无机非金属专业导论 先进陶瓷材料发展动态

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无机非金属材料的应用前景及意义论文

无机非金属材料的应用前景及意义论文

无机非金属材料的应用前景及意义论文关于《无机非金属材料的应用前景及意义论文》,是我们特意为大家整理的,希望对大家有所帮助。

篇一:无机非金属材料的应用前景及意义摘要无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。

是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。

无机非金属材料一的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。

无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。

在材料学飞速发展的今天,无机非金属材料有广阔的应用前景和良好的就业形势。

关键字无机非金属,材料,方向,前景,智能1无机非金属材料的特点无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。

是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。

无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。

无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。

在晶体结构上,无机非金属的晶体给构远比金属复杂,并且没有自由的电子。

具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。

这种化学键所特有的高键能、高键强赋与这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。

2无机非金属材料的分类无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。

通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。

普通无机非金属材料的特点是:耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。

此外,水泥在胶凝性能上,玻璃在光学性能上,陶瓷在耐蚀、介电性能上,耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性,为金属材料和高分子材料所不及。

无机非金属材料的应用现状与发展趋势

无机非金属材料的应用现状与发展趋势

无机非金属材料的应用现状与发展趋势无机非金属材料是指在自然界中普遍存在且不含金属元素的材料,如陶瓷材料、玻璃材料、聚合物材料等。

它们具有高温耐受性、耐腐蚀性、绝缘性等特点,在各个领域有着广泛的应用。

本文将对无机非金属材料的应用现状与发展趋势进行探讨。

一、应用现状1.陶瓷材料应用现状陶瓷材料是一类具有高硬度、高强度、高抗磨耗性等特点的无机非金属材料。

目前,陶瓷材料主要应用于制造业领域。

在机械制造行业,陶瓷刀具、陶瓷轴承等被广泛应用,提高了设备的使用寿命和效率。

在电子行业,陶瓷材料被用于制造电子组件、电子陶瓷绝缘体等,满足了电子产品的小型化和高性能的需求。

此外,陶瓷材料在医疗领域也得到了应用,如人工关节、人工牙齿等。

2.玻璃材料应用现状玻璃材料是一种无定形无机非金属材料,具有透明、硬度高、耐腐蚀等特点。

目前,玻璃材料在建筑领域应用广泛,如建筑的窗户、幕墙等,提高了建筑物的采光性能和美观度。

在汽车行业,玻璃材料被用于制造汽车的前、后挡风玻璃、车窗等,增加了汽车的安全性和舒适度。

此外,玻璃材料还广泛应用于光学领域,如光学仪器、眼镜等。

3.聚合物材料应用现状聚合物材料是一种由高分子化合物构成的无机非金属材料,具有轻、坚固、柔软等特点。

目前,聚合物材料广泛应用于各个领域。

在生活用品领域,聚合物材料制成的塑料袋、塑料瓶等被大量使用;在包装行业,聚合物材料也得到广泛应用,如塑料包装盒、包装膜等。

此外,在医疗领域,聚合物材料被用于制造医疗器械、医用缝合线等。

二、发展趋势1.多功能化发展无机非金属材料在应用时往往需要满足多种性能要求,如强度、导热性、导电性等。

未来的发展趋势是实现材料的多功能化。

例如,研究人员正在将纳米陶瓷材料与金属纳米粒子结合,以制造具有高强度和导电性的材料,应用于电子、汽车等领域。

2.高性能化发展3.绿色环保发展4.智能化发展总之,无机非金属材料在各个领域都有广泛的应用,并且不断发展和创新。

未来的发展趋势是实现材料的多功能化、高性能化、绿色环保化和智能化。

陶瓷材料的分类及发展前景

陶瓷材料的分类及发展前景

陶瓷材料的分类及发展前景学校: 太原理工大学学院: 材料科学与工程专业:无机0801姓名:**摘要:根据陶瓷材料的不同特性及用途对其进行了较为准确的分类,并对各类陶瓷的应用进行了概述。

