中國粉體網(wǎng)訊  先進(jìn)陶瓷是采用高度精選或合成的原料，具有精確控制的化學(xué)組成，按照便于控制的制造技術(shù)加工、便于進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且有優(yōu)異特性的陶瓷。由于其特定的精細(xì)結(jié)構(gòu)和其高強(qiáng)、高硬、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、導(dǎo)電、絕緣、磁性、透光、半導(dǎo)體以及壓電、鐵電、聲光、超導(dǎo)、生物相容等一系列優(yōu)良性能，被廣泛應(yīng)用于國防、化工、冶金、電子、機(jī)械、航空、航天、生物醫(yī)學(xué)等國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。目前，全球范圍內(nèi)先進(jìn)陶瓷技術(shù)快速進(jìn)步、應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬及市場穩(wěn)定增長的發(fā)展趨勢較明顯。

1 國外先進(jìn)陶瓷的發(fā)展現(xiàn)狀

美國：重點(diǎn)發(fā)展高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，目前在航天技術(shù)、航空器、核工程、汽車、醫(yī)療設(shè)備及機(jī)械動力等領(lǐng)域處于大范圍使用階段。從2000年開始，美國先進(jìn)陶瓷協(xié)會和美國國家能源部聯(lián)合資助并實(shí)施了為期20年的美國先進(jìn)陶瓷發(fā)展計(jì)劃，預(yù)期目標(biāo)是：到2020年，先進(jìn)陶瓷以其優(yōu)越的高溫性能、可靠性以及其他獨(dú)特性能，成為一種經(jīng)濟(jì)適用的首選材料，并廣泛應(yīng)用于節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物醫(yī)藥、高端裝備制造、新能源和新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中，需求者根據(jù)應(yīng)用要求可以選擇使用具有優(yōu)越性價比的先進(jìn)陶瓷產(chǎn)品。美國國家航空和宇航局（NASA）在結(jié)構(gòu)陶瓷的開發(fā)和加工技術(shù)方面實(shí)施了大規(guī)模的研究與發(fā)展計(jì)劃，重點(diǎn)對航空發(fā)動機(jī)、民用熱機(jī)中的關(guān)鍵閉環(huán)實(shí)現(xiàn)陶瓷替代，同時對納米陶瓷涂層、生物醫(yī)學(xué)陶瓷和光電陶瓷的研究、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行資助。

日本：近年來，日本將先進(jìn)陶瓷作為戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，將其看作是決定未來國際競爭力的高科技產(chǎn)業(yè)，不斷加大投資力度。在電子陶瓷、光導(dǎo)纖維、高韌性陶瓷等先進(jìn)陶瓷材料方面，日本均處于領(lǐng)先地位。日本生產(chǎn)的先進(jìn)陶瓷敏感元件已占據(jù)國際市場主要份額，包括熱敏、壓敏、磁敏、氣敏、光敏等在內(nèi)的各種先進(jìn)陶瓷產(chǎn)品壟斷著大部分市場；在泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、塑膠復(fù)合陶瓷以及各種先進(jìn)陶瓷材料與陶瓷部件研發(fā)，高性能陶瓷電池、陶瓷發(fā)動機(jī)等研發(fā)開發(fā)方面，均處于領(lǐng)先地位。

歐盟：歐盟各國以功能陶瓷和高溫結(jié)構(gòu)陶瓷為主要研究對象，目前研究的重點(diǎn)為發(fā)電設(shè)備中應(yīng)用的新型材料技術(shù)，如陶瓷活塞蓋、排氣管里襯、渦輪增壓轉(zhuǎn)子及燃?xì)廨嗈D(zhuǎn)子等。此外，歐盟部分國家在先進(jìn)陶瓷機(jī)械、裝備方面優(yōu)勢明顯。

2 先進(jìn)陶瓷材料的應(yīng)用趨勢

1）高端陶瓷粉體技術(shù)

配方、配料是制造先進(jìn)陶瓷主要的核心技術(shù)之一，也是先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。目前我國對陶瓷粉料的制備還未引起足夠的重視，多種陶瓷粉料尚無專業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)，例如：高純氧化鋁粉，日本企業(yè)99.99%氧化鋁粉燒結(jié)溫度只需1300℃，而國內(nèi)需要到1600℃以上；高純氮化硅粉仍受到日本UBE和德國H.C.Stark的限制，國內(nèi)企業(yè)在粉料質(zhì)量上仍存在較大的波動。同時，粉體的高效分散技術(shù)也與發(fā)達(dá)國家存在較大差距。在國內(nèi)企業(yè)發(fā)展高端陶瓷粉體制備技術(shù)和能力后，替代國外企業(yè)潛力巨大。

2）結(jié)構(gòu)陶瓷

結(jié)構(gòu)陶瓷主要材料有氮化硅、碳化硅、二氧化鋯、碳化硼、二硼化鈦、氧化鋁和賽隆等。其優(yōu)異的特性表現(xiàn)為高強(qiáng)度、高硬度、高的彈性模量、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震等，因而在許多場合逐漸取代昂貴的超高合金鋼或被應(yīng)用到金屬材料根本無法勝任的場合，如發(fā)動機(jī)氣缸套、軸瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。

