功能陶瓷材料及其應用研究報告內容摘要摘要:功能陶瓷材料因其在磁、電、聲、光、機械、熱等領域的優異性能，在生命生產和科技發展中發揮著非常重要的作用，目前已經被廣泛應用于微電子、激光技術、自動化技術、光電子技術、通信、環保、能源和生物醫學等重大領域。本文主要介紹了幾種功能陶瓷材料的主要類型、性質和應用，基于此分析了我國功能陶瓷的發展現狀并提出了相關的應對措施。關鍵詞：功能陶瓷；應用研究；對策引言功能陶瓷就是一種可以靈活運用光線、熱能、電力、聲音、磁力、化學能或者是其他生物功能媒介等直接效應及禍合效應的先進材料。功能陶瓷已經經歷了電介質陶瓷、壓鐵電陶瓷、半導體陶瓷、高溫超導陶瓷等一系列的過程，已被廣泛應用于微電子、電子、激光技術、自動化技術、光電子技術、通信、環保、能源和生物醫學等領域，是推動我國科學和技術發展的極為重要的功能材料。現在的功能陶瓷正在向更為智能、小型、復合、多樣化和材質、設計、工藝一體化的方向來進一步的發展。但是我們對于功能陶瓷材料的研究還遠遠不夠，存在一定的發展空間，依然存在著很多科學技術方面的難題，一定程度上制約了功能陶瓷全球化的發展前景。但一方面隨著科學和技術的逐步發展，我們有理由去相信在不久的將來，功能陶瓷材料一定能夠在世界范圍內，在許多的科學領域當中都發揮出巨大的功能和作用。一、功能陶瓷材料分類及應用（一）鐵電壓電陶瓷材料由于電子器件智能化和小型化的進一步發展，尺寸小巧、性能更優異的新材料成為材料科學領域的最為優先的研究方向。鐵電壓電材料具有獨特的光學、電學和光電特性，廣泛應用于信息存儲、檢測、傳感器、通信和軍事領域。它們主要分為以下幾種類型。1.無鉛壓電陶瓷無鉛壓電陶瓷是一種新型功能材料，具有良好的環境協調性和令人滿意的性能。目前主要開發鈮酸鹽陶瓷、陶瓷陶瓷和鉍層狀壓電陶瓷，它們具有不需要密封合成和燒結、不需要高溫極化、燒結溫度低、合成溫度低等特點。2.弛豫鐵電體弛豫鐵電體具有相對低的燒結溫度、很高的介電常數、大的電致伸縮系數、“彌散相變”得到的較低容溫變化率和幾乎無滯后的特點，在新型電致伸縮器件和多層陶瓷電容器應用廣泛。目前研究熱點是聚合物聚偏氟乙烯——三氟乙烯的固溶體和妮鎂酸鉛——欽酸鉛單晶。3.壓電復合材料目前，研究非常活躍，應用范圍主要包括壓電傳感器、熱釋電傳感器、超聲成像、無損探傷和非均勻振動傳感器。制造工藝不斷改進，并探索了脫模、注射成型和傳統方法等方法。壓電陶瓷的結構精度從100μm提高到20μm，將壓電陶瓷的結構精度提高到更高的水平。壓電陶瓷在晶體結構當中不存在對稱的中心，所以它們具有壓電效應，即機械能和電能之間的轉換和逆轉換。壓電陶瓷材料具有成本低、能量轉換效率高、加工成型方便等優點，常用于制作壓電器件、濾波器、諧振器、變壓器等。常用壓電元件:傳感器、氣體點火器、報警器、音頻設備、醫療診斷設備和通信設備等。常見的壓電材料是壓電陶瓷PZT。新型壓電陶瓷材料主要包括高靈敏度、穩定的壓電陶瓷材料、電致伸縮陶瓷材料、熱釋電陶瓷材料等。壓電陶瓷作為電、機械、熱、光敏感材料，已廣泛應用于超聲換能器、傳感器、無損檢測和通信技術中。（二）半導體陶瓷材料半導體陶瓷是傳感器技術和敏感元件的關鍵材料。它們與通信技術、現代信息技術和計算機技術密切相關。它們主要分為熱敏電阻、變阻器、半導體陶瓷電容器、濕度傳感器和氣體傳感器。大多數熱敏電阻是尖晶石氧化物半導體陶瓷，包括MnO-Ni0-O?系、Mn0-CoO-O?系、Mn0-Cu0-0?系等二元金屬氧化物陶瓷，Mn-Cu-Co、Mn-Cu-Ni、Mn-Co-Ni系等含Mn的三元金屬氧化物，廣泛用于控制溫度溫、測量溫度、穩壓、補償、遙遠控制、時間的延續、流量流速測量等技術領域。