功能材料(精细功能陶瓷)
几种常见的功能陶瓷毕业论文
几种常见的功能陶瓷内容摘要功能陶瓷是一类在光、电、力、声、化学、生物等方面具有特殊功能性质的材料，由于其众多方面的功能，故功能陶瓷种类繁多，应用广泛。
本文首先详细的对两种常见的功能陶瓷---压电陶瓷、生物陶瓷作了介绍，总结分析了他们的发展历史和现状并预测了他们未来的发展趋势。
随着压电陶瓷组分的改变，机电耦合系数、机械品质因数、弹性系数、压电常数等一系列参数有了重大改善，未来压电陶瓷将朝着复合型、高居里、无铅化几个方向发展，势必成为一种具备优良性能且环保的优秀功能材料。
生物陶瓷具有良好的生物可容性、无毒性、且性能稳定，广泛应用在医学治疗的许多环节，举例介绍了三大类生物惰性、活性、可降解陶瓷，其未来发展趋势是“活的”、复合型、多孔的、纳米级的等等，是绝对优于金属及有机材料的无毒害的功能材料。
之后对其他功能陶瓷的功能与应用做了简要介绍，如超导陶瓷、磁性陶瓷、敏感陶瓷、化学陶瓷。
【关键词】功能陶瓷压电陶瓷生物陶瓷发展历史及现状未来趋势Several Common Functional CeramicsAbstractFunctional ceramics is a kind of material, which has optical,electrical, mechanical, acoustic, chemical and biological propeties. Because of it’s various function, functional ceramics is classified into many categories. This paper firstly introuduces two common functional ceramics－piezoceramics and bioceramics, mainly summrizes their development and research status, then outlines the development prospects. With the change of piezoceramics’ composition, a series of parameters such as electro-mechanical coupling factor, mechanical quality factor, coefficent of elasticity and piezoelectric constant have been significantly improved. The future trend of piezoceramics is composite, high T c and lead-free. The biological ceramics has good biological adaptability, avirulence, and stable property ,so it has widespread application in medical treament, the paper simply introduces three kinds—inert ceramics,active ceramics and degradable ceramics. Bioceramics’ future development trend is “live”, composite, porous, nano-level etc.It is a kind of material without posion, which is much better than metals and organic materials. At last, the article gives a brief introduction of other functional ceramics such as superconducting cramics, magnetic ceramics, sensitive ceramics and chemical ceramics.【Key words】Functional ceramics Piezoelectric ceramics Biological ceramics Development and research status Prospects目录一、前言 (1)二、正文 (1)（一）压电陶瓷 (1)（二）生物陶瓷.....................................................（错误！未定义书签。
