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新型功能陶瓷材料的性质应用及展望
姓名：王莹
学号：1231410074 摘要：功能陶瓷是一类颇具灵性的材料，具有某个或多个物理化学性能，如电，磁，声，化学和生物等，且各特性间能够相互转化。功能陶瓷的特点是种类繁多，如磁性陶瓷，电子陶瓷，光学陶瓷，化学陶，吸声陶瓷及生物化学陶瓷等。由于功能陶瓷具有的特殊性质，主要应用于微电子，光电子信息和自动化技术以及生物医学，能源和环保工程等领域。所以功能陶瓷材料将会是其它材料无法替代的。下面重点介绍半导体陶瓷，压电陶瓷，生物陶瓷几种新型功能陶瓷的性质及其在日常生活中的应用来说明其重要性。关键字：功能陶瓷
性质
应用
趋势
展望 一． 陶瓷简单介绍
我们知道，陶瓷具有悠久的历史，它分为陶器和瓷器两大类。陶瓷是指由氧化物，碳化物，氮化物，硼化物，硅化物，硫化物及其复合化合物经成形，烧结所形成的多晶材料。陶瓷可以分为传统陶瓷和先进陶瓷，传统陶瓷是采用天然无机化合物烧结而成的陶瓷；先进陶瓷是采用人工合成的无机化合物为原料，采用精密的控制工艺成形烧结而制成的高性能陶瓷，包括结构陶瓷和功能陶瓷。其中功能陶瓷是具有电、磁、声、光、热、力、化学或生物功能等的介质材料，主要包括压电，半导体，电光和磁性等功能各异的新型陶瓷材料。它是电子信息、集成电路、移动通信、能源技术和国防军工等现代高新技术领域的重要基础材料。随着现代新技术的发展，功能陶瓷及其应用正在向着微型化，薄膜化，精细化，多功能，智能化，集成化，高性能，高功能和复合结构的方向发展 二．三种功能陶瓷材料的性质及应用 1.压电陶瓷
压电陶瓷是由许多细小的晶粒聚集在一起构成的多晶体，这些晶体通常是无规律排列的，在一定的温度下，施加直流电场极化。这也可以用生活中比较常见的打火机来说明它，当人们使用打火机时，弹簧力施加到压电陶瓷上就产生电荷，形成高电压，这种瞬间的高电压发生电火花，从而点燃易燃气体。这种能在压力作用下产生电荷的陶瓷叫做压电陶瓷。
压电陶瓷一个重要的应用是可以制作声纳，声纳的作用很大，它是军舰，潜艇的“千里眼”“顺风耳”。我们知道，海水对光波和电波有强烈的吸收，在海水中雷达是不起作用的。而超声波的穿透能力很强，科学家发明了接受和发射超声波的装置—声纳。超声波的发电器使用了压电陶瓷，通过压电陶瓷的振动产生一定频率的超声波，超声波遇到远处的舰艇，鱼群，礁石就会反射回来，通过压电陶瓷转变为电信号，操作人员就可以判断物体的距离等。
同时，压电陶瓷还有许多其它应用，如做成话筒，在人讲话的声压作用下陶瓷内会产生与声音相对应的电信号传输出去；压电元件上配上电路，可以成为蜂鸣器或电子乐器；压电陶瓷可以制成变压器，广泛应用在掌上电脑，手提电脑，数字摄像机，满足了小而轻的要求；总之，压电陶瓷作为电、力、热、光敏感材料，在超声换能，传感器，无损检测和通讯技术等领域已获得了广泛的应用
2.半导体陶瓷
半导体陶瓷是具有半导体特性的陶瓷，它的电导率因外界条件的变化而发生显著的变化，因此可以将外界环境的物理变化转变为电信号，制成各种用途的敏感元件，如电导率随温度变化的热敏陶瓷，具有光导电效应的光敏陶瓷，随接触气体分子的种类不同的气敏陶瓷，以及电导率随湿度变化的湿敏陶瓷。下面以半导体气敏陶瓷为例说明其性质及作用。
半导体气敏陶瓷使用二氧化锡，氧化铁，氧化钨，氧化铝，氧化锌等陶瓷材料压制烧结而成的，阿门通过有选择的吸附气体，使半导体气敏陶瓷的表面状态发生变化，从而引起它的电阻等物理化学性质的变化，以此确定未知气体的浓度。当检测到某种气体时气敏检漏仪就会发出警报。如氧化锌的半导体气敏材料可检测氢气，氧气和丙烷等气体。应用半导体材料制成的“人工鼻”灵敏度非常高，对万分之一浓度的氢气即能显示，相应快速，稳定性好。这种“人工鼻”被普遍应用于煤矿开采的瓦斯，煤气运输和化工生产中管道气体泄漏及厨房，浴室，石油化工厂等处的有毒气体和可燃性气体的监测。有了这种“人工鼻”，矿井，车间，娱乐场所及家庭等不必为有毒易燃气体而担心了，使人们的生命和财产得到了保障。
