新型陶瓷：不再是易碎品 - 清華大學(xué)消息網(wǎng)

2014-06-08 13:38 來源：http://www.sustainablelifeonearth.com/ 閱讀：次

　　我們還在磁性陶瓷材料的低溫?zé)Y(jié)方面開展了一系列開辟性研究，解決了一系列工藝技術(shù)和應(yīng)用的實(shí)際問題，發(fā)展出了若干種擁有自主知識產(chǎn)權(quán)(占有多項(xiàng)發(fā)明專利成果)新型片式電感器材料和技術(shù)。其成果在山東同方魯穎電子企業(yè)實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)化，在清華同方公司建立了年產(chǎn)10億只片式電感器的生產(chǎn)基地，推進(jìn)了海內(nèi)片式元件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　潘偉：我們實(shí)驗(yàn)室的研究人員的“陶瓷膠態(tài)成型新工藝”課題獲得863方案和國家做作科學(xué)基金的贊助。通過對該課題的研究，發(fā)明了陶瓷水基膠態(tài)注射成型新工藝，提出壓力引誘陶瓷濃懸浮體固化機(jī)制，發(fā)明性的實(shí)現(xiàn)了陶瓷非塑性漿料的注射成型，戰(zhàn)勝了由溫度梯度導(dǎo)致的坯體固化不平勻景象。該工藝主動化水平高，成型的陶瓷產(chǎn)品有機(jī)物含量低、坯體平均性好、燒結(jié)體性能優(yōu)良、制造成本低。

新型陶瓷：不再是易碎品

　　新型陶瓷改陶瓷易碎的舊形象，既堅(jiān)且韌，有些新型陶瓷則有著很好的彈性，可以制作成陶瓷彈簧。近年來還發(fā)現(xiàn)一些陶瓷具有超塑性，斷裂前的應(yīng)變可達(dá)到300％左右，這更是傳統(tǒng)陶瓷所難以想象的。實(shí)驗(yàn)室主任告知我們：“新型陶瓷的應(yīng)用則更是豐碩多彩。目前新型陶瓷已經(jīng)成為材料科學(xué)與工程方面，異�；钴S、極富挑戰(zhàn)的前沿研究領(lǐng)域�！�

　　而新型陶瓷則采取人工合成的高純度無機(jī)化合物為原料，在嚴(yán)厲節(jié)制的前提下經(jīng)成型、燒結(jié)和其余處置而制成擁有必定結(jié)晶組織的無機(jī)材料。它具有一系列優(yōu)勝的物理、化學(xué)和生物等性能，其利用范疇是傳統(tǒng)陶瓷遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能比擬的，這類陶瓷又稱為特種陶瓷或精細(xì)陶瓷。

　　該成果的根本特色是不僅僅采用通常的低燒增加劑來下降燒成溫度的措施，而是通過高燒結(jié)活性的納米陶瓷先驅(qū)體、配合復(fù)合燒助劑協(xié)同作用，將低溫?zé)Y(jié)—掌握顯微結(jié)構(gòu)—材料改性相聯(lián)合，設(shè)計(jì)奇特的材料配方和燒結(jié)工藝，達(dá)到了低溫?zé)Y(jié)與性能改良的雙重目的，解決了鐵氧體材料低溫?zé)Y(jié)與高性能難以統(tǒng)籌的技術(shù)困難，發(fā)展出了三大類新型高性能低溫?zé)Y(jié)鐵氧體材料系統(tǒng)，拓展了片式電感類元件的感量、頻率和用途空間。

　　近多少年來，通過發(fā)展格林函數(shù)理論及微擾方式（多重散射理論），本實(shí)驗(yàn)室研究職員較系統(tǒng)地對陶瓷基復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)與性能（包含線性、非線性、耦合及非線性耦合性能）之間關(guān)系進(jìn)行了系列理論模仿，構(gòu)成了描寫及猜測材料顯微結(jié)構(gòu)─性能定量關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)理論框架：顆粒多重散射理論。特殊是在這個框架中，建破了信息功能陶瓷材料的多場耦合效應(yīng)新理論。該名目重要成果失掉了2005年度國家天然迷信獎二等獎。