通过对各类陶瓷特性及应用领域的总结,对陶瓷材料未来的发展作出了新的展望,揭示了陶瓷材料的应用方向及发展趋势。

引言陶瓷材料在人类生活和现代化建设中是不可缺少的一种材料。

它是继金属材料,非金属材料之后人们所关注的无机非金属材料中最重要的材料之一。

它兼有金属材料和高分子材料的共同优点,在不断改性的过程中,已经使它的易碎性有了很大的改善。

陶瓷材料以其优异的性能在材料领域独树一帜,受到人们的高度重视,在未来的社会发展中将发挥非常重要的作用。

陶瓷材料按其性能及用途可分为两大类:结构陶瓷和功能陶瓷。

现代先进陶瓷的性能稳定、高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、耐酸耐碱、耐磨损、抗氧化以及良好的光学性能、声学性能、电磁性能、敏感性等性能远优于金属材料和高分子材料;而且,先进陶瓷是根据所要求的产品性能,经过严格的成分和生产工艺制造出来的高性能材料,因此可用于高温和腐蚀介质的环境当中,是现代材料科学发展最活跃的领域之一。

在此,笔者将对先进陶瓷的种类及应用领域做详细的介绍。

1.结构陶瓷陶瓷材料优异的特性在于高强度、高硬度、高的弹性模量、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗震性、高导热性能、低膨胀系数、质轻等特点,因而在很多场合逐渐取代昂贵的超高合金钢或被应用到金属材料所不可胜任的的场合,如发动机气缸套、轴瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。

结构陶瓷可分为三大类:氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、陶瓷基复合材料。

氧化物陶瓷氧化物陶瓷主要包括氧化镁陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化铍陶瓷、、氧化锆陶瓷、氧化锡陶瓷、二氧化硅陶瓷、莫来石陶瓷,氧化物陶瓷最突出的优点是不存在氧化问题。

氧化铝陶瓷,利用其机械强度较高,绝缘电阻较大的性能,可用作真空器件、装置瓷、厚膜和薄膜电路基板、可控硅和固体电路外壳、火花塞绝缘体等。

先进无机材料的基本理论

先进无机材料的基本理论

先进无机材料的基本理论无机材料是无机非金属材料的简称。

传统的无机材料:由硅酸盐化合物为主要组分制成的材料,包括日用陶瓷、普通工业用陶瓷、一般玻璃、水泥、耐火材料等。

先进无机材料:由氧化物、氮化物、碳化物、硅化物以至各种无机非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料。

无机材料的分类分类:从结晶程度上:多晶体的陶瓷、单晶体、无定形体或玻璃体;从形态上:块状材料、纤维材料和薄膜材料;从用途上:不仅深入到人们日常生活和各个工业领域,而且与高技术的发展紧紧地联系在一起。

1.先进陶瓷陶瓷:从传统工艺的含意来说陶瓷是指将粘土一类的物料经过高温处理变成坚硬有用的多晶材料。

现代陶瓷:广泛含义则还包括玻璃、人工晶体、无机涂层和薄膜等。

先进陶瓷:是为有别于传统陶瓷而言的。

先进陶瓷有时也称为精细陶瓷(Fine Ceramics)、新型陶瓷(New Ceramics)、高技术陶瓷(Migh-tech.Ceramics)等。

先进陶瓷从性能上可分为:结构陶瓷和功能陶瓷两大类。

结构陶瓷:是以力学机械性能为主的一大类陶瓷。

特别适用于高温下应用的则称之为高温结构陶瓷。

功能陶瓷:利用材料的电、磁、光、声、热和力等性能及其耦合反应,如铁电、压电陶瓷、正(或负)温度系数陶瓷(PTC或NTC)、敏感陶瓷、快离子导体陶瓷等等。

④显微结构分析上的进步,使人们更精细的了解陶瓷材料的结构及其组成,从而可控制地做到工艺-显微结构-性能关系的统一,对陶瓷技术起到了指导作用。

⑤陶瓷材料性能的研究使新的性能的不断出现,大大开拓了陶瓷材料的应用范围。

⑥陶瓷材料无损评估技术发展,加强了使用上的可靠性。

⑦相邻学科的发展对陶瓷科学的进步起到了推动的作用。

2.先进陶瓷材料研究的趋势①纳米陶瓷:所谓纳米陶瓷,首先所用原料的粒度是纳米量级的粉体,其次在显微结构中所体现的晶粒、晶界、气孔和缺陷分布也都处在纳米级水平。

纳米陶瓷的出现将引起陶瓷工艺、陶瓷科学、陶瓷材料的性能和应用的变革性发展。

先进陶瓷现状调查分析报告

先进陶瓷现状调查分析报告

先进陶瓷现状调查分析报告引言陶瓷是一种重要的无机非金属材料,具有高强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等优点,在各个领域都有广泛的应用。

