布窄、分离性能好、渗透量大;可清洗性强,可反复清洗、再生;使用寿命长。与有机膜相比,在许多方面拥有应用优势。该技术工艺简单,操作方便,劳动强度低,出水水质好、扩建方便、正常工作时不消耗化学药剂、不产生新的污泥以及回收油质量比较好、生产效率高,连续操作,自动化程度高,性能稳定,工程投资少,设备占地面积小。
无机陶瓷膜分离技术是基于多孔陶瓷介质的筛分效应进行物质分离的新技术。采用高效的“错流”过滤方式,即流体介质在压力驱动下以一定的速度在膜管内流动,小颗粒物质沿与流体流动的垂直方向透过膜,大颗粒物质被截流从而达到分离、浓缩和纯化的目的。用无机陶瓷膜分离技术对乳化油废水的处理结果显示:处理后的油去除率为98%以上,证实此技术是可靠的。在某制造公司水处理中心替代法国进口高分子膜,经过3年的使用证实,水处理效果和处理能力均满足用户要求,并超过原高分子膜;降低了设备维修率,提高了设备的运转率,生产运行费用得到有效的降低。
“绿”是自然界的主色调,象征着自然、生命、健康、舒适和活力,象征着我们的生活生机勃勃。随着生态运动此起彼伏,席卷全球,与保护环境、维持生态有关的事物通常冠以“绿色”的美誉, “绿色意识”、“绿色生产”、“绿色标志”、“绿色技术”、“绿色产品”、 “绿色消费”和“绿色奥运”等一批概念应运而生,代表人类对环保的向往、对健康的追求。
“绿色”陶瓷是“绿色材料”中的一种,用以指那些具有最小的环境负担和最大的再生利用能力的材料,简而言之,“绿色”可以归纳为八个字“环保、健康、安全、节能”。现代人的“衣、食、住、行”都无一例外地贴上了绿色标签,“衣”有环保服饰,“食”有绿色食品,“住”有绿色材料,“行”有绿色燃料,“绿色”正在悄然改变人们的消费观念与行为。生活的质量来自健康,长寿的秘籍源于保健。采用氧化铬、氧化镁、氧化锆等远红外线陶瓷微粉及纤维制成的远红外保健纺织品,可以吸收太阳光等的远红外线并转换成热能,也可有效吸收人体自身向外散发的能量,并反射给人体最需要的远红外线,从而有效地促使血流微循环,改善新陈代谢,加强免疫力。将紫外线屏蔽剂加入合成纤维或人造纤维中,经过熔融纺丝可制成具有抗紫外线的衣服。从“安居”到“康居”,中国人的居住理念和生活质量正产生着巨大变化。 在建筑涂料中添加纳米二氧化钛光催化剂,吸收阳光中的紫外线后,形成活性氧类的超氧化物,可捕捉、杀除空气中的浮游细菌。在微晶玻璃陶瓷复合板的瓷砖表面,能够长期保持亮丽的色彩。远红外钒钛瓷砖,能有效地促进人体血液循环,还具有优良的抗静电功能,可起到改善居室环境和促进人体健康的作用。以人工林木材为基材,陶瓷或陶瓷纤维为增强体制成的木材/无机非金属复合材料,不仅保留了木材的天然特性,而且赋予木材高强度、高模量、耐磨、阻燃、抗菌耐腐及尺寸稳定性高等优良性能,是新一代的“绿色”建材。听说过在夜里能自己发光的陶瓷砖吗?这就是借助于稀土铝酸盐蓄光性发光粉的绿色环保型蓄光陶瓷,光照几分钟后,可保持较亮发光1~2小时,其吸光、蓄光、发光过程可无限循环,长久使用,堪称绝好的“绿色能源”。
为了有效杜绝“病从口入”,含纳米羟基磷灰石的牙膏具有比含氟牙膏更好的防龋齿功效。日用瓷产品中使用纳米氧化锌,锌离子在与细菌接触时缓慢释放出来,与细菌细胞膜及膜蛋白结合,破坏其结构,达到杀菌目的。在杀灭细菌后,锌离子又可从细胞内游离出来,达到抗菌持久的作用。羟基负离子陶瓷球以多孔特殊陶瓷基材料为载体,具有双效功能,水经过过滤使大分子水变成小分子水,同时产氧、抗菌,对空气和水有净化作用。如今含有多种营养成分的芦荟倍受人们的青睐,但未经提取过的芦荟不易被吸收,而陶瓷膜却能完成芦荟提取这一重任。 随着纳米技术的悄然崛起,人类利用资源和保护环境的能力也得到拓展,这样的例子不胜枚举。经纳米钛酸钴催化的石油中硫的含量小于0.01%。活性碳作为载体、纳米锆铯氧化物粉体用于汽车尾气催化,在氧化一氧化碳的同时还原氮氧化物,使它们转化为对人体和环境无害的二氧化碳和氮气。