功能陶瓷
电子绝缘陶瓷
目前国内外常用的电子绝缘材料是Al2O3。近年来 随着科技不断发展，又出现了新型的电子绝缘材料，如 ALN陶瓷，具有高强度、高绝缘性、低介电常数、高的热 导率等优良的性能，且其热膨胀系数能够与单晶硅相匹配， 主要应用是作为大规模集成电路和电力模块电路的散热基 板。
照明绝缘陶瓷套管
绝缘装置陶瓷
常用的压电元件：传感器、气体点火器、报 警器、音响设备、医疗诊断设备及通讯等。通常 的压电材料是PZT，新型的压电陶瓷材料主要是： 高灵敏、高稳定压电陶瓷材料，电致伸缩陶瓷材 料，热释电陶瓷材料等。
气体点火器
音响设备
磁性陶瓷材料
磁性陶瓷材料可分为硬磁性和软磁性材料两 类，前者不易失去磁性。代表性硬磁性材料为铁 氧体磁铁和稀土磁铁，主要用于磁铁和磁存储元 件。软磁性材料易磁化及去磁，磁场方向可以改 变，主要用于交变磁场响应的电子部件。
抗菌陶瓷刀
抗杀菌陶瓷的生产工艺及效果
抗杀菌陶瓷由两部分组成：陶瓷基体、载体及抗杀菌 材料。基体的制备和一般陶瓷的制备方法一样，通过配料、 球磨、成型、烘干等工艺，有的还进行素烧；载体可以用 溶胶凝胶法(sol—ge1)或其它化学反应法制成薄膜 再把 抗杀菌材料涂复在其上，然后在较低的温度下进行烤制 (300～400℃)而成。 一 般载膜的厚度应小于0.0lmm，我们则直接制成 TiO2膜层 。抗杀菌功能材料的加入，有的是独立加人， 多数则是与陶瓷基础釉混合、球磨制成抗菌釉，然后在基 体上施釉、烘干并烧成。
电介质陶瓷
用于调谐电路、保护逻辑及记忆单元的陶瓷电容 器介质材料多数为BaTiO3基材料，此外还有高介的复合 钙钛矿材料，以研制出频率为105Hz时，介电常数高达 105的高介材料。目前晶界层电容器的出现，使常规瓷介 电容器的介电常数提高数倍甚至数十倍。
功能陶瓷名词解释
功能陶瓷名词解释陶瓷功能性主要包括：电子陶瓷、热释电陶瓷和红外线陶瓷等。
其中，电子陶瓷的研究主要集中在硅系半导体材料和其它化合物半导体材料上。
在电子陶瓷领域，研究主要是为了通过改变器件的组成，或者改变电路的结构和使用方法，使其具有新的性能。
1、电子陶瓷（有机—无机复合材料）：以电子工业用的有机功能材料为基础，在一定条件下与无机功能材料复合，形成功能性有机材料。
主要用于微波和高频部分、磁学部分和光电探测器件等。
2、热释电陶瓷：又称为压电陶瓷，是一种在特殊条件下应力诱发下产生电致伸缩振动而使器件输出电信号的器件。
它广泛地应用于各种开关、继电器、温度传感器、隔离元件等。
3、红外线陶瓷：在工作波长范围内（约3— 1000nm）吸收或辐射红外线能量的陶瓷材料。
它是红外加热和红外线遥控等技术的重要材料。
4、压电陶瓷：又称为铁电陶瓷，它是一类在交变电场作用下，当外力去除后，电场消失时，仍保留在变化着的状态下的压电材料。
它是制造电子陶瓷的基础材料之一。
5、超硬陶瓷：可以抵抗相当于几百公斤至上千公斤拉力而不被破坏的陶瓷。
它的硬度大于任何金属，但是还没有达到完全绝对意义上的最硬，而且它也不能经受严格意义上的最高温度—— 2000摄氏度，所以常温下就不可能烧结，一般只有在1000摄氏度以上才有可能将它烧结。
6、记忆合金：通过周期性的热处理，形成永久记忆效应的合金，记忆效应具有可逆性。
7、导电陶瓷：在极低的温度下呈现超导电性，随温度升高，由超导电性又转入到普通导电状态的陶瓷。
8、压电陶瓷：在极低的温度下呈现超导电性，随温度升高，由超导电性又转入到普通导电状态的陶瓷。
9、超导陶瓷：在极低的温度下，也就是在接近绝对零度时，呈现零电阻的陶瓷。
10、生物陶瓷：利用生物原理和生物技术研制的医用、诊断、治疗、保健用生物陶瓷。
11、远红外陶瓷：具有红外放射性，它所释放的红外线能促进人体血液循环，调节生理机能，达到保健作用。
12、催化陶瓷：在适宜的温度下能够降解某些有毒气体的陶瓷。
精细化工新材料的类型
精细化工新材料的类型一、金属有机框架材料金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）是一种由金属离子或簇与有机配体构成的结晶材料。
MOFs具有高度的可调性和多样性，可以通过改变金属离子和有机配体的选择来调控其结构和性能。
MOFs具有大孔隙、高比表面积和可调控的孔径大小等优点，因此在气体吸附、储能、分离等领域具有广泛的应用前景。
二、纳米材料纳米材料是指在一定条件下制备的颗粒尺寸在1-100纳米之间的材料。
