功能无机材料 纳米陶瓷共59页
纳米陶瓷
纳米陶瓷1、概述：陶瓷材料作为材料的三大支柱之一 ,在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。
但是 ,由于传统陶瓷材料质地较脆 ,韧性、强度较差 ,因而使它的应用受到了较大的限制 ,随着纳米技术的广泛应用 ,纳米陶瓷随之产生 ,希望以此来克服陶瓷材料的脆性 ,使陶瓷具有象金属一样的柔韧性和可加工性 .英国著名材料专家Ｃａｈｎ指出纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径 ,因此纳米陶瓷的研究就成了当今材料科学研究的热点领域。
纳米材料一般指尺寸为 1～ 100ｎｍ ,处于原子团族和宏观物体交接区域内的粒子。
而从原子团族制备材料的方法 ,称这为纳米技术 .纳米材料由于具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应而产生奇异的力学、电学、磁学、热学、光学和化学活性等特性 ,它既是一种新材料又是新材料的重要原料。
所谓纳米陶瓷 ,是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷材料 ,也就是说晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在纳米量级的水平上 .由于界面占有可与颗粒相比拟的体积百分比 ,小尺寸效应以及界面的无序性使它具有不同于传统陶瓷的独特性能。
2、制备方法：为获得纳米陶瓷 ,必须首先制备出小尺寸的纳米级陶瓷粉末 ,随着世界各国对纳米材料研究的深入 ,它的制备方法也日新月异 ,出现了热化学气相反应法、激光气相法、等离子体气相合成法、化学沉淀法、高压水热法、溶胶 -凝胶法等新方法 ,以上各种方法都各有优缺点 ,为了便于控制反应的条件及粉末的产率、粒径与分布等 ,实际上也常采用两种或多种制备技术。
3、应用陶瓷的易碎性限制了其向一些方面的发展，纳米技术的出现大大的拓展了陶瓷的应用，产生的纳米陶瓷具有强度高、硬度高、韧性强的特点。
广泛的应用在刀具、航天器外壳、发动机等方面，纳米陶瓷技术已经相当成熟了，在很多领域发挥着不可缺少的作用。
纳米材料在陶瓷方面的应用
纳米材料在陶瓷方面的应用
嘿，你们知道吗？我觉得纳米材料在陶瓷里可神奇啦！
陶瓷大家都见过吧，就是那些漂亮的碗呀、盘子呀，还有花瓶什么的。
纳米材料加到陶瓷里，能让陶瓷变得更厉害呢。
比如说，加了纳米材料的陶瓷会更坚硬。
就像超级英雄有了强大的力量一样，不容易被摔坏。
要是我们用的碗和盘子是这种陶瓷做的，就不用担心不小心掉到地上会碎啦。
纳米材料还能让陶瓷变得更漂亮。
可以让陶瓷的颜色更鲜艳，就像彩虹一样美丽。
而且还能让陶瓷的表面更光滑，摸起来舒服极了。
还有哦，纳米材料能让陶瓷有一些特别的功能。
比如有的陶瓷加了纳米材料后，可以抗菌。
就像有一群小卫士在保护着陶瓷，不让细菌靠近。
这样我们用这种陶瓷装食物就会更卫生。
我听说有个地方生产的陶瓷杯子，就是用了纳米材料。
那个杯子特别轻，拿在手里就像拿着一片羽毛一样。