利用纳米柱撑蒙脱石或羟基磷灰石等制作的材料,对药品起到缓释作用,延长药物的半衰期,减少用药剂量。陶瓷的“绿色”化贯穿产品的生产和消费全过程,不仅包括产品的绿色化设计,还包括生产过程的绿色化、清洁生产和资源再生利用。以前通常可用作大规模集成电路基片的氧化铍陶瓷因有剧毒,大量吸入后会导致急性肺炎,长期吸入会引起慢性铍肺病,因此逐渐被停止使用,取而代之的是氮化铝陶瓷;锆钛酸铅等传统的铁电、压电陶瓷都含有大量的铅,现在则使用钛酸铋钠基无铅压电陶瓷系列。无机磷酸盐陶瓷材料能降解,有利于材料的循环利用。利用工业废渣和废陶瓷等烧制的孔梯度透水型陶瓷铺路砖,下雨时,雨水能迅速透过地表,留住宝贵的水资源;雨后,砖下的雨水会缓慢自动蒸发,降低了地表的温度,稳定了空气的湿度,消除城市“热岛现象”。陶瓷性能上的深度发掘、近净尺寸形状的陶瓷产品的开发及水基溶剂取代易燃有毒且价格不菲的有机溶剂,为节约自然资源提供了可能的途径,顺应了国际上工业“绿色化”的趋势。
人类是自然之子,大地是人类的母亲,自然是人类赖以生存的基础,是人类生息的摇篮。今天,“绿色”概念已经前所未有地渗透于人类社会的各个领域,凝聚着人类越来越浓重的“绿色情结”,广泛而深刻地影响着人类的思维方式与行为选择。自然从哪里融入,艺术将在那里开始,我们有理由相信,在新世纪里,“绿色”陶瓷将不再只是一个话题,而是变成人类的自觉行动,陶瓷“绿色”科技掀起的革命,必将把人类从工业文明带入“绿色”文明的新时代。
景德镇四大传统名瓷
青花瓷:青花瓷、粉彩瓷、颜色釉瓷和玲珑瓷。青花瓷是应用料在瓷胎上绘画,然后上透明釉,在高温下一次烧成的釉下彩瓷器,花面呈蓝色花纹,幽倩美观,明净素雅,呈色稳定,不易磨损,而且没有铅溶出等弊博清代龚在他的《陶歌》中这样称赞青花瓷:“白釉青花一火成,花从釉里透分明。可参造化先天妙,无极由来太极生”。青花瓷是元代时期景德镇瓷工的创造发明,当时烧制就已经十分成熟,至明代,景德镇青花瓷就更以胎釉精细、青花浓艳、造型多样而负盛名。清代唐、雍、乾年间的青花瓷烧造成就更加显著。新中国成立后,青花器皿由过去的单件为主,发展成以配套为主,画面更加精美。人民瓷厂生产的“青花梧桐餐具“因为质量文超,且有传统风格和民族特色,除多次在国内获全奖外,还在法国莱比锡、捷克布尔诺和波兰兹南连获3块国际博览会金质奖章。
青花是我国陶瓷装饰中发明较早的方法之一。在窑器"以青如尚",单色青釉为主的基础上,景德镇的陶工们创造性地吸收了外地经验,改革了色釉,并且不满足于刻花,印花纹饰.他们丢掉了使用过许多多世纪的刻花刀,印花模, 把我国人民最善于驾驭的毛笔用到瓷器上,使它显示出独特的功能.历史上,在景德镇劳动人民所创造的丰富多采的陶瓷装饰中,尤以“青花”的影响为大。 它是中国瓷器中突出的产品,在陶瓷工艺美术史上占有一定的地位。
青花瓷的出现据说是陶工们曾用毛笔彩绘了黑花和釉黑红,经过辛勤的劳动实践, 找到了钴土矿, 陶工们又用毛笔把它彩绘在坯件上, 再在绘了花纹的坯件上罩了一层白釉。这样,比以往的印,刻花更鲜明的“青花”,就在景德镇特有的瓷器上出现了, 这就是青花瓷器。
青花所用的钴青料, 最初是一种自西域输入的称作“Smalte”的含钴的琉璃色的玻璃,后来才改用一种天然出产的黑祸色矿物 (即钴土矿,我国叫它作“珠明料” ,日本称作“吴须”),把这种原料磨得极细加茶水使其成为墨汁般的乌黑东西,然后在坯上绘画。
粉彩瓷 粉彩瓷又叫软彩瓷,是景德镇四大传统名瓷之一。粉彩瓷在工艺上是在陶瓷颜料中调入“玻璃白”因此使画面具有粉质感,立体感也很强,所绘图表现力强,融汇中国工笔重彩的构图与技法,画面浓淡相间,阴阳衬托,形象生动,线条工细流畅,色彩清丽粉润,而且色彩柔和,细腻,雅致,不论山水景物,人物故事,花卉鸟兽、草木虫鱼以及静物图案均可入画,极富诗情画意。早在清朝康熙后期,景德镇的粉彩瓷就已问世,雍正时相当精致,乾隆年间达到很高的艺术水平。“珠山八友”留下很多粉彩画的瓷器珍品,其领袖人物王琦,将一般的绘瓷方法应用于绘瓷板人物像,画持精深,画风新颖,被人们称为“神技”。新中国成立后,粉彩瓷更有长足的发展,许多具有健康、清新、大方特色的新作琳琅满目。艺术瓷厂生产“福寿牌”粉彩瓷获国家金奖。
