1、功能陶瓷浅析前言中国是陶瓷的故乡，陶瓷从古至今在人们生活中一直扮演着重要的角色，我们用的烹饪器具，锅碗瓢盆，装饰材料等等都用到了陶瓷材料，这为人们的工作和生活提供了大大的便利。然而，这只是我们认识到的传统意义上的陶瓷，它的应用范围也只是局限于生活中的几个方面。其实陶瓷的用途远不止这些，随着科技的进步和社会的发展，陶瓷已经应用到各个领域，包括能源、交通、医疗、环保、国防、航空航天等等，这就是所谓的新型陶瓷，也就是功能陶瓷，它们在各个领域发挥着举足轻重的作用。正文功能陶瓷是在原料、制备工艺上区别于传统陶瓷的，功能陶瓷不仅具备传统陶瓷的优良特点，同时还开发了其在力、光、电、声、磁、化学等方面的性能。
2、常见的功能陶瓷有压电陶瓷、生物陶瓷、超导陶瓷、磁性陶瓷、化学陶瓷等。1.压电陶瓷压电陶瓷是功能陶瓷中用途最广泛的一种功能陶瓷，据统计，压电陶瓷占整个功能陶瓷市场三分之一的份额。由此可见其重要性。压 电 陶 瓷 的 制 造 特 点 是 在 直 流 电 场 下 对 铁 电 陶 瓷 进 行 极 化 处 理 ， 使 之 具有 压 电 效 应 。 所 谓 压 电 效 应 是 指 某 些 介 质 在 力 的 作 用 下 ， 产 生 形 变 ， 引 起 介质 表 面 带 电 ， 这 是 正 压 电 效 应 。 反 之 ， 施 加 激 励 电 场 ， 介 质 将 产 生 机 械 变 形 ，称 逆 压 电 效
3、应 。 这 种 奇 妙 的 效 应 已 经 被 科 学 家 应 用 在 与 人 们 生 活 密 切 相 关 的许 多 领 域 ， 以 实 现 能 量 转 换 、 传 感 、 驱 动 、 频 率 控 制 等 功 能 。压 电 陶 瓷 主 要 用 于 制 造 超 声 换 能 器 、 水 声 换 能 器 、 电 声 换 能 器 、 陶 瓷 滤波 器 、 陶 瓷 变 压 器 、 陶 瓷 鉴 频 器 、 高 压 发 生 器 、 红 外 探 测 器 、 声 表 面 波 器 件 、电 光 器 件 、 引 燃 引 爆 装 置 和 压 电 陀 螺 等 。压 电 陶 瓷 具 有 敏 感 的 特 性 ， 可 以 将
4、 极 其 微 弱 的 机 械 振 动 转 换 成 电 信 号 ，可 用 于 声 纳 系 统 、 气 象 探 测 、 遥 测 环 境 保 护 、 家 用 电 器 等 。 地 震 是 毁 灭 性 的灾 害 ， 而 且 震 源 始 于 地 壳 深 处 ， 以 前 很 难 预 测 ， 使 人 类 陷 入 了 无 计 可 施 的 尴尬 境 地 。 压 电 陶 瓷 对 外 力 的 敏 感 使 它 甚 至 可 以 感 应 到 十 几 米 外 飞 虫 拍 打 翅 膀对 空 气 的 扰 动 ， 用 它 来 制 作 压 电 地 震 仪 ， 能 精 确 地 测 出 地 震 强 度 ， 指 示 出地 震 的 方 位
5、和 距 离 。 这 不 能 不 说 是 压 电 陶 瓷 的 一 大 奇 功 。 压 电 陶 瓷 在 电 场 作 用 下 产 生 的 形 变 量 很 小 ， 最 多 不 超 过 本 身 尺 寸 的 千 万分 之 一 ， 别 小 看 这 微 小 的 变 化 ， 基 于 这 个 原 理 制 做 的 精 确 控 制 机 构 压 电驱 动 器 ， 对 于 精 密 仪 器 和 机 械 的 控 制 、 微 电 子 技 术 、 生 物 工 程 等 领 域 都 是 一大 福 音 。 谐 振 器 、 滤 波 器 等 频 率 控 制 装 置 ， 是 决 定 通 信 设 备 性 能 的 关 键 器 件 ， 压电 陶
6、瓷 在 这 方 面 具 有 明 显 的 优 越 性 。 它 频 率 稳 定 性 好 ， 精 度 高 及 适 用 频 率 范围 宽 ， 而 且 体 积 小 、 不 吸 潮 、 寿 命 长 ， 特 别 是 在 多 路 通 信 设 备 中 能 提 高 抗 干扰 性 ， 使 以 往 的 电 磁 设 备 无 法 望 其 项 背 而 面 临 着 被 替 代 的 命 运 。2.生 物 陶 瓷生 物 硬 组 织 代 用 材 料 有 体 骨 、 动 物 骨 ， 后 来 发 展 到 采 用 不 锈 钢 和 塑 料 ，由 这 些 生 物 材 料 在 生 物 体 中 使 用 ， 不 锈 钢 存 在 溶 析 、 腐 蚀