3）電子陶瓷

電子陶瓷是先進(jìn)陶瓷中較為成熟的技術(shù)產(chǎn)品，大約占先進(jìn)陶瓷市場份額的65％。主要用于芯片、電容、集成電路封裝、傳感器、絕緣體、鐵磁體、壓電陶瓷、半導(dǎo)體、超導(dǎo)等。主要材料有鈦酸鋇、氧化鋅、鈦鋯酸鉛、鈮酸鋰、氮化鋁、二氧化鋯和氧化鋁等。隨著信息化產(chǎn)業(yè)、電子消費(fèi)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)用電子產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品將保持快速發(fā)展趨勢，對電子陶瓷的需求巨大，預(yù)計(jì)到2020年全球電子陶瓷需求將突破400億美元。

（來源：日本礙子）

4）生物陶瓷

生物陶瓷除用于測量、診斷、治療外，主要是作為生物硬組織的代用材料，可應(yīng)用在骨科、整形外科、口腔外科、心血管外科、眼科、耳喉鼻科及普通外科等各個方面。生物醫(yī)用材料目前已成為各國科學(xué)家競相研究和開發(fā)的熱點(diǎn)，國內(nèi)生物醫(yī)學(xué)材料和制品70～80%依賴進(jìn)口，并基本屬于仿制，我國的生物醫(yī)用材料在全球的市場份額僅占2%，產(chǎn)品技術(shù)水平大多處于初級階段。伴隨社會人口老齡化，到2020年，我國將大約需要人工關(guān)節(jié)80萬套/年、血管支架160萬個/年、眼內(nèi)人工晶體140萬個/年，對生物陶瓷材料需求將大幅增加。

（來源：國瓷材料）

5）節(jié)能環(huán)保和新能源領(lǐng)域用先進(jìn)陶瓷

隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、能源需求迅速增加，工業(yè)及生活廢棄物巨量產(chǎn)生，能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為國際社會日益關(guān)心的重大問題。在能源匱乏和環(huán)境惡化日益嚴(yán)重的情況下，先進(jìn)、高效節(jié)能環(huán)保技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的節(jié)能蓄熱式熱力垃圾焚燒爐和冶煉行業(yè)節(jié)能蓄熱室用蜂窩陶瓷、熱氣體凈化領(lǐng)域和水處理領(lǐng)域用的陶瓷膜及裝備、特高壓交流輸電技術(shù)與裝備用的系列超/特高壓懸式瓷絕緣子、蓄熱換熱用的碳化硅陶瓷部件、光伏產(chǎn)業(yè)用系列陶瓷制品都將會獲得難得的發(fā)展契機(jī)。

（來源：日本礙子）

6）航空航天陶瓷

航空航天陶瓷應(yīng)用主要涉及到直升機(jī)用防彈裝甲陶瓷、飛機(jī)剎車盤材料、衛(wèi)星電池用陶瓷隔膜材料、紅外隱身/偽裝涂料、陶瓷軸承、導(dǎo)彈用陶瓷天線罩材料等。目前在航空航天中的應(yīng)用研究主要集中在火箭噴嘴的耐熱材料，太空飛船的隔熱瓦，復(fù)合工程陶瓷材料以及宇宙飛船的觀察窗涂層等，尤其是對具有輕質(zhì)耐熱耐燒蝕高熔點(diǎn)高強(qiáng)度的陶瓷纖維的研制開發(fā)較為關(guān)注。

（來源：網(wǎng)絡(luò)）

7）納米陶瓷

近年來納米陶瓷倍受人們關(guān)注。當(dāng)所選用的原料以及成材后晶粒達(dá)到納米尺度時，將為陶瓷材料的制備科學(xué)、陶瓷學(xué)、陶瓷工藝以及最終的材料性能帶來突變，從而開拓陶瓷材料更廣泛的用途。目前制備的納米陶瓷粉體有：Al2O3、ZrO2、SiO2、Si2N、SiC、BaTiO3、TiO2等。納米陶瓷的研制，帶動了一些新的快速燒結(jié)設(shè)備的開發(fā)，如真空燒結(jié)工藝、微波燒結(jié)工藝和等離子燒結(jié)技術(shù)（SPS）等。

8）低膨脹陶瓷

熱膨脹系數(shù)絕對值小于２×10-6／℃的材料稱為低膨脹材料，膨脹系數(shù)接近于零的材料為超低膨脹材料。低膨脹陶瓷，特別是零膨脹陶瓷或負(fù)膨脹陶瓷，可作為發(fā)動機(jī)主件，航空材料葉片，爐具墊片，電路基片，天文鏡坯及天線罩，高溫觀察窗，精密計(jì)量等器件，載體及過濾器，核廢料固定化，封接材料等高技術(shù)材料。

小結(jié)

作為基礎(chǔ)原材料和核心部件的先進(jìn)陶瓷，在國家大力發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇中，將會迎來廣闊的應(yīng)用和市場前景。

參考資料：

張偉儒等.先進(jìn)陶瓷材料研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.中材高新材料股份有限公司

宋濤等.國內(nèi)外先進(jìn)陶瓷發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢.山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計(jì)院有限公司

張文毓.先進(jìn)陶瓷材料的研究與應(yīng)用.中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所

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