玲珑瓷 玲珑瓷是在瓷器坯体上通过镂雕工艺,雕镂出许多有规则的“玲珑眼”,然后 以釉烧成后这些洞眼成半透明的亮孔,十分美观,被喻为“卡玻璃的瓷器”。因为“玲珑”的本义就是灵巧,明彻、剔透,所以以玲珑称这种瓷器是非常确切的。玲珑瓷也有很悠久的历史,所以也是景德镇的四大传统名瓷之一。玲珑瓷往往配以青花图案,叫青花玲珑瓷。这种瓷器既有镂雕艺术,又有青花特色,既呈古朴、又显清新。解放后的玲珑瓷得到迅速发展,产品除中西餐具、茶具、具、咖啡具、文具等日用瓷外,又精制成各种花瓶、各式灯具等陈设瓷。近几年来,更发展为彩色玲珑、薄胎玲珑皮灯等非常精美的工艺美术瓷。光明瓷厂、红光瓷厂生产的青花玲珑瓷产品曾多次获国家金奖、优质奖,产品畅销东南亚、日本、欧美、港澳等100多个国家和地区。
颜色釉瓷 如果用“万紫千红”来形容景德镇四大传统名瓷之一的颜色釉,那是非常恰当的。不仅红紫,不论什颜色都可烧制,红为火焰,绿为春水,蓝似青天,黑为墨炭,是瓷器中最富神秘色彩的艺术品。 颜色釉瓷突起色釉瓷。有许多种类别:通体一色者称单色釉,多色相间者称花釉,烧成温度在1200度以上的叫高温颜色釉,1000度以下的叫低温颜色釉。釉料中含粘土、石英和助熔剂。着色剂主要有含铜、铁、钴、锰等化合物。低温颜色釉大多以自然界中的景物、动植物命名,为象牙窑红等。明、清两代的颜色釉瓷色彩就十分丰富,再经新中国成立后50余年的发展,更是无色不备,除恢复传统色釉56种外,又创新各种色釉60多种。为凤凰衣釉、彩虹釉等等。色彩非常丰富,产品畅销全世界。
采用高纯度人工合成的原料,利用精密控制工艺成形烧结制成,一般具有某些特殊性能,以适应各种需要。根据其主要成分,有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等;特种陶瓷具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能。本节主要介绍特种陶瓷。
特种材料分类
根据用途不同,特种陶瓷材料可分为结构陶瓷、工具陶瓷、功能陶瓷。
结构陶瓷
氧化铝陶瓷主要组成物为Al2O3,一般含量大于45%。氧化铝陶瓷具有各种优良的性能。耐高温,一般可要1600℃长期使用,耐腐蚀,高强度,其强度为普通陶瓷的2~3倍,高者可达5~6倍。其缺点是脆性大,不能接受突然的环境温度变化。用途极为广泛,可用作坩埚、发动机火花塞、高温耐火材料、热电偶套管、密封环等,也可作刀具和模具。
氮化硅陶瓷主要组成物是Si3N4,这是一种高温强度高、高硬度、耐磨、耐腐蚀并能自润滑的高温陶瓷,线膨胀系数在各种陶瓷中最小,使用温度高达1400℃,具有极好的耐腐蚀性,除氢氟酸外,能耐其它各种酸的腐蚀,并能耐碱、各种金属的腐蚀,并具有优良的电绝缘性和耐辐射性。可用作高温轴承、在腐蚀介质中使用的密封环、热电偶套管、也可用作金属切削刀具。
碳化硅陶瓷主要组成物是SiC,这是一种高强度、高硬度的耐高温陶瓷,在1200℃~1400℃使用仍能保持高的抗弯强度,是目前高温强度最高的陶瓷,碳化硅陶瓷还具有良好的导热性、抗氧化性、导电性和高的冲击韧度。是良好的高温结构材料,可用于火箭尾喷管喷嘴、热电偶套管、炉管等高温下工作的部件;利用它的导热性可制作高温下的热交换器材料;利用它的高硬度和耐磨性制作砂轮、磨料等。
六方氮化硼陶瓷主要成分为BN,晶体结构为六方晶系,六方氮化硼的结构和性能与石墨相似,故有“白石墨”之称,硬度较低,可以进行切削加工具有自润滑性,可制成自润滑高温轴承、玻璃成形模具等。