由于其尺寸效应和表面效应的存在，纳米材料具有独特的物理、化学和生物学性质。
纳米材料广泛应用于催化、电子器件、传感器、生物医学和环境保护等领域。
三、高分子功能材料高分子功能材料是以高分子化合物为基础，通过合成和改性得到的具有特定功能的材料。
高分子功能材料具有多样的结构和性能，可用于电子器件、光学材料、超级电容器、生物医学材料等领域。
例如，聚合物发光材料可应用于有机发光二极管（OLED）和荧光传感器等领域。
四、功能陶瓷材料功能陶瓷材料是指具有特定功能和性能的陶瓷材料。
功能陶瓷材料具有优异的物理、化学和机械性能，可用于催化、传感器、电子器件、高温结构材料等领域。
例如，氧化锆陶瓷具有高温稳定性和优异的机械性能，可用于高温气体分离和固体氧化物燃料电池等应用。
五、生物材料生物材料是指具有生物相容性和生物活性的材料，可用于修复和替代人体组织。
生物材料广泛应用于医学领域，如人工关节、脊椎间盘、组织工程和药物传递系统等。
生物材料的开发对于改善人类健康和提高生活质量具有重要意义。
六、功能涂层材料功能涂层材料是将具有特定功能的材料涂覆在基材表面，以赋予基材特定的性能和功能。
功能涂层材料广泛应用于防腐、耐磨、防刮、防腐蚀、隔热和光学等领域。
例如，纳米涂层具有高硬度、耐磨和抗腐蚀性能，可用于汽车、航空航天和建筑等领域。
七、电化学材料电化学材料是指能够在电化学过程中发生电荷转移和电化学反应的材料。
精细陶瓷
可形成高强度、低空 隙率制品 可以在较低温度下达 到完全致密化，产品 硬度高、韧性强、可 制得复杂制品。 不需烧结助剂、有效 孔率为０，可形成高 纯致密层。 能制得形状复杂的制 品、成本低、不需助 剂。
难于大量生产 复杂形状制品。 对设备性能要 求高，设备昂 贵。 由于基体间热 膨胀不同，易 产生应变。 气孔率较高、 难制得高致密 制品。
精细陶瓷的制造工艺： 原料粉体的调整 成型 烧结 加工 成品 1.精细陶瓷粉体的制备 （１）机械法 滚动球磨、振动球磨、搅动（高能）球磨、气流粉碎等 （２）合成法 固相合成法、 液相合成法、气相合成法（气相热分解法、蒸发凝聚法） 2. 成型 （1）注浆法（2）压制法（3）可塑法 3.精细陶瓷的烧结 烧结是指生坯在高温加热时发生一系列物理化学变化（水的蒸发，硅酸盐分 解，有机物及碳化物的气化，晶体转型及熔化），幵使生坯体积收缩，强度、 密度增加，最终形成致密、坚硬的具有某种显微结构烧结体的过程。
定义
采用高度精选或人工合成的原料，保 持精确的化学组成，经严格的、精确控制的 工艺斱法，达到设计要求的显微结构和精确 的尺寸精度，获得高新技术应用的优异性能 的陶瓷材料。
精细陶瓷主要有以下特点： （１）产品原料全都是在原子、分子水平上分离、精制的 高纯度的人造原料。 （２）在制备工艺上，精细陶瓷要有精密的成型工艺，制 品的成型不烧结等加工过程均需精确的控制。 （３）产品具有完全可控制的显微结构，以确保产品应用 于高技术领域。精细陶瓷具有多种特殊的性质，如高强度、 高硬度、耐磨耐蚀，同时在磁、电、热、声光、生物工程 等各斱面有特殊功能，因而使其在高温、机械、电子、计 算机、航天、医学工程各斱面得到广泛应用。
《功能陶瓷材料》PPT课件
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• 在制备工艺上，突破了传统陶瓷以炉窑为主 要生产手段的界限，广泛采用真空烧结，保 护气氛烧结、热压、热静压等手段。
• 在性能上，特种陶瓷具有不同的特殊性质和 功能，如高强度、高硬度、耐腐蚀、导电、 绝缘以及在磁、电、光、声、生物工程各方 面具有的特殊功能，从而使其在高温、机械、 电子、宇航、医学工程各方面得到广泛的应 用。
• 陶瓷器即使在高温下仍保持坚硬、不燃、不生 锈，能承受光照或加压和通电，具有许多优良
性能
• 广义陶瓷定义为无机原料经过热处理后的“陶
瓷器”制品的总称
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1.1 精细陶瓷定义与分类
• 相对这种用天然无机物烧结的传统陶瓷
➢精细陶瓷 (Fine Ceramics)又称先进陶瓷(Advan ced Ceramics)： 以精制的高纯天然无机物或人工合成的 无机化合物为原料，采用精密控制的制 造加工工艺烧结，具有远胜过以往独特 性能的优异特性的陶瓷
(定义、分类、特性、制备方法、应用)
• 功能陶瓷材料
(电介质陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、 超导陶瓷、生物陶瓷)
