工程陶瓷的技术创新与产业发展

罗旋

目前，工程陶瓷的应用范围不断的扩大，工程陶瓷的涉及范围包括各种新型的应用于各类工程领域的相关新型陶瓷，例如功能陶瓷、结构陶瓷以及陶瓷基符合材料，在实际使用过程中，工程陶瓷具有耐腐蚀、耐高温、耐磨损的相关特点记忆热、电、光等相关功能，在我国的新材料领域内具有一定的重要作用。在近年来，工程陶瓷也是相关学者的研究热点，随着其关注度的上升，其在市场上的规模以及产业的发展也十分迅速。本文通过对于目前一些工程陶瓷的相关介绍，并阐述其在现实领域的一些应用，对工程陶瓷技术的未来发展进行一定的合理展望。

工程陶瓷的范围包括功能陶瓷、陶瓷复合基材料以及结构陶瓷，同时也包括了我们在日常生活中所能应用到的一些例如表壳表链等新型陶瓷。工程陶瓷根据不同的标准也存在不同的分类。根据工程陶瓷的性能特点，工程陶瓷可以分为电子陶瓷、生物陶瓷、核陶瓷、耐磨陶瓷等 陶瓷材料；根据陶瓷材料的类别，陶瓷材料主要分为非氧化物陶瓷以及氧化物陶瓷两大类。工程陶瓷的使用最早出现于十九世纪，作为绝缘材料应用于电力工业。在科技快速发展的今天，电子信息、航空航天、石化、新能源等一些新兴行业中，人们对于适用的材料的整体要求不断的提高，这也促使更多的新型陶瓷得到了一定的开发并应用到行业生产研发中。科学界对于新型陶瓷材料的关注度的不断提升，也促进工程陶瓷的相关产业的快速发展。

1 工程陶瓷材料的技术创新

1.1氧化铝陶瓷

工程陶瓷材料中，在科研实用领域中最广泛的材料就是氧化铝陶瓷，氧化鋁陶瓷能够管饭的应用于耐磨材料、耐化学腐蚀、高温结构材料的制造，这也是由于氧化铝陶瓷所具有的硬度高、熔点高、化学稳定性较好的特点。此外，氧化铝陶瓷本身的价格较为便宜，因而使得其在制造环节中所形成的加工成本比较低，适合大面积的使用。

氧化铝陶瓷在成为电真空管壳和密封结构件的过程中，其金属化和研磨抛光成为至关重要的一点。氧化铝陶瓷的抛光效率和研磨的不断提高也得益于各种先进的研磨预计抛光设备的不断涌现，同时也降低了企业的生产成本。目前，随着氧化铝陶瓷的整个高温金属化的技术日渐成熟，钨铝金属与陶瓷材料直接的结合更加的紧密，在此过程中也提高了氧化铝陶瓷真空管壳的气密性以及焊接性，进而增加了一些大功率空气开关的安全可靠性。

1.2氧化锆陶瓷

氧化锆陶瓷所获得的高的强度和韧性主要是通过进行相变增韧的方式获得的，目前的生产过程中，韧性和强度最高的材料就是不分氧化锆陶瓷材料，其韧性和强度都能够与钢材料进行媲美，因而，氧化锆陶瓷又被成为“陶瓷钢”。虽然氧化锆有这样的特点，但是陶瓷材料的内部结构的原子基本上是共价键或者离子键进行的相互结合，因而还是存在着脆性断裂的缺点，这样的缺点也同样存在于具有较高韧度和强度的氧化锆陶瓷材料之中，在一定的情况下，氧化锆陶瓷还是会出现脆性断裂的状况。

氧化锆的重要应用可以体现在成为功能材料，目前在实际途径上，具有良好的离子导电性的立方相氧化锆陶瓷在一些高温发热元件以及氧传感器和高温燃料电的隔膜进行了广泛的应用。其中以氧化锆玻璃为原料的氧传感器已经在目前汽车制造行业中已经广泛的运用，其主要应用于发动机中对于燃料燃烧状况的一个相关的监控。在钢铁的行业中，氧化锆陶瓷则是用作炼钢炉中氧含量的检测，氧化锆陶瓷在高温燃料电池的隔膜材料的选取过程中最理想的材料，由于其可以在空气中加热，温度能达到2000℃这一良好特性。

2 工程陶瓷的产业发展

工程陶瓷的应用，不仅仅存在于化工、机械、冶金等传统发展行业，更是在新能源、电子信息、节能环保、生物工程、海洋工程等领域广泛的运用，而在这些新型领域的运用也是陶瓷行业的新的发展点。

2.1航空航天领域

在航空航天领域的发展过程中，对于相关材料的要求主要是耐高温、高比强、高比模、抗烧蚀等特点。在实际的运用过程中，航天喷嘴以及航天器的外壳都适用的碳化硅或者碳纤维等相关的陶瓷纤维增强的陶瓷基复合材料。人们在对于超高速飞行器的不断研发也使得对于飞行器表面对抗大气冲刷以及抗烧蚀性的要求不断的提高，人们也对于超高温的陶瓷材料更加的关注，而高温涂层材料对于整个飞行器表面的抗冲刷力以及相关的抗烧蚀作用有着无可替代的表现。工程陶瓷在整个航空航天领域的运用上还具有一定的局限性，但是航空航天领域内高标准的陶瓷材料在一定程度上也促进了工程陶瓷在技术上的创新与进步。

2.2电子信息领域

工程陶瓷在电子信息领域的应用十分的广泛，为电子技术的进步有着重要的推动作用。在电子信息领域，很多的电子元器件都是在氧化铝、蓝宝石或者氧化铝基片上进行一定的制作和使用，高纯石英玻璃纤维以及氧化锆陶瓷也分别用于光纤以及连接器上，进行信息的传输；在手机行业，手机的LTD等以及摄像头的基片都采用的是蓝宝石，手机以及智能手表的外壳也大面积的使用氧化锆陶瓷，由于其耐磨性良好，表面较为光洁的特点。目前，电子元器件的可靠性和集成度也由于多层共烧陶瓷的技术的不断发展，得到了相关的提高，同时在一定程度上也降低了整体的生产成本，也成为了目前电子科技行业不断发展的方向。

2.3节能环保领域

工程陶瓷在环保领域的应用十分广泛，工程陶瓷也在环保领域方向不断发展。陶瓷材料耐腐蚀、耐高温的特性使得在工业粉尘气体以及高温烟气的分离过程中广泛使用陶瓷膜，其主要具有高开气孔个，满足一固分离的相关要求，并且能后有效去除粉尘以及PM2.5，抵御各种腐蚀性气体以及酸碱气体的腐蚀。在工业废水的处理方面，工程陶瓷也能够发挥广泛的作用。

结语：工程陶瓷在当今社会各个领域都有着广泛的应用，这不仅得益于陶瓷本身耐热、耐腐蚀等化学特性，也是各行业不断的发展，对陶瓷材料要求不断提高，也进一步促进陶瓷材料的发展。

（作者单位：江西陶瓷工艺美术职业技术学院）