新型陶瓷发展简介剖析课件

2024/6/241新型陶瓷发展趋势预测2024/6/242目目 录录1.新型陶瓷的分类及其特点2.新型陶瓷的应用领域3.材料发展史概述针对材料更替的分析4.结论2024/6/243引引 言言 由于科学技术的迅速发展-特别是能源、信息、空间技术和计算机技术的发展-对具有特殊性能材料的需求比以往任何时候更为迫切。其中新型陶瓷材料是一个重要方面.“知彼知己,百战不殆”。要想正确把握新型陶瓷发展趋势，就必须先了解新型陶瓷。因此，本文先介绍新型陶瓷的相关情况，而后再做推论。2024/6/244新型陶瓷的分类新型陶瓷的分类结构陶瓷和功能陶瓷 结构陶瓷：具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷。功能陶瓷：具有电、光、磁、化学和生物体特性，并具有相互转换功能的陶瓷。2024/6/245新型陶瓷的特性新型陶瓷的特性 w结构陶瓷特性 w热功能领域：具有传热性、绝热性、耐高温性。w机械功能领域：具有高强度、高模量、耐高温、耐磨性、超硬性、润滑性及非线膨胀收缩性。w部分化学功能领域：载体性、耐蚀性等。2024/6/246功能陶瓷特性功能陶瓷特性w光、电、磁学功能领域：电子陶瓷具有高绝缘性、铁电性、介电性、压电性、热电性、电子放射性、半导性、传感性、离子导电性等。a光电陶瓷具有荧光性、偏振光性、光电性等a磁性陶瓷具有软磁性、硬磁性等a光陶瓷具有透光性、光反射性、反射红外性、导光性等 2024/6/247新型陶瓷的应用领域新型陶瓷的应用领域 w复相功能玻璃陶瓷的应用领域 w单质类复相玻璃陶瓷 w具有独特的光学性能和半导体特性w可望在压敏、气敏、湿敏等领域得到应用 2024/6/248新型陶瓷的应用领域新型陶瓷的应用领域w氧化物半导体类复相玻璃陶瓷a过渡金属氧化物与玻璃复合而形成的复相结构a通常具有良好的电性能a在压电、压敏等方面有着广阔的前景2024/6/249新型陶瓷的应用领域新型陶瓷的应用领域w化合物半导体类复相玻璃陶瓷 w新型精细复合功能材料 w在非线性光学、光致发光、场致发光等领域具有优良的性能和良好的应用前景 2024/6/2410新型陶瓷的应用领域新型陶瓷的应用领域w铁电体类复相玻璃陶瓷a高价电常数的铁电相与玻璃相复合，形成具有铁电性能的复合功能材料 a具有良好的介电频率和介电温度特性 a研究铁电体的尺寸效应，对制备高性能电介质材料和厚膜浆料等方面具有重要的理论和实用价值 2024/6/2411新型陶瓷的应用领域新型陶瓷的应用领域w铁氧体类复相玻璃陶瓷 w铁磁相和玻璃相复合，形成具有铁磁性的功能材料 w在磁光控制、吸波材料、微波器件等方面具有重要的应用前景 2024/6/2412新型陶瓷的应用领域新型陶瓷的应用领域w生物陶瓷的应用领域 w陶瓷材料无毒、无害w具有良好的生物活性和生物相溶性w硬度高，杨氏模量与人体骨相近 w可作为骨骼、牙床、心脏瓣膜等的修补材料或替代材料使用 2024/6/2413生物陶瓷材料生物陶瓷材料w生物性惰性陶瓷材料w多晶氧化铝 w耐腐蚀、耐磨、热膨胀系数小w可通过高温消毒 w用于大块或小块骨的修补或承重骨的缺损修复 2024/6/2414生物陶瓷材料生物陶瓷材料w单晶氧化铝 w具有多晶氧化铝特性 w生物相溶性好 w制成人工骨螺钉，强度比金属材料制成的人工骨螺钉更高 w可以加工成各种尺寸小、强度大的牙根 w与人体蛋白质有良好的亲合性能，结合力强 2024/6/2415生物陶瓷材料生物陶瓷材料w生物性活性陶瓷材料w将含磷酸和钙的活性玻璃，置入生物体内，使之与生物体内的液体发生反应，然后有生物组织成长起骨原纤维组织，在生物玻璃表面与生物组织之间形成结合层 w羟基磷灰石 w可用于牙槽、骨缺损、脑外科修补、填充 2024/6/2416碳纳米管在电子领域的应用碳纳米管在电子领域的应用 w利用碳纳米管本身结构特点，研究新型电子器件 w超大规模视屏系统 w纳米电子开关和纳米二极管 w高性能微型电池，用于计算机起动电源和汽车电子打火，具有体积小，能量高，使用寿命长的特点 2024/6/2417氮化铝陶瓷材料氮化铝陶瓷材料 w氮化铝具有良好的高温抗蚀性 w电子工业方面的应用：做基片材料 w更适合大规模集成电路要求 w在高温耐蚀方面的应用：优良的坩埚材料，w也可用作腐蚀性物质的容器和处理器 w可制成复合材料 2024/6/2418多孔陶瓷的应用多孔陶瓷的应用 w高温高压含尘气流过滤器、熔融金属过滤器及骨移植材料。