3.生物陶瓷材料
生物陶瓷材料是指主要用于人体硬组织的修复和重建的生物医学陶瓷材料。它包括了单晶体，非晶体生物玻璃，涂层材料，无机材料与金属复合材料，无机与有机的复合材料。生物陶瓷材料作为一种无机生物医学材料，与生物组织具有良好的相容性和优异的亲和性，稳定的物理化学性质，可灭菌性及无毒性等优点，越来越受到人们的重视。应用的有人工牙根，人工血管和人工尿管；更有用于酶固定，细菌，微生物分离等方面。
例如，从20世纪70年代开始，世界上许多国家如美国、德国、瑞士、荷兰和日本等国就已相继开展了氧化铝生物陶瓷的研究和应用，制成了氧化铝股骨头、臼与金属骨柄组合的人工骨关节，开创了致密Al2O3陶瓷在骨外科中的应用。至今，高密度、高纯度、多晶氧化铝已大量用于制作人工髋关节的股骨干、股骨头和髋臼部件。大量的研究和临床应用表明 ：氧化铝陶瓷具有良好的生物相容性，氧化铝陶瓷 硬度高，耐磨损能力强，构成的关节面光滑而持久。氧化铝磨损颗粒引 起的生物学反应小于聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯颗粒。
三． 功能陶瓷材料的趋势展望
通过浏览书刊文献等，对于功能材料的研究及应用已经越来越多科学家们正致力于发现新的功能陶瓷材料，下面举例说明。1.“全陶瓷内加热器“研制成功
内加热技术是与外加热方式相对应的，简单地说内加热技术就是从原来“煤炉”烧水变换为“热得快”烧“水”，这里的“水”是指熔融态的金属和合金。发热元件和保护外套共同组成的内加热器，直接插入熔融金属或合金中，主要通过接触传导热量，加热效率得到大幅度提升。内加热技术从能源角度来看，可以实现能量的准确传递无端的能量损耗大幅降低，能源利用率从外热式的2O～30％提高到内热式的8O～ 90 以上，节能效果明显。
2.新型稀土纳米导电陶瓷材料问世
新型稀土纳米导电陶瓷材料采用稀土多元渗透技术，利用陶瓷材料具有多孔疏松的组织结构特征，对陶瓷材料进行稀土元素的渗入，为新型导电材料的制备方法提供了新的思路。同时采用气相化学方法，使稀土元素在高温下气化，并在气态下通过气固界面反应，进入固体材料的表面及内部，使钛酸盐陶瓷的性能得到显著改善，为高效功能陶瓷材料的制备开辟了新 的途径。
3.发光陶瓷材料问世
发光陶瓷是把高科技的发光材料融入传统的陶瓷釉料中，在高温1300℃ 以上烧制而成，也叫夜光陶瓷、荧光陶瓷。它具有陶瓷的特点，即优良的机械强度，耐磨性，耐水性，还有蓄光发光性能，并且不含任何放射性元素，对人体无害，无毒，对环境无污染。它可以吸收阳光或其它散射光，吸收光能以后发生活化，而发出强光，发光时间长达12小时以上，发光性能可重复再现，且长期维持发光性能。四． 总结
当然，新型功能陶瓷材料还有很多，上面仅是介绍几种重要新型功能陶瓷材料的性质及应用，就可以看出其应用的广泛性与其重要性是其它材料无法替代的。随着科学技术的发展，对新材料的要求也越来越高，我认为，对新型功能陶瓷材料的研究应予以重视，相信，在新的发展形势下，研究开发新型功能陶瓷材料定会在国家的军事，经济，航空及人们的生活水平等方面的提高起到重要作用。五． 参考文献
[1].王修智，蒋民华.神奇的新材料.山东科学技术出版社.2007 [2].齐宝森，吕宇鹏.21世纪新型材料.化学工业出版社.2011 [3].赵建华.材料科技与人类文明.华中科技大学出版社.2011 [4].林志伟.功能陶瓷材料研究进展综述.广东科技期刊.2010 [5].曲远方.功能陶瓷及应用.化学工业出版社.2002 [6].傅正义.李建保.先进陶瓷及无机非金属材料.科学出版社.2007 [7].王永玲.功能陶瓷性能与应用.科学出版社.2003 以上是自己通过查阅资料文献等方式总结新型功能陶瓷材料性质应用及展望，以此来论证它的重要作用，如有不对的地方还请老师指正！
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