先进陶瓷材料又称精密陶瓷材料,是新材料的一个重要组成部分,广泛应用于通讯、电子、航空、航天、军事等高技术领域,在信息与通讯技术方面有着重要的应用。电子技术、大规模集成技术电路,离不开压电、铁电和磁性陶瓷;电子计算机的记忆系统需要具有方形磁滞回线的铁磁体陶瓷;高速硬盘转动系统需要陶瓷轴承;在火箭和导弹的发射中,鼻锥和透波陶瓷天线罩是关键部件,它要承受高温气流的摩擦和冲刷,要求材料具有高的高温强度和好的抗氧化性能,只有陶瓷材料才能满足这些要求;作为新能源的磁流体发电机,需要采用瓷做电极材料;高温燃料电池、高能量蓄电池,需要采用陶瓷块离子导体做隔膜材料等等。目前,先进陶瓷已形成一个巨大的高新技术产业。全世界先进陶瓷产品的销售总额超过300亿美元,并以每年l0%以上的速度增长。美国与日本在该领域处于领先地位。先进陶瓷材料因其优异的高温力学性能及特有的光、声、电、磁、热或功能复合效应在高新技术产业、传统产业改造和国防军工等领域发挥着越来越大的作用。
先进陶瓷今后的重点发展方向是加强工艺-结构-性能的设计与研究,有效地控制工艺过程,使其达到预定的结构(包括薄膜化、纤维化、气孔的含量、非晶态化、晶粒的微细化等),重视粉体标准化、系列化的研究与开发及精密加工技术,降低制造成本,提高制品的重复性、可靠性及使用寿命。
(一)纳米级原料制备技术与纳米陶瓷据国外有关资料统计,2000年后,纳米材料结构器件市场容量约为6375亿美元,纳米材料薄膜器件市场容量为340亿美元,纳米粉体、纳米复合陶瓷及其复合材料的市场容量为5457亿美元。目前精细陶瓷用纳米粉体制备方法有三大类:物理制备法、气相法、湿化学法。制备的纳米陶瓷粉体有:Al203、Zr02、Si02、Si3N、SiC、BaTi03、Ti02等。纳米陶瓷的研制,带动了一些新的快速烧结设备的开发,如真空烧结工艺、微波烧结工艺和等离子烧结技术(SPS)等。
(二)先进陶瓷的复合技术与制品取各种材料性能之长,进行组分设计,使新材料具有多种功能,以满足各种工作条件下对材料和制品的要求。