随着科技的不断进步,先进陶瓷材料的研究与开发取得了长足的进展。

本报告旨在对先进陶瓷的现状进行调查分析,以便了解其应用领域、发展趋势和面临的挑战。

先进陶瓷的应用领域先进陶瓷具有多种优秀性能,使其在许多领域得到了广泛的应用。

1. 电子技术领域:先进陶瓷常用于电子元件的制造,如集成电路的封装、陶瓷电容器等。

其高绝缘性可以有效保护电子元器件,提高设备的性能稳定性。

2. 光电子技术领域:陶瓷材料具有优异的光学性能,广泛应用于光纤通信、光学器件、激光技术等领域。

其稳定的化学性质和低损耗特性使之成为光学设备的理想材料。

3. 医疗领域:先进陶瓷在医疗器械、修复与修复技术、牙科治疗等方面发挥重要作用。

陶瓷材料具有优异的生物相容性,可避免对人体组织的损伤,且具有较高的耐磨性和耐腐蚀性。

4. 能源领域:陶瓷材料在能源储存、转换与利用方面有着广泛的应用前景。

陶瓷燃料电池、太阳能电池板、催化剂等都是以先进陶瓷为基础材料制造的,其高温稳定性和化学稳定性是实现能源转换高效率的关键。

先进陶瓷的发展趋势随着科技的不断发展,先进陶瓷材料也在不断创新与发展。

以下是目前先进陶瓷的主要发展趋势:1. 多功能化:传统陶瓷材料通常只具备某一优秀性能,而多功能陶瓷可以在一种材料中具备多种性能,比如同时具有耐高温和导电性能。

近年来,研究人员积极探索多功能陶瓷的制备方法,以满足日益复杂和多样化的应用需求。

2. 纳米化:纳米陶瓷具有特殊的物理、化学和生物性能,如表面增强效应、热稳定性等。

纳米化技术使得陶瓷材料的性能得到了极大的提升,包括力学强度、热导率、抗摩擦性能等。

此外,纳米陶瓷还可以制备复杂的形状和微细结构,提高材料的设计自由度和可制备性。

先进陶瓷面临的挑战然而,先进陶瓷的发展仍然面临一些挑战:1. 制备技术:先进陶瓷材料的制备方法通常比较复杂,且容易受到原材料的质量和工艺参数等因素的影响。

先进陶瓷材料在航空航天领域的应用与发展趋势探讨

先进陶瓷材料在航空航天领域的应用与发展趋势探讨

先进陶瓷材料在航空航天领域的应用与发展趋势探讨航空航天领域对材料的需求非常高,而先进陶瓷材料,以其卓越的性能和特殊的特性,逐渐成为航空航天领域的重要材料之一。

本文将探讨先进陶瓷材料在航空航天领域的应用与发展趋势。

首先,先进陶瓷材料在航空航天领域的应用非常广泛。

从结构材料到功能材料,从发动机到导弹防御系统,先进陶瓷材料在航空航天领域发挥着广泛而重要的作用。

例如,陶瓷基复合材料在航空发动机的叶片、燃烧室衬里和高温结构中使用,可以提高发动机的效率和性能,减少燃料的消耗和环境污染。

此外,陶瓷材料还被广泛应用于航天器热防护系统、雷达窗口、导弹导引头等领域,提供了优异的热、电、磁等性能,确保了航天器的安全性和可靠性。

其次,先进陶瓷材料在航空航天领域的发展趋势主要体现在以下几个方面。

首先是材料的性能提升。

随着科学技术的进步和研发投入的增加,先进陶瓷材料的性能不断提升。

例如,新型陶瓷基复合材料具有高温强度、耐热蠕变和抗氧化等特点,可以承受更高的温度和压力,提高航空发动机的性能和工作温度范围。

此外,先进陶瓷材料还具有优良的热障性能、低导热性和高抗磨损性能等,可以满足航天器在极端环境和高速飞行中的需求。

其次是制备工艺的改进。

先进陶瓷材料的制备过程需要高温、高压和复杂的工艺条件,因此制备成本较高。

为了降低成本并提高制备效率,近年来研究人员不断改进制备工艺,采用了多种新技术,如等离子喷涂、复合材料制备等,提高了陶瓷材料的质量和制备效率。

此外,先进材料的制备过程中还要考虑材料的可塑性和加工性,使其更加适合航空航天领域的应用。

第三是智能化和功能化。

随着科技的进步,航空航天领域对材料的要求越来越高,需要具备特殊功能和智能化的材料。

先进陶瓷材料不仅具有优异的物理和化学性能,还可以通过控制材料的微观结构和组分,使其具备特定的功能,如传感、储能、自修复等。

这些功能化的先进陶瓷材料可以广泛应用于航空航天领域,为航空器的特殊需求提供解决方案。

材料科学前沿之功能陶瓷PPT课件


4、功能陶瓷材料:
1)功能陶瓷是指以电、磁、光、声、热、力、化学和生物等信息的检测、 转换、耦合、传输及存储等功能为主要特征的陶瓷材料。
2)主要包括铁电、压电、介电、半导体、பைடு நூலகம்导和磁性陶瓷等。大部分功能 陶瓷广泛应用于电子工业,是电子信息技术中基础元器件的关键材料, 占先进陶瓷工业市场份额的80%。
3)近年来我国在装置陶瓷,特别是在陶瓷基片和封装材料应 用开发方面取得很大进展,例如,将先进成型工艺技术引 入到陶瓷基片的研究和生产中,先后开发成功流延成型的 无毒料浆新体系和水系胶态注模成型新工艺,对环保和降 低成本效果显著。
2.电容器陶瓷
1)分为高频介质陶瓷(I 类)、铁电介质陶瓷(II类)和半导体介质陶瓷 (III类)。
Electrical& electronic devices SMD
2000 年度对新型功能器件的市场需求示意图
5)电子陶瓷及元器件领域创新活跃、竞争激烈 ★ 世界各国元器件生产企业都在电子陶瓷及其元器件的新产品、新技
术、新工艺、新材料、新设备方面投入巨资进行研究开发,每年都 有大量新型功能陶瓷材料及其元器件问世。 ★在功能陶瓷的研究和开发方面,美国和日本走在世界前列。 日本:依靠其超大规模生产和先进制备技术在世界电子陶瓷市场中
⑤ 非线性类。目前有电场可调或称频率捷变微波介质陶瓷,其材料体系有
(Ba,Sr)TiO3 等,主要用于可调谐振器、移相器以及可调微波电容器等。 非线性微波介质陶瓷的性能要求与线性材料略有不同,对前者主要性能 要求有:高调谐率 =[(E) - (0)]/(0)、低损耗与良好的温度稳定性。
Thermal
expansion
Photovoltaic effect --