　　有些新型陶瓷則有著很好的彈性，可以制造成陶瓷彈簧。近年來還發(fā)明一些陶瓷具有超塑性，斷裂前的應(yīng)變可到達(dá)300％左右，這更是傳統(tǒng)陶瓷所難以設(shè)想的。新型陶瓷的運(yùn)用則更是豐盛多彩。目前新型陶瓷已經(jīng)成為材料科學(xué)與工程方面，無比活潑、極富挑釁的前沿研究領(lǐng)域。

　　在該項(xiàng)目研究進(jìn)程中，研制成功了國際上第一臺膠態(tài)注射成型機(jī)，并已成功能于多種高技術(shù)陶瓷產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)。該項(xiàng)目標(biāo)研究成果中已經(jīng)獲授權(quán)的中國發(fā)明專利有14項(xiàng)、獲受權(quán)的適用新型專利有2項(xiàng)。該項(xiàng)目的研究獲得了2005年國家技術(shù)發(fā)明二等獎。

　　在信息功能陶瓷材料及器件的研討上，咱們繚繞高機(jī)能信息功效陶瓷致密化新技巧與把持原理，低溫?zé)Y(jié)和集成技術(shù)，高性能鐵性陶瓷及薄膜的組成—構(gòu)造—功能關(guān)系、設(shè)計(jì)實(shí)踐跟調(diào)控，新型信息功能陶瓷資料系統(tǒng)進(jìn)行了摸索研究，對相干元器件進(jìn)行了技術(shù)開發(fā)。

　　面向電感類元件片式化和集成化工藝的中心技術(shù)問題，在國度863打算的支撐下我們對低溫?zé)Y(jié)鐵氧體材料進(jìn)行了體系的研究，提出并發(fā)展了新鮮的軟磁鐵氧體陶瓷低溫?zé)Y(jié)技術(shù)路線，這項(xiàng)研究的成果取得了2005年度國家技術(shù)發(fā)現(xiàn)二等獎。

　　起源：《科技日報(bào)》2007-11-14

　　我們應(yīng)用陶瓷膠態(tài)成型新工藝結(jié)果樹立了陶瓷膠態(tài)（打針）成型中試基地，研制勝利存在自主常識產(chǎn)權(quán)的工藝設(shè)備，開發(fā)了造紙機(jī)全陶瓷脫水元件、高功率金紅石陶瓷電容器、超大功率新型復(fù)合陶瓷臭氧產(chǎn)生器薄壁管、高性能陶瓷系列微珠等產(chǎn)品。

　　潘老師：是的，日常生活里用到陶瓷的處所良多,清華大學(xué)培訓(xùn)，比方我們喝水的陶瓷杯子，地上鋪的瓷磚等等都是用陶瓷做的，做這些用處的陶瓷就叫傳統(tǒng)陶瓷，傳統(tǒng)陶瓷主要是采用自然的巖石、礦物、黏土等材料做原料制成的。

　　記者：潘老師你好，陶瓷在日常生涯里隨處可見，那實(shí)驗(yàn)室研究的新型陶瓷和日常生活里的陶瓷有什么差別呢？

　　在高性能結(jié)構(gòu)陶瓷及其復(fù)合材料的研究上，我們主要圍繞高性能陶瓷的結(jié)構(gòu)與組分設(shè)計(jì)理論、陶瓷工藝與材料性能的牢靠性研究,脆性材料的斷裂與損壞機(jī)理的研究，極其環(huán)境下的陶瓷新材料探索、陶瓷材料的低本錢高性能制備技術(shù)，無傳染、近凈尺寸陶瓷成型技術(shù)，新型耐高溫、高強(qiáng)度、高韌性，耐腐化、耐磨損陶瓷材料及其部件的成型與燒結(jié)制備技術(shù)，耐高溫低導(dǎo)熱陶瓷材料及其熱障涂層，透明陶瓷材料及其制備技術(shù)等方面發(fā)展研究工作。

　■編者按

　　在人們的印象中，陶瓷是一種堅(jiān)硬但易碎的物體，缺乏韌性，缺乏塑性。當(dāng)我們的記者走進(jìn)新型陶瓷與精細(xì)工藝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，卻發(fā)現(xiàn)了陶瓷的“另一面”。