7、 和 疲 劳 问 题 ， 塑 料存 在 稳 定 性 差 和 强 度 低 的 问 题 。 目 前 世 界 各 国 相 继 发 展 了 生 物 陶 瓷 材 料 。它 不 仅 具 有 不 锈 钢 塑 料 所 具 有 的 特 性 ， 而 且 具 有 亲 水 性 、 能 与 细 胞 等 生 物 组织 表 现 出 良 好 的 亲 和 性 。 因 此 生 物 陶 瓷 具 有 广 阔 的 发 展 前 景 。 生 物 陶 瓷 除 用于 测 量 、 诊 断 治 疗 等 外 ， 主 要 是 用 作 生 物 硬 组 织 的 代 用 材 料 。 可 用 于 骨 科 、整 形 外 科 、 牙 科 、 口 腔 外 科 、
8、心 血 管 外 科 、 眼 外 科 、 耳 鼻 喉 科 及 普 通 外 科 等方 面 。3.超 导 陶 瓷超 导 材 料 在 低 于 某 个 特 定 温 度 时 ， 电 阻 突 然 陡 降 为 零 的 现 象 ； 在 磁 场 中其 磁 感 应 强 度 为 零 ， 即 抗 磁 现 象 。超 导 陶 瓷 广 泛 的 应 用 于 一 些 电 力 领 域 。 例 如 ： 超 导 磁 体 制 成 了 超 导 发 电机 ， 超 导 输 电 线 路 等 ； 超 导 计 算 机 ， 有 超 导 材 料 制 成 的 晶 体 管 ， 在 避 免 超 大规 模 集 成 电 路 散 热 的 同 时 ， 还 减 少 了
9、 计 算 机 的 容 量 和 体 积 ， 最 终 大 大 提 高 了计 算 机 的 运 行 速 度 ； 利 用 超 导 材 料 还 发 明 了 磁 悬 浮 列 车 ， 给 人 们 的 出 行 带 来了 极 大 的 便 利 。4.磁 性 陶 瓷磁 性 材 料 主 要 是 指 由 过 渡 元 素 铁 、 钴 、 镍 及 其 合 金 等 组 成 的 能 够 直 接 或间 接 产 生 磁 性 的 物 质 。从 应 用 功 能 上 讲 ， 磁 性 材 料 分 为 ： 软 磁 材 料 、 永 磁 材 料 、 磁 记 录 -矩 磁材 料 、 旋 磁 材 料 等 等 种 类 。 软 磁 材 料 、 永 磁 材
10、 料 、 磁 记 录 -矩 磁 材 料 中 既 有金 属 材 料 又 有 铁 氧 体 材 料 ； 而 旋 磁 材 料 和 高 频 软 磁 材 料 就 只 能 是 铁 氧 体 材 料了 ， 因 为 金 属 在 高 频 和 微 波 频 率 下 将 产 生 巨 大 的 涡 流 效 应 ， 导 致 金 属 磁 性材 料 无 法 使 用 ， 而 铁 氧 体 的 电 阻 率 非 常 高 ， 将 有 效 的 克 服 这 一 问 题 、 得 到 广泛 应 用 。磁 性 陶 瓷 的 应 用 非 常 广 泛 ， 主 要 用 于 两 个 方 面 ： 第 一 方 面 就 是 信 息 存储 ， 如 磁 盘 、 磁 卡
11、、 软 硬 磁 盘 等 ； 第 二 方 面 就 是 磁 性 流 体 ， 外 加 磁 场 时 ， 磁性 流 体 表 现 为 顺 磁 性 。 新 兴 发 展 起 来 的 如 磁 性 药 流 载 体 就 是 一 个 很 好 的 例 子 。5.化 学 陶 瓷化 学 功 能 指 一 些 化 学 物 质 遇 到 陶 瓷 材 料 会 表 现 出 的 敏 感 性 、 催 化 性 、 吸附 性 等 性 质 。 特 别 利 用 其 表 现 出 的 催 化 性 和 吸 附 性 可 制 成 在 化 工 领 域 里 必 不可 少 的 催 化 剂 及 其 载 体 。 另 外 还 可 利 用 一 些 孔 材 料 用 于 污 水 治 理 、 环 境 保 护等 方 面 。结 束 语从发现功能陶瓷至今，短短的时间里，功能陶瓷发生了翻天覆地的变化，在许多领域得到了广泛的应用，为人们的生活和工作提供了巨大的便利。但是功能陶瓷的发展空间还很大，现在只是开发了其一小部分的功能，我们还需要对其继续探索，朝着环保型、复合型、纳米级、多功能型等方面继续努力。相信未来功能陶瓷必将成为一种广泛的不可替代的功能材料。