国内外有关陶瓷的研究综述

国内外有关陶瓷的研究综述国内外对陶瓷的研究综述导言陶瓷作为一种重要的材料,在人类历史上起着不可忽视的作用。

从古至今,陶瓷一直是人类生活中不可替代的一部分,无论是生活用品还是艺术品都离不开陶瓷的存在。

随着科技的发展,人们对陶瓷材料的研究也越来越深入。

本文将从国内外的角度对陶瓷的研究进行综述,探讨陶瓷在不同领域中的应用和技术进展。

一、陶瓷的定义和分类陶瓷是一种无机非金属材料,由粘土、石英和长石等天然矿物质制成。

根据材料的组成和特性,可以将陶瓷分为多个类别,如结构陶瓷、功能陶瓷和装饰陶瓷等。

1. 结构陶瓷结构陶瓷是指用于支撑、承载或隔热等结构应用的陶瓷材料。

这种陶瓷具有高强度、硬度和耐磨损性,广泛应用于航空航天、汽车工业和高速列车等领域。

近年来,新型结构陶瓷材料的研究呈现出多样化的发展趋势,如纳米陶瓷和多孔陶瓷等。

2. 功能陶瓷功能陶瓷是指具有特定性能和功能的陶瓷材料,如磁性陶瓷、电介质陶瓷和敏感陶瓷等。

这些陶瓷能够在磁场、电场或热场中表现出特定的响应和效应,被广泛应用于电子器件、传感器和储能设备等领域。

3. 装饰陶瓷装饰陶瓷是指用于装饰和艺术品制作的陶瓷材料,如瓷砖、陶艺和瓷器等。

这些陶瓷通常以其美观的外观和精美的工艺而闻名,代表着一定时期和地区的文化和艺术水平。

二、陶瓷的制备技术陶瓷的制备技术是陶瓷研究的核心内容之一。

随着科学技术的进步,陶瓷的制备技术也得到了不断发展和改进。

1. 传统制备技术传统的陶瓷制备技术主要包括手工制作和传统窑炉烧制。

这些技术虽然历史悠久,但制作过程繁琐,生产效率低下。

2. 现代制备技术随着现代科技的发展,陶瓷的制备技术得到了革命性的改变。

如现代陶瓷材料的制备常常采用机械成型、注浆成型和胶结烧结等自动化和半自动化的工艺,大大提高了陶瓷制作的效率和质量。

三、陶瓷的应用领域陶瓷作为一种多功能材料,其应用领域广泛。

无论是在传统行业中还是在现代技术领域,陶瓷都发挥着重要的作用。

1. 材料工程领域陶瓷在材料工程方面的应用主要体现在结构陶瓷和功能陶瓷的领域。

无机非金属材料工程专业发展现状

无机非金属材料工程专业发展现状引言无机非金属材料工程作为一门新兴的工程专业,近年来在材料科学领域取得了积极的发展。

本文将探讨无机非金属材料工程专业的现状,并分析其发展趋势。

专业背景无机非金属材料工程是一门涉及无机非金属材料的开发、制备、性能测试和应用的专业。

无机非金属材料如陶瓷、玻璃、复合材料等,在现代工业、电子、能源、环境等领域有广泛的应用。

因此,无机非金属材料工程专业培养具备相关技能和知识的人才,以满足社会对新材料的需求。

专业发展现状1. 专业设置和培养模式目前,国内大部分高校都设有无机非金属材料工程专业,提供本科、硕士和博士等不同层次的学位。

在学科培养方面,以理论与实践相结合为主,注重学生的动手能力培养和实验室实践。

2. 研究领域和热点无机非金属材料工程专业的研究领域广泛,包括但不限于材料合成与制备、材料表征与性能测试、材料应用与工程等。