w防火材料、气体燃烧器的烧嘴、催化剂载体、高温膜反应器、混和气体分离器、制造业中的散气隔板、流态化隔板和电解液隔板、水质处理、生物制药的超滤提纯等 2024/6/2419市场需求概况市场需求概况 w电子陶瓷 w包括各类陶瓷基片、陶瓷电容器、陶瓷发热元件、陶瓷振荡器、磁芯和磁记录材料、各类陶瓷传感元件、温度、气敏、湿敏、压敏、光敏、陶瓷激光元件、偏光元件、光导纤维等w主要市场是企业和半导体行业 2024/6/2420市场需求概况市场需求概况w陶瓷钻头、陶瓷装甲和陶瓷防御服属于结构陶瓷的领域w具有硬度大、强度高、耐磨耐蚀等特点w钻头是用在油井钻探上 w美国对国防用嵌入式轻质陶瓷装甲的需求近几年有了很大增长 2024/6/2421市场需求概况市场需求概况w燃料电池 w新的更有效的清洁能量系统 w电动汽车 2024/6/2422材料发展史概述材料发展史概述针对材料更替的分析针对材料更替的分析w石器时代w衣：天然材料（藤蔓、树叶、兽皮）w住：天然材料（洞穴、茅屋）w用：石器、陶器（河姆渡遗址）w农业：手工为主w狩猎：石器（古代民歌）、木器w战争：石器2024/6/2423材料发展史概述材料发展史概述针对材料更替的分析针对材料更替的分析w青铜时代w衣：天然纤维（棉、麻、丝绸螺祖，黄帝之妻）w住：天然材料（茅屋有巢氏、石制宫殿、木屋）w用：青铜器皿（司母戊鼎、爵）、陶器w农业：木制农具（鲁班公输班）w战争：青铜兵器（武王伐纣、吴越青铜剑）2024/6/2424材料发展史概述材料发展史概述针对材料更替的分析针对材料更替的分析w铁器时代w衣：丝、棉、麻w住：陶瓷材料（砖、瓦）、木、石w用：贵重金属（西欧贵族用银制酒杯）、陶器w农业：铁制农具w战争：铁器、火药2024/6/2425材料发展史概述材料发展史概述针对材料更替的分析针对材料更替的分析w后铁器时代机械大工业w钢的出现w衣:人造纤维出现（尼龙高分子聚合物）w住：钢筋、水泥、混凝土（硅酸盐工业）w用：非晶态玻璃、塑料（高分子材料）w行：钢铁（汽车工业）2024/6/2426材料发展史概述材料发展史概述针对材料更替的分析针对材料更替的分析w农业：机械化钢铁与合金w工业：多种金属、合金及钢铁w战争：钢铁、特殊材料2024/6/2427材料发展史概述材料发展史概述针对材料更替的分析针对材料更替的分析w当今：多元时代w硅时代w常规材料牢牢占据主力位置，新型材料不断扩大领地w衣：尽管人造衣用纤维有各种各样的优势，但其致命的弱点在于自然不和谐性，在健康因素受到人们越来越多的关注的时代，天然材料成为人们的首选2024/6/2428多元时代多元时代w同时由于资源的稀却，天然皮革、天然纯棉、天然丝绸逐渐成为高档的象征w住：硅及其氧化物的老大地位不可撼动，很难想象其它材料可以达到这样的性价比、成熟的加工工艺。w行：在部分关键部位可能用到新型陶瓷，但我们很难想象我们开着一辆浑身是陶瓷的汽车在道路上奔驰。2024/6/2429多元时代多元时代w用：日用品中倒是有很多新型材料，但比起高分子化合物，新型陶瓷的高性能似乎是多余的，日常生活中不需要过高的性能至少对于消耗品是如此。w农业：新型陶瓷有可能代替一部分原本由钢铁或合金完成的任务w传统工业：新型陶瓷可以取代昂贵且性能稍逊的金属或合金（如刀具）2024/6/2430多元时代多元时代w高科技领域w医学：如前所述，新型陶瓷将大有作为w电子：计算机、通信、电器等方面的关键部件将采用性能更好的新型陶瓷w军事：科技含量最高的领域，新型陶瓷在这方面前途不可限量2024/6/2431结结 论论由以上的论述我们可以知道：1。新型陶瓷是一大类非常规材料的统称，其科技含量极高，高造价和烦琐的制造工艺决定了它不可能像水泥、塑料、尼龙一样成为一种划时代的材料。2。新型陶瓷在许多领域的作用是以更佳性能替代原本的贵重金属或合金。鉴于新型陶瓷的原料大多是地壳中含量丰富的Si或Al2024/6/2432结结 论论w及其氧化物，可以说，新型陶瓷研发的本质就是以富足的资源代替稀缺资源的过程，也就是说，其本质推动力是经济学推动力（类似与石油何时会被采光的问题）。这一过程的机会成本是制造工艺变复杂。w3。由于新型陶瓷种类多，不同种类间性能区别大，制造工艺也难有雷同，将导致生2024/6/2433结结 论论w产新型陶瓷的工厂规模缩小，或者说分工更加细致，不象现在的传统工业工厂，规模大，包容性强。高科技含量也决定其更适合实验室而不是大工厂。w4。新型陶瓷为什么在中国推广很难？这其实是个很容易解释的问题。生产商们不是科研人员，一心追求高性能，他们需要考虑到市场需求的问题，目前中国需要的不2024/6/2434结结 论论w是高性能、高价格的高档汽车，而是性能稳定、价格合理的普通汽车，因此开发低端产品才是一个明智的选择。那些装载了新型陶瓷的极品，也许只有在F1赛场上才能找到自己的一席之地吧