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先进陶瓷材料的研究热点 材料科学与工程研究院 第1章 先进陶瓷材料研究热点 2004年度国家技术发明奖一等奖： 1.“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术” 2.“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”  ◇连续空缺6年 ◇同时属于陶瓷基复合材学科 一、先进陶瓷及其重要性 (一)无机材料、陶瓷、先进陶瓷 ☆陶瓷是最重要的无机非金属材料 ☆先进陶瓷材料则专指用精制高纯人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制工艺成型烧结而制成的高性能陶瓷，以区别于用天然无机物烧结而成的传统陶瓷 ☆特性： 与金属或高分子材料相比，先进陶瓷材料更具各众多独特的性能，如结构陶瓷优异的高温力学性能、耐磨、耐蚀性，功能陶瓷特有的光、声、电、磁、热或功能耦合效应是其他材料难以具备的。 (二)陶瓷发展简史 ★传统陶瓷：约一万年前，耐热容器－－陶器。不久使用釉料；商周时期出现瓷器。所以，陶瓷是追索古代文明的重要的考古资料。我国是世界上的陶瓷古国，传统陶瓷的辉煌历史得到世界公认。 ★现代高技术陶瓷 ☆起始于二次世界大战时美国战舰上安装声纳装置，这种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，使陶瓷成为神秘的高技术的象征。二战结束后，人们开始在陶瓷材料中发掘新型的电子元器件材料。 ☆上世纪60年代，超级大国进行空中竞争，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。 ??? ☆20世纪70年代后期，先进国家为了研制功率大而体积小的发动机，把目光转向了耐高温的陶瓷材料，试图将陶瓷部分替代发动机内部高温部件甚至研制全陶瓷的发动机，这个时期，陶瓷材料的强韧化和纤维复合化技术得到迅速发展。 ??? ☆ 20世纪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要好的超导材料，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 ☆ 20世纪90年代以后，耐高温并且对于高频电磁波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。 (三)应用举例 1.现代信息与通信技术领域： 大型集成电路中的各类陶瓷基片和衬底材料，光纤通信中的石英光纤等是整个信息产业中最为关键的材料。光通信中的激光工作物质、光纤连接器用的氧化锗陶瓷材料等都是现代光通信领域必不可少的关键材料 2.国防军工领域： 战略导弹、军事卫星和导弹防御系统是满足现代和未来国家安全需要的“杀手锏”。战略导弹上的防热端头帽、各类卫星星体和火箭箭体用防热温控涂层材料、火箭喷管碳／陶瓷梯度复合材料和导弹防御系统中的微波介质材料等等，均是先进陶瓷材料。 3.环保领域： 废气的处理是环保的重要方面，将废气转化为无害的气体需要多孔或蜂窝状的陶瓷作为转化器的载体材料或催化／载体一体化材料.其他各种高温吸附、分离和催化材料等也是先进陶瓷材料。清洁能源如太阳能、核能、燃料电池等，均离不开无机非金属材料 4.医疗卫生领域： 疾病早期诊断采用的先进的医疗设备（如高分辨Ｂ超仪、高速CT和正电子断层扫描成像仪PET等）中最关键的探测材料，如超声波发射与探测材料、高能射线探测材料是陶瓷或晶体材料。人工关节、齿科材料等是一类具有生物活性的结构陶瓷材料。 5.改造传统产业方面： 无机材料在传统产业改造中的作用越来越大。各类高档耐磨耐腐蚀密封材料、陶瓷轴承、钢筋轧制用复合陶瓷材料不仅提高了相关传统行业的效率，节约了成本，减轻了劳动强度，还对环境保护大有禅益。高性能的发热体材料是半导体行业使用的加热设备的关键材料。 二、研究与开发现状 1.国外发展现状　　国际上从20世纪60年代开始重视研究先进陶瓷材料，结构陶瓷略早于功能陶瓷。60～70年代伴随着陶瓷学研究的新进展，一大批具有优良性能的结构和功能陶瓷材料被发现和合成。80年代以陶瓷发动机为背景，各国竞相加大了对陶瓷材料研究与开发的投入，对先进陶瓷材料的研究取得了长足的进步。 从技术上讲，陶瓷材料已经能够基本满足各种苛刻条件下（包括陶瓷发动机部件在内）使用的要求，但材料的稳定性、可加工性和高成本等问题仍阻碍了先进陶瓷材料的应用。90年代中后期，对陶瓷材料的研究转向材料性能稳定性、结构与功能性能一体化、低成本制备工艺等方面，各国仍在继续增加对陶瓷材料的研究与投入。 在国际学术界，无机非金属材料的重要性日益突出。很多国际上著名的原金属类杂志易名为材料类杂志，大量刊登先进陶瓷方面的研究论文。从材料产业上讲，目前全球各类先进陶瓷材料及其产品的市汤销售总额每年达数百亿美元，年增长率达８％，结构陶瓷占销售额的30％左右。 2.国内发展状况　　我国取得了一系列创新性成果。纤维补强陶瓷基复合