当前,纳米材料、功能材料、复合材料等研究热点备受关注。

3. 科研成果和应用在科研方面,无机非金属材料工程专业的教师和学生在新材料开发、成果转化等方面取得了显著的成果。

这些材料的应用范围广泛,涉及到电子、光电、能源、环境等领域。

例如,新型陶瓷材料在电子器件和传感器中的应用,复合材料在航空航天领域的使用等。

4. 面临的挑战和机遇无机非金属材料工程专业面临着一些挑战和机遇。

首先,随着科技的发展,新材料需求不断增加,对专业人才的需求也在增加。

其次,专业发展需要与先进制造技术、智能制造等领域的融合,培养具备跨学科能力的人才。

发展趋势1. 新材料的研发随着科技的进步,对新材料的需求不断增加,无机非金属材料工程专业将继续深入研究新型材料的开发与创新。

2. 绿色制造与可持续发展在环保、可持续发展的理念下,无机非金属材料工程专业将更加注重绿色制造和循环利用,开发环境友好型材料和技术。

3. 国际合作与交流随着全球化的发展,无机非金属材料工程专业将积极开展国际合作与交流,加强与国外高校和研究机构的合作,共同推动学科的发展。

新型陶瓷的发展及应用

新型陶瓷的发展及应用陶瓷是一种由无机非金属材料制成的材料,具有高硬度、耐磨、绝缘性、耐腐蚀和高温稳定性等特点。

随着科技的进步和对材料性能需求的提升,新型陶瓷的研发和应用也得到了快速发展。

新型陶瓷的发展主要包括以下几个方面:一、功能陶瓷的研发:功能陶瓷是指具有特殊功能性能的陶瓷材料,如高温超导陶瓷、微波吸收陶瓷、磁性陶瓷、压电陶瓷等。

这些材料在电子、通信、能源、医疗等领域具有重要的应用价值。

例如,高温超导陶瓷在能源传输和储存领域具有极高的效率和密度,可以提高能源利用效率;压电陶瓷可以将机械能转化为电能,广泛应用于传感器、声波和超声波设备等。

二、结构陶瓷的研发:结构陶瓷是指用于承载和支撑的陶瓷材料,具有高强度、高刚性和低密度等特点。

这些材料在航空航天、汽车、机械等高性能制造领域有广泛的应用。

例如,氧化锆陶瓷在航空航天领域可以用于制造发动机零部件,因其高温稳定性和抗腐蚀性能优异;碳化硅陶瓷在汽车发动机零部件中具有优异的高温强度和耐磨性能。

三、生物陶瓷的研发:生物陶瓷是指用于医疗和生物工程领域的陶瓷材料,具有与人体组织相容性好、无毒、无刺激等特点。

这些材料在人工骨骼、牙科修复、人工关节等领域具有重要的应用价值。

例如,氧化锆陶瓷在牙科修复中可以用于制作高强度和美观的假牙,具有较好的生物相容性和抗氧化性能;氢氧基磷灰石陶瓷在人工骨骼中具有良好的成骨性能,可以加速骨骼的愈合和重建。

随着新型陶瓷的研发,其应用也得到了广泛的推广和应用:一、电子领域:新型陶瓷在电子领域有很多应用,如压电陶瓷在传感器、超声波设备和压电元件中的应用;铝氧化物陶瓷在电子元件中具有良好的绝缘性能和高温稳定性;铝钛酸钡陶瓷在微波器件中具有高压电常数和较低的介电损耗。

二、能源领域:新型陶瓷在能源领域具有重要的应用价值,如高温超导陶瓷在能源传输和储存中的应用;氧化锆陶瓷和碳化硅陶瓷在核能领域的应用;燃气轮机中的陶瓷复合材料在提高燃烧效率和降低污染物排放方面具有重要作用。