而且杯子还能保温，把热水倒进去，很长时间都不会凉。
再比如说，有些陶瓷地砖用了纳米材料后，变得很防滑。
就像给地面穿上了一双不会滑倒的鞋子。
这样我们在地上走的时候就会更安全。
总之，纳米材料在陶瓷方面的应用可多啦！它能让陶瓷更坚硬、更漂亮、更有功能。
以后我们会看到更多用纳米材料做的陶瓷，它们会让我们的生活变得更加美好。
功能陶瓷纳米材料的表征技术及应用
功能陶瓷纳米材料的表征技术及应用近年来，随着人类对材料科学和纳米技术的深入研究，功能陶瓷纳米材料作为一类具有特殊性能的新型材料，引起了广泛关注。
为了更好地理解和应用这些功能陶瓷纳米材料，科学家们开发了各种表征技术，使我们能够揭示材料的特性和性能。
在本文中，我们将探讨功能陶瓷纳米材料的表征技术及其应用。
功能陶瓷纳米材料是由陶瓷材料制备而成的纳米尺度材料。
与传统的陶瓷材料相比，功能陶瓷纳米材料具有更高的比表面积、更强的强度和更好的电、磁、光、热等性能。
这些特殊的性能使得功能陶瓷纳米材料在许多领域都有广泛的应用。
在功能陶瓷纳米材料的表征中，传统的物理化学分析方法对于表征材料的组成、结构和性能仍然非常重要。
例如，X射线衍射（XRD）可以用于分析材料的晶体结构，扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）可以提供材料的形貌和内部结构信息。
此外，拉曼光谱、红外光谱等谱学方法也常用于研究功能陶瓷纳米材料的化学成分和结构特性。
同时，随着纳米技术和材料科学的发展，许多新颖的表征技术也应用到了功能陶瓷纳米材料研究中。
例如，原子力显微镜（AFM）可以提供纳米尺度的表面拓扑结构信息，在研究材料的力学性能和表面性能方面具有重要作用。
电子能谱法（XPS、AES）可以提供材料的表面化学成分以及电子态信息。
热重分析（TGA）和差示扫描量热仪（DSC）可用于研究材料的热稳定性和热性质。
磁性测量系统（VSM）则可以测定材料的磁性能。
这些新颖的表征技术使得我们能够更深入地了解功能陶瓷纳米材料的特性和性能。
功能陶瓷纳米材料在许多领域具有广泛的应用潜力。
其中，电子器件领域是应用功能陶瓷纳米材料最为广泛的领域之一。
例如，氧化铝纳米粒子在电子器件中具有良好的绝缘性能和热稳定性，可以应用于电介质材料和微电子组件。
钨酸钡纳米材料在可见光催化剂和光电催化剂中有着重要的应用，可以利用其对可见光的高吸收率和良好的催化活性实现水资源的可持续利用。
纳米陶瓷材料ppt课件
纳米陶瓷材料的应
04
用领域
航空航天领域
飞机发动机部件
纳米陶瓷材料具有优异的耐高温 性能，可用于制造飞机发动机的 部件，如涡轮叶片、燃烧室等。
轻量化结构材料
纳米陶瓷材料具有较低的密度和良 好的力学性能，可用于制造轻量化 的结构材料，如飞机框架、机身等 。
隐身材料
纳米陶瓷材料可以吸收电磁波，用 于制造隐身材料，如隐形飞机的外 壳、雷达吸收层等。
抗疲劳性
由于其纳米级的结构，使 得陶瓷材料在承受反复应 力时具有更高的抗疲劳性 。
热学性能
高热导率
纳米陶瓷材料具有很高的热导率 ，使其在高温环境下保持稳定的 热性能。
抗热冲击
由于其微小的热容量，使得纳米 陶瓷材料在经历快速温度变化时 不易破裂。