工具陶瓷
硬质合金主要成分为碳化物和粘结剂,碳化物主要有WC、TiC、TaC、NbC、VC等,粘结剂主要为钴(Co)。硬质合金与工具钢相比,硬度高(高达87~91HRA),热硬性好(1000℃左右耐磨性优良),用作刀具时,切削速度比高速钢提高4~7倍,寿命提高5~8倍,其缺点是硬度太高、性脆,很难被机械加工,因此常制成刀片并镶焊在刀杆上使用,硬质合金主要用于机械加工刀具;各种模具,包括拉伸模、拉拔模、冷镦模;矿山工具、地质和石油开采用各种钻头等。
金刚石天然金刚石(钻石)作为名贵的装饰品,而合成金刚石在工业上广泛应用,金刚石是自然界最硬的材料,还具备极高的弹性模量;金刚石的导热率是已知材料中最高的;金刚石的绝缘性能很好。金刚石可用作钻头、刀具、磨具、拉丝模、修整工具;金刚石工具进行超精密加工,可达到镜面光洁度。但金刚石刀具的热稳定性差,与铁族元素的亲和力大,故不能用于加工铁、镍基合金,而主要加工非铁金属和非金属,广泛用于陶瓷、玻璃、石料、混凝土、宝石、玛瑙等的加工。
立方氮化硼(CBN)具有立方晶体结构,其硬度高,仅次于金刚石,具热稳定性和化学稳定性比金刚石好,可用于淬火钢、耐磨铸铁、热喷涂材料和镍等难加工材料的切削加工。可制成刀具、磨具、拉丝模等
其它工具陶瓷尚有氧化铝、氧化锆、氮化硅等陶瓷,但从综合性能及工程应用均不及上述三种工具陶瓷。
功能陶瓷
功能陶瓷通常具的特殊的物理性能,涉及的领域比较多,常用功能陶瓷的特性及应用见表。
常用功能陶瓷 种类 性能特征 主要组成 用途 介电陶瓷 绝缘性 Al2O3、Mg2SiO4 集成电路基板 热电性 PbTiO3、BaTiO3 热敏电阻 压电性 PbTiO3、LiNbO3 振荡器 强介电性 BaTiO3 电容器 光学陶瓷 荧光、发光性 Al2O3CrNd玻璃 激光 红外透过性 CaAs、CdTe 红外线窗口 高透明度 SiO2 光导纤维 电发色效应 WO3 显示器 磁性陶瓷 软磁性 ZnFe2O、γ-Fe2O3 磁带、各种高频磁心 硬磁性 SrO.6 Fe2O3 电声器件、仪表及控制器件的磁芯 半导体陶瓷 光电效应 CdS、Ca2Sx 太阳电池 阻抗温度变化效应 VO2、NiO 温度传感器 热电子放射效应 LaB6、BaO 热阴极 精陶瓷
陶瓷材料中已崛起了精细陶瓷,它以抗高温、超强度、多功能等优良性能在新材料世界独领风骚。精细陶瓷是指以精制的高纯度人工合成的无机化合物为原料,采用精密控制工艺烧结的高性能陶瓷,因此又称先进陶瓷或新型陶瓷。精细陶瓷有许多种,它们大致可分成三类。
结构陶瓷
这种陶瓷主要用于制作结构零件。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是使用不了多久就会损坏,而先进的结构陶瓷零件就能经受住这种“磨难”。
电子陶瓷
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。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。
生物陶瓷
生物陶瓷是用于制造人体“骨骼一肌肉”系统,以修复或替换人体器官或组织的一种陶瓷材料。
精细陶瓷是新型材料特别值中得注意的一种,它有广阔的发展前途。这种具有优良性能的精细陶瓷,有可能在很大的范围内代替钢铁以及其他金属而得到广泛应用,达到节约能源、提高效率、降低成本的目的;精细陶瓷和高分子合成材料相结合.可以使交通运输工具轻量化、小型化和高效化。
精陶材料将成为名副其实的耐高温的高强度材料,从而可用作包括飞机发动机在内的各种热机材料、燃料电池发电部件材料、核聚变反应堆护壁材料、无公害的外燃式发动机材料等。精细陶瓷与高性能分子材料、新金属材料、复合材料并列为四大新材料。有些科学家预言.由于精细陶瓷的出现,人类将从钢铁时代重新进入陶瓷时代