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美国发展概况
在2005年1月10-12日举行的医疗器械的设计与制造会 议上,美国Biophan技术公司展示了用于医疗和生命 科学中的陶瓷发动机。
2005年5月,美国Rensselaer工学院的研究人员利用陶 瓷模板产生分又的纳米线和纳米管。
美国加州伯克利大学化学系研究人员与美国劳伦斯国 家实验室的科学家合作,利用外延镀膜新技术,首次 成功地合成了具有单晶结构的氮化镓(GaN)纳米管, 这种新技术也可以应用于合成其他材料的单晶纳米管。
发明轻质、可以进行化学武器、毒气、悬浮物质等防 护的材料,用于皮肤保护,减小生理压力。研究内容 包括采用高透性的纳米材料减小悬浮物质深透的衣料 (纳米纤维材料、高潮湿气体传输膜),能够随外界 环境打开或者关闭孔隙的智能膜材料,感知并显示生 命体存在,提高耐用性、触知性相关的纳米材料。
美国国防部
非医疗科学与技术、化学生物防御的解决方案项目。研究 的技术焦点是纳米吸附材料相关的技术在近地表环境检测 、活体检测以及污染区净化等方面的技术及应用。
美国国防部
含有碳纳米管增强剂的高强度陶瓷材料研发
美国国防部2002 年5 月份宣布资助含有碳纳米管增强剂的高 强度陶瓷材料研发项目的研究。由材料与电化学研究公司和纳 米试验室有限公司共同完成。研发内容包括:开发陶瓷体的碳 纳米管和其他纳米管/纳米棒增强剂来增加军用和商业用陶瓷 ,如氧化铝、碳化硅、碳化硼等的强度和韧性,为军方提供各 种形状的高性能陶瓷样品以供检测;选择用于各种用途、能合 成高强度、高硬度的纳米陶瓷复合材料,研究通过碳纳米管和 其它纳米管和纳米棒颗粒对陶瓷进行补强增韧;研发即保持陶 瓷特性、同时又具有优异强度性能的陶瓷基纳米复合材料。
无机非金属材料工程 专业导论
先进陶瓷材料国内外 发展动态
先进陶瓷发展概述
先进陶瓷最初在二次世界大战时引起人们关注,美国 在战舰上安装声纳装置,使用了压电水晶的原理,用 钛酸钡陶瓷做成超声波振动发射与接收的电子器件。
20世纪60年代,开始将耐高温的陶瓷材料部件使用于 高速飞行器件中的耐热瓦等关键部位。
美国发展概况
美国在先进陶瓷方面的研发受到美国国防部、美国能 源部和国家自然科学基金会等机构的高度重视,在军 事、航空航天、环境等方面的研发和应用尤为活跃。 由于宇航技术发展的需要,美国国家航空和宇航局 (NASA)在结构陶瓷的开发应用和加工技术方面正在实 施大规模的研究与发展计划。
为了提高航空发动机的推重比和降低燃料消耗,美国 制定了先进高温热机计划、先进涡轮技术应用计划、 国家宇航计划和国防关键技术计划,将高温结构陶瓷 基复合材料作为重点研究对象,其目标是将发动机热 端部件的使用温度提高到1650℃或者更高,从而提高 发动机涡轮进口温度,达到节能、减重和延长寿命的 目的,满足军事和民用热机的需要。
在美国从事电子陶瓷的公司有300多家,从事陶瓷发 动机研究开发和生产的公司在30~40家之间。