光学性能
透明性
某些纳米陶瓷材料具有优秀的透明性 ，可与玻璃相媲美。
汽车工业领域
发动机部件
纳米陶瓷材料可用于制造汽车发 动机的部件，如活塞、气缸套、
涡轮增压器等。
轻量化结构材料
纳米陶瓷材料可用于制造轻量化 的汽车结构材料，如刹车片、离
合器片等。
耐磨材料
纳米陶瓷材料具有较好的耐磨性 能，可用于制造汽车零部件，如
轴承、齿轮等。
能源领域
燃料电池
纳米陶瓷材料可以作为燃料电池的隔膜材料，提 高燃料电池的性能和寿命。
拓展应用领域及市场
总结词
纳米陶瓷材料具有广泛的应用前景，需要拓 展新的应用领域和市场。
详细描述
纳米陶瓷材料具有优异的物理、化学和机械 性能，使其在许多领域具有潜在的应用价值 。未来需要加强研究和开发，发掘新的应用 领域和市场，并推动纳米陶瓷材料的商业化 应用。
加强基础研究及理论探索
纳米陶瓷材料
纳米陶瓷材料
纳米陶瓷材料是一种具有微观纳米结构的陶瓷材料，其特点是颗粒尺寸在纳米
级别，通常小于100纳米。
由于其特殊的结构和性能，纳米陶瓷材料在材料科学领域备受关注，并在多个领域得到了广泛应用。
首先，纳米陶瓷材料具有优异的力学性能。
由于其颗粒尺寸较小，纳米陶瓷材
料具有更高的强度和硬度，这使得它在制备高强度、高硬度的陶瓷制品时具有独特的优势。
例如，纳米陶瓷材料可以用于制备耐磨材料，如陶瓷刀具、陶瓷轴承等，其耐磨性能明显优于传统陶瓷材料。
其次，纳米陶瓷材料还具有优异的化学稳定性和耐高温性能。
由于其纳米级颗
粒尺寸和特殊的结构，纳米陶瓷材料表面积大，表面活性高，因此具有较强的化学反应活性。
同时，纳米陶瓷材料也具有较高的热稳定性，能够在较高温度下保持稳定的物理和化学性质。
这使得纳米陶瓷材料在高温环境下的应用具有广阔的前景，例如在航空航天、汽车发动机等领域有着重要的应用价值。
此外，纳米陶瓷材料还具有优异的光学性能和电学性能。
由于其微观纳米结构，纳米陶瓷材料对光的吸收、散射和透射等过程表现出特殊的性能，因此在光学器件、光学涂料等领域有着广泛的应用。
同时，纳米陶瓷材料也具有较高的电学性能，可以用于制备高性能的电子器件和电子陶瓷材料。
总的来说，纳米陶瓷材料具有独特的微观结构和优异的性能，因此在材料科学
领域具有广阔的应用前景。
随着纳米技术的不断发展和完善，相信纳米陶瓷材料在未来会有更多的突破和创新，为人类社会的发展进步带来更多的惊喜和机遇。
纳米陶瓷课件
力时可产生变形而表现出一定的韧性。如室温下
的纳米 TiO2陶瓷表现出很高的韧性，压缩至原长
度的 1/4 仍不破碎。
? 3、超塑性
?
纳米陶瓷在高温下具有类似与金属的超塑性，
纳米 TiO2 陶瓷在室温下就可发生塑性形变，在
180℃下塑性形变可达100%。
? 4、烧结特性
?
纳米陶瓷材料的烧结温度比传统陶瓷材料
纳 米 陶 瓷 灯 泡 纳米陶瓷刀具
陶瓷纳米节能灯
纳米陶瓷轴承风扇
? 1、高强度
?
纳米陶瓷材料在压制 烧结后 其强度比普通
陶瓷材料高出 4~5倍 ，如在100℃下 纳米 TiO2
陶瓷的显微硬度为13000KN/mm2，而普通 456) 陶
瓷的显微硬度低于2000KN/mm2。
? 2、高韧性
?