氣敏半導體陶瓷材料主要包括CoO系、NiO系ZrO?系、SnO系、Fe?O?系等過度金屬氧化物系，對天然氣、城市煤氣、丙烷、酒精、甲烷等可燃燒的氣體有一定程度上的敏捷反映。壓敏電阻器是利用伏安特性呈非線性以及電阻對電壓變化敏感的半導體陶瓷。ZnO是性能最好、應用最廣的壓敏半導體陶瓷。光敏半導體陶瓷是利用陶瓷對光子能量的差異和電特性的不同，產生伏特、光電導效應來制造制造光敏電阻和光電池。典型的光敏陶瓷有CdTe-CdS、Cu?S-CdS、CdSe、CdS等。（三）微波介質陶瓷材料微波介質陶瓷相當一部分是用來制造諧振器、濾波器、介質天線等設備，目前的現代通訊設備中發揮舉重若輕的作用。微波介質陶瓷有著低介電損耗能力、高介電常數、溫度系數小等功能特質，比較能夠滿足微波電路高可靠性、成本低廉、集成化、小型化的要求。根據使用頻率和相對介電常數的不同，在它們之間的系統復合系統為代表的低和高Q值微波介質陶瓷、二、功能陶瓷發展趨勢及對策（一）功能陶瓷發展趨勢當前的功能陶瓷發展方向以及大致趨勢可以總結為復合化、多功能化、低維化、智能化和設計化、材料與工藝一體化。對于一種材料的性能和功能長時間都難以滿足新技術的發展對材料整體性能的需求。材料復合技術可以通過加性效應和罪惡與材料的相互作用，發展出原材料中不存在的新的功能效應，或者產生遠遠不止一種的材料功能效應。最近提出的梯度功能材料也可以看作是一種復合材料。功能性和結構性材料或具有不同良好功能性的材料，為提高產品的性能和可靠性，促進產品向薄、輕、小的方向發展提供了基礎。當一種材料，由于其顯著的量子效應和表面效應而具有納米這樣小的特征尺寸時，它可以產生獨特的物理和化學性質，如電、磁、光、熱等。功能陶瓷是納米技術領域的研究熱點之一。比如制造鐵合金薄膜和非常細的粉末。智能的材料是功能陶瓷發展到一定階段的高級產物，是我們人類社會需求層次的提高和現代科學技術發展到一定時期的必然結果。（二）功能陶瓷的發展對策我國在功能陶瓷材料的研究方面與國外發達國家存在較大差距，在縮小兩者的差距、提高我們的研究水平方面，應當對以下的幾個問題給與重視：1.我國要繼續在原有水平上下功夫，突出重點，突出重點。由于功能陶瓷的種類和應用比較多，不可能全方位考慮，必須突出電解液陶瓷和超導陶瓷的成就，加強與發達國家的技術交流，確保在這期間中國可以發揮功能陶瓷行業起到主導作用。2。我國應從應用出發，提高資源利用率，建立和完善研究體系和研究團隊，面向更廣闊的未來，參與中國功能陶瓷研究。國家要加大對高校基礎研究的投入，鼓勵高校成立發展研究團隊，加強高校與企業的產學研合作，解決科研、開發、使用和生產經營性材料等方面的問題。

結束語陶瓷的發展有著一個相對悠久的歷史，功能陶瓷的研究和應用越來越廣泛。本文重點介紹了功能陶瓷的基本性能，并介紹了功能陶瓷的種類、應用和發展趨勢，并就目前我國的功能陶瓷發展現狀作出分析，并提出相應的解決方案。由于科學技術的不斷進步和發展，以及工業生產技術不斷進步，對于新材料的需求方面越來越強烈，這就對了新材料的應用和要求越來越高，最近幾年來，國家對于具有各種特殊功能的新陶瓷材料給予很大的關注度。在當前的新形勢下，對新型功能陶瓷材料的進一步開發和研究，不僅僅是對于國家經濟、軍事、航空航天等發展做出了巨大的貢獻，而且對人民生活水平提高也是十分重要。

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