美国把先进陶瓷作为新型工程材料来发展,目标是把 陶瓷的特性如高硬度、高耐磨性、耐高温性于抗腐蚀 性和钢的延展性瓷领域的研发活动也非常活跃。
2004年1月,美国柯达公司的科学家用陶瓷纳米颗粒 和其他先进涂层技术制造了一个九层复合材料,具有 抗热、防潮、质量轻等特点。
美国发展概况
美国格鲁曼公司正在研究大气层超音速飞机发动机的 陶瓷材料进口、喷管和喷口等部件。
美国碳化硅公司用Si3N4/SiC制造导弹发动机燃起喷 管。杜邦公司也已研制出能承受1200~1300℃、使用 寿命2000h的陶瓷基复合材料发动机部件。美国麻省 理工学院、加州大学圣巴巴拉分校、宾州大学等相关 大学、能源部下属的实验室以及研发公司积极参与相 关研究。
同年3月,美国能源部西北太平洋国家实验室的科学 家发明了一种智能纳米多孔陶瓷材料,具有很高的表 面积和合适的孔洞,能够将水银和其他有毒物质从火 力发电厂的废水中除去。
11月,普度大学的科学家研究表明,通过植入在相同 方向排列的碳纳米管和细丝,并仿照人工骨中陶瓷晶 体和胶原质纤维的排列方式,即可以提高人工关节的 性能。
70年代后期,目光转向了耐高温的陶瓷材料,试图用 陶瓷替代发动机内部高温部件甚至研制全陶瓷发动机。 陶瓷材料的强韧化和纤维复合化技术得到迅速发展。
80年代末,美国科学家将陶瓷材料的电阻降低到接近 于零,使陶瓷材料成为比金属导电性能还好的超导材 料,并获得诺贝尔奖,使人们对于陶瓷材料的电子学 的可控制性产生极大兴趣。
美国国防部
由美国国防部资助,从2005 年开始执行,为期4 年, 每年投资1500 万美元。目的是开发新的技术和创新点 来弥补特定的技术需求。计划分为检测(传感技术、 遥感与报警等);模型与模拟战场;保护;自净化四 部分,其中与纳米陶瓷材料相关的内容是开发军用防 护服、防毒面具、净化系统和掩护材料系统。
先进陶瓷发展概述
90年代以后,由于移动通讯器材的强劲需求,耐高温 并且对于高频电磁波有很好响应的陶瓷材料,成为重 要的移动通讯的电子元器件的主流材料,现在手机中 的许多微型元件都属于陶瓷材料的元件。
由于光通讯技术和太阳能高效率利用技术的发展,具 有特殊光学特性和光电特性的先进陶瓷材料在今后一 段时期将会得到关注与重视。
先进陶瓷发展概述
从目前情况看,先进陶瓷元件的研制与生产主要集中 在美国和日本这两个工业发达国家。美国的向于在基 础知识上的创新,日本专利专利则倾向于在现有技术 基础上的改进以期有更多的工程应用前景。
先进陶瓷的销售量逐年增加。据有关媒体报道的统计 资料显示:1980年美国特种陶瓷市场规模仅为5.56亿 美元,1990年达到了21.96亿美元,2000年高达51.25 美元。20年问增长了近10倍。日本的先进陶瓷市场同 样得到了飞速发展,1980年为6950亿日元,1990年达 到25263亿日元,2000年高达61261亿日元,20年间增 长了近9倍。美国和日本竞相把先进陶瓷作为新型工 程材料来发展,目标是把陶瓷的特性如高硬度、高耐 磨性、耐高温性于抗腐蚀性和钢的延展性结合起来。
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