　　近年來，依據(jù)常壓燒結(jié)技術(shù)及缺點(diǎn)化學(xué)原理，我們研制出細(xì)晶、高介、抗還原BaTiO3基陶瓷，為新一代高性能賤金屬內(nèi)電極多層陶瓷電容器薄層化、微型化供給了要害材料技術(shù)，在新型賤金屬內(nèi)電極片式多層陶瓷電容器領(lǐng)域領(lǐng)有了多項(xiàng)創(chuàng)造專利成果。高性能低燒多層陶瓷壓電變壓器及背光電源已在西健康鴻公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，這一具備自主知識產(chǎn)權(quán)的翻新性成果在國家有關(guān)部委及國家863規(guī)劃的支持下，在西安建立了片式壓電變壓器出產(chǎn)基地。目前該基地年產(chǎn)值過億元，對聲援西部經(jīng)濟(jì)建設(shè)施展了主要作用。

　　記者：哦，本來新型陶瓷有著這些巧妙的功能，那新型陶瓷與精細(xì)工藝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主要研究些什么呢？

　　潘偉：我們實(shí)驗(yàn)室主要集中在五個方面開展研究工作，一是信息功能陶瓷材料研究，即古代信息通訊技術(shù)用微型（片式）電子元器件材料與技術(shù)研究；二是高性能結(jié)構(gòu)陶瓷研究，即刻薄環(huán)境及精細(xì)機(jī)械部件用陶瓷材料及加工制作技術(shù)；三是陶瓷材料設(shè)計(jì)與微加工研究，即陶瓷新材料、新結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和陶瓷元器件的微加工技術(shù)研究；四是功能復(fù)合陶瓷材料研究，即新型陶瓷基復(fù)合材料及設(shè)計(jì)理論；五是能源與環(huán)境材料研究，即新型能源與環(huán)境友愛材料及工藝。

　　潘偉辦公室里最惹人注視的是掛在柜子上的一串色彩斑斕的千紙鶴。豈非潘偉愛做手工？走近一瞧，才看到最大的一只紙鶴上面寫著對潘偉老師的新年祝愿，題名是全部學(xué)生，下面墜著的每只小紙鶴上都寫著一個名字�？磥�，潘偉的學(xué)生緣還真不錯。

　　日本的企業(yè)家和陶瓷科學(xué)家為了轉(zhuǎn)變?nèi)藗儗μ沾傻膫鹘y(tǒng)印象，特別把這種高技術(shù)陶瓷改制成剪刀和水果刀作為禮品，贈予給公司、企業(yè)的客人，稱之為永不卷刃、永不生銹、永不磨損的刀具。

　　記者：據(jù)我們所知，實(shí)驗(yàn)室在重視基本研究的同時，也非常注重科技成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化工作，而且在這方面也取得了可觀的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　記者：環(huán)繞上述研究范疇，試驗(yàn)室獲得了哪些研究成果呢？

　　在很多人的印象中，陶瓷是一種堅(jiān)挺但易碎的物體，缺少韌性，缺乏塑性。而許多新型陶瓷則是既堅(jiān)且韌，一改陶瓷易碎的舊形象。例如，相變增韌氧化鋯陶瓷就十分堅(jiān)韌，能夠制備陶瓷機(jī)械零部件和日用的生果刀等。

記者：唐婷陳瑜
主任：潘偉
時光：2007年11月9日
地點(diǎn)：清華大學(xué)逸夫樓

　　潘偉：是這樣的。

　　冬日暖暖的午后，記者二人走進(jìn)了清華校園，途徑兩旁的銀杏葉子在陽光的照射下顯得分內(nèi)的透明、澄黃。在迷宮似的逸夫樓里，記者幾經(jīng)周折才找到了新型陶瓷與精致工藝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任潘偉的辦公室。

　　我們在河北邯鄲高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)建立陶瓷膠態(tài)注射成型成果轉(zhuǎn)化和范圍化生產(chǎn)基地，占地166畝，現(xiàn)已建成近萬平方米的生產(chǎn)車間和年產(chǎn)5000噸陶瓷微珠生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值2億元，利稅5000—6000萬元。還以該技術(shù)為核心成立了邯鄲市進(jìn)步陶瓷工程技術(shù)研究院，整體晉升和改革邯鄲市的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

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