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第一节 精细陶瓷
• 精细陶瓷作为仅次于金属、塑料的“第三类材 料”，正在越来越多地在结构材料方面崭露头
脚，成为现代工程材料的三大支柱之一
• 陶瓷原大多数指料
郑伟宏
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1、陶瓷材料的发展概况
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。
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我国的陶瓷研究历史悠久、成就辉煌， 它是中华文明的伟大象征之一，在我国 的文化和发展史上占有极其重要的地位。
功能陶瓷及应用知识点总结
功能陶瓷及应用知识点总结一、功能陶瓷的概念及分类功能陶瓷是指具有特定功能的陶瓷材料，主要包括结构陶瓷、功能陶瓷、生物陶瓷、环境陶瓷和陶瓷复合材料等。
根据功能的不同，功能陶瓷可以分为：1. 结构陶瓷：主要用于承受结构应力和外力作用的陶瓷材料，包括砖瓦、建筑陶瓷、化工陶瓷等。
其特点是硬度高，抗压、抗弯和抗冲击性能好。
2. 功能陶瓷：主要指具有特定功能的陶瓷材料，如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷等。
其特点是具有一定的电、磁、热、光、声等功能。
3. 生物陶瓷：主要用于医疗领域，如氧化锆陶瓷、生物活性玻璃陶瓷等。
其特点是无毒、无刺激、无放射性，能与生物体组织相容。
4. 环境陶瓷：主要用于环境保护和治理，如陶瓷过滤器、陶瓷填料等。
其特点是耐高温、耐腐蚀，具有吸附、过滤、分离等功能。
5. 陶瓷复合材料：由两种或两种以上的材料经过一定的工艺加工成的复合陶瓷材料，如陶瓷金属复合材料、陶瓷陶瓷复合材料等。
其特点是具有两种或两种以上材料的优点，具有良好的综合性能。
二、功能陶瓷的制备工艺及应用1. 制备工艺（1）粉体制备：包括干法制备和湿法制备两种方式。
干法制备通过研磨、干燥、筛分等步骤获得所需的粉末。
湿法制备则是通过溶胶-凝胶法、水热法、水热合成法等将所需的原料转化成溶液、凝胶状物质，再通过干燥、热处理等步骤制备成粉末。
（2）成型工艺：包括模压成型、注射成型、挤压成型、等静压成型等方式。
（3）烧结工艺：包括氧化烧结、还原烧结、热处理等方式。
2. 应用（1）氧化铝陶瓷：主要用于电气绝缘、耐磨、耐腐蚀、高温、高压等领域，如磨具、瓦楞板、电阻片、耐火材料等。
（2）氮化硅陶瓷：主要用于磨具、轴承、喷嘴、耐火材料等领域，具有高硬度、高耐磨、高耐腐蚀、高温稳定性好的特点。
（3）氧化锆陶瓷：主要用于生物医学领域，如牙科修复、人工关节、医疗器械等，具有生物相容性好、抗摩擦、抗磨损、抗腐蚀等特点。
（4）生物活性陶瓷：主要用于骨科和牙科领域，如骨修复材料、牙科种植体、骨接合材料等，具有促进骨组织生长、良好的生物相容性、无毒、无刺激等特点。
功能材料的分类
功能材料的分类
功能材料是指根据其特定的物理、化学或电学性质，在某些应用领域
中发挥特定的功能的材料。
根据其性质和应用，功能材料可以分为以
下几类：
1. 电子材料：主要包括半导体、金属、陶瓷等。
半导体材料广泛应用
于电子器件中，如晶体管、太阳能电池等；金属材料则广泛应用于导体、电极等领域；陶瓷材料则主要应用于压敏电阻器、介质等。
2. 光学材料：主要包括光学玻璃、光学薄膜等。
光学玻璃具有高透明
度和优异的光学性能，广泛应用于镜头、棱镜等光学元件中；光学薄
膜则广泛应用于反射镜、滤波器等领域。
3. 磁性材料：主要包括铁氧体、钕铁硼等。
铁氧体广泛应用于变压器、传感器等领域；钕铁硼则广泛应用于永磁体中。
4. 功能陶瓷材料：主要包括氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等。
氧化铝陶瓷
具有高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性，广泛应用于机械零件、切削工
具等领域；氧化锆陶瓷则广泛应用于医疗器械、航空航天等领域。
5. 生物材料：主要包括生物陶瓷、生物塑料等。
生物陶瓷具有良好的
生物相容性和生物活性，广泛应用于人工关节、牙科修复等领域；生物塑料则广泛应用于医用注射器、输液袋等领域。
总之，功能材料在各个领域中都发挥着重要的作用，其分类也是多种多样的，不同的功能材料在不同的应用领域中都有着广泛的应用。