纳米陶瓷由于其晶粒尺寸小至纳米级，在受
纳米陶瓷轴承（NCB）的风扇：耐高温，纳米级的 粒子润滑剂性能好， 寿命成倍延长。防止温度过 高而卡住轴心的现象
富士 康 全 世 界 第 一 款 纳 米 陶 瓷
7、航空领域
1、纳米陶瓷粉体新的制备方法和工艺条件的研究与开 发；开发高效率、低成本的制备技术；
2、应用方面，智能化敏感陶瓷元件计算机用光纤陶瓷 材料、计算机硬盘和高稳定性陶瓷电容器；
制备方法
凝聚相合成（溶胶一凝胶法）
是指在水溶液中加入有机配体与金属 离子形成配合物，通过控制PH值、反应 温度等条件让其水解、聚合，经溶胶→ 凝胶而形成一种空间骨架结构，再脱水 焙烧得到目的产物的一种方法。此法在 制备复合氧化物纳米陶瓷材料时具有很 大的优越性。凝聚相合成已被用于生产 小于10nm的SiO2、Al2O3和TiO2纳米物领域 ? 3、更坚硬的切削工具 ? 4、抗菌 ? 5、高灵敏度的传感器 ? 6、汽车工业 ? 7、航空领域
纳米功能材料陶瓷
二、 先进陶瓷的制备
• 陶瓷研究已从微米陶瓷向纳米陶瓷方向发展。 • 纳米陶瓷是指晶粒尺寸，晶界宽度，第二相分布， 气孔尺寸，缺陷尺寸均处在100nm及其以下的一 种陶瓷材料。 • 制备纳米陶瓷时很重要的一个问题是避免团聚， 无团聚的均匀纳米粉体是制备纳米陶瓷的必要前 提， • 常用的纳米粉体制备方法包括：共沉淀法、共沸 蒸馏法、水热法、热喷射法，溶胶-凝胶法、沉淀 水解法、溶剂萃取法、高温热解法、碳热还原反 应法、自蔓延燃烧法、热等离子法..... • 纳米陶瓷的制备过程主要包括成型和烧结两步。
7.0%
6.0% 12.0% 4.0% Thick LED film
chips
Electrical& electronic devices 71.0% SMD
2008年度对新型功能器件的市场需求示意图
14
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三、功能陶瓷的发展趋势
1 、总体发展趋势
l）小型化／微型化: ★ 随着移动通信和卫星通信尤其是近两年来蓝牙、WAP 、GPS 等技术的 迅速发展，在硬件上对器件小型化／微型化的要求越来越迫切; ★ 小型化／微型化（包括片式化）是目前元器件研究开发的一个重要目标, 实现小型化／微型化的基础在于提高陶瓷材料的性能和发展陶瓷纳米晶 技术和相关工艺。 2）高频化与频率系列化: ★ 数字化技术的核心是将各种信息变成脉冲编码信号，为了获得足够的带 宽和处理速度，要求较高的工作频率。目前商品化的CPU 时钟频率最 高可达2~3 GHz 。移动通信所使用的频率也在不断升高：以模拟信号的 调制为主要特征的第一代移动通信所用的频段在800~900 MHz ，以数 字信号为主要特征的第二代移动通信所用的频段则为900 MHz~1.8 GHz ★ 寻找具有良好高频特性以及系列化工作频率的功能陶瓷材料是目前新型 电子元器件领域的一个研究热点。
纳米陶瓷
2014-11-22
送测数据
测试项目
耐电压测试
测试电压
3,000VAC
结果
通过
耐电阻测试
通过
导热系数测 试
厚度 ( mm )
密度 ( g/cm3 )
热扩散系数 ( mm2/s )
比热 ( j/g. k )
导热系数 ( W/m. k )
#1
1.1
2.586
16.77
0.872
37.816
#2
1.1
2.602
15.505
0.892
35.987
2014-11-22
介层架构比较
传统设计—介层 热传导系数（W/mK） 铝基板 1.1~2
公司设计—介层 热传导系数（W/mK） 绝缘导热层 46.12 （详细如下页）
介层导热胶
散热铝材
0.8~1
201~237
无
散热铝材 201~237
2014-11-22
目前市场上常规电路基板特性
2014-11-22
纳米陶瓷导散热材料简介
MCS复合陶瓷基板是将陶瓷涂料直接涂层在铝型材基板 上制作成的导散热材料 MCS（Multi Ceramic Substrates ）亦称为复合陶瓷基 板，此材料可直接用在要导热降温的物体表面，具有高 效、薄层、装饰、防水、防火、仿腐、绝缘等多种点， 它能快速传导物体热量，耐温高度在-50 300C，利用辐 射传导热能并降低物体表面和内部温度，散热降温功效 可明确提高，而热度被快速传导出去系统的耗电量也会 低于以往，真正达到环保节能减碳，在爱护地球、维护 生态的的前提目标下亦能向前逐步落实。 MCS为环保材料，无毒、无污染，其化学特性于高温环 境下稳定性好，在当今LED节能灯迅速发展的趋势下， 降低LED灯具造价成本和延长使用寿命是一大课题，其 中快速导热降温又能有助于LED灯发展，只要将LED灯珠 产生之热源能有效导出，就可延长灯珠的使用寿命，亦 可将LED整体性能提升。