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1、第29卷第7期化工新型材料Vol129No172001年7月NEWCHEMICALMATERIALSJuly2001新产品与新技术纳米陶瓷及其应用前景孙尧 周刚(重庆大学管理工程学院,重庆400045)摘 要 通过分析普通陶瓷存在的裂纹缺陷问题,由此引出高性能的替代材料纳米陶瓷。具体介绍了纳米技术以及纳米陶瓷的制备方法,并针对纳米陶瓷特有的性能,进一步分析了西方国家高性能陶瓷市场预测情况以及纳米陶瓷的应用前景。关键词 纳米,纳米技术,纳米陶瓷,应用前景Nano2ceramicsanditsapplicationprospectSunYaoZhouGang(Facultyof
2、ManagementEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing400045)AbstactThenano2ceramicswithhighperformancewaseducedasasubstitutebecauseoftheproblemofcrackinceramics,andthewayofproducingnano2ceramicswereintroducedindetails.Themarketforecastofhigh2perfor2manceceramicsinmainlywestcountriesanditsap
3、plicationprospectweredescribed.Keywordsnano2technology,nano2ceramics,applicationprospect 工程陶瓷又叫结构陶瓷,因其具有硬度高、耐材料的显微结构中,晶粒、晶界以及它们之间的结高温、耐磨损、耐腐蚀以及质量轻、导热性能好等合都处在纳米水平(1～100nm),使得材料的强优点,得到了广泛的应用。但是工程陶瓷的缺陷在度、韧性和超塑性大幅度提高,克服了工程陶瓷的于它的脆性(裂纹)、均匀性差、可靠性低、韧性、许多不足,并对材料的力学、电学、热学、磁学、强度较差,因而使其应用受到了较大的限制。随着光
4、学等性能产生重要影响,为替代工程陶瓷的应用纳米技术的广泛应用,纳米陶瓷随之产生,希望以开拓了新领域。此来克服陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有象金属似柔111 纳米陶瓷粉体韧性和可加工性。英国材料学家Cahn指出,纳米纳米陶瓷粉体是介于固体与分子之间的具有纳陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。米数量级(1～100nm)尺寸的亚稳态中间物质。随着粉体的超细化,其表面电子结构和晶体结构发1 纳米技术与纳米陶瓷生变化,产生了块状材料所不具有的特殊的效应。利用纳米技术开发的纳米陶瓷材料是指在陶瓷具体地说纳米粉体材料具有以下的优良性能:极小作者简介:孙尧,男,1975年生,硕士,研究方向为高技术与
5、管理。第7期孙尧等:纳米陶瓷及其应用前景·7·的粒径、大的比表面积和高的化学性能,可以显著温度提高,增加了物质扩散率,也就增加了孔隙消降低材料的烧结致密化程度、节能能源;使陶瓷材除的速率,但在烧结温度下,纳米颗粒以较快的速料的组成结构致密化、均匀化,改善陶瓷材料的性率粗化,制成块状纳米陶瓷材料。能,提高其使用可靠性;可以从纳米材料的结构层113 纳米陶瓷的特性次(1～100nm)上控制材料的成分和结构,有利90年代初,日本Niihara首次报道了以纳米尺于充分发挥陶瓷材料的潜在性能。另外,由于陶瓷寸的碳化硅颗粒为第二相的纳米复相陶瓷,具有很粉料的颗粒大小决定了陶瓷材料的微观
6、结构和宏观高的力学性能。纳米颗粒Si3N4、SiC超细微粉分性能。如果粉料的颗粒堆积均匀,烧成收缩一致且布在材料的内部晶粒内,增强了晶界强度,提高了晶粒均匀长大,那么颗粒越小产生的缺陷越小,所材料的力学性能,易碎的陶瓷可以变成富有韧性的制备的材料有强度就相应越高,这就可能出现一些特殊材料。大颗粒材料所不具备的独特性能。纳米陶瓷的特性主要在于力学性能方面,包括112 纳米陶瓷的制备纳米陶瓷材料的硬度,断裂韧度和低温延展性等。纳米陶瓷的制备工艺主要包括纳米粉体的制纳米级陶瓷复合材料的力学性能,特别是在高温下备、成型和烧结。目前世界上对纳米陶瓷粉体的制使硬度、强度得以较大的提高。
7、有关研究表明,纳备方法多种多样,但应用较广且方法较成熟的主要米陶瓷具有在较低温度下烧结就能达到致密化的优有气相合成和凝聚相合成2种,再加上一些其它方越性,而且纳米陶瓷出现将有助于解决陶瓷的强化法。和增韧问题。在室温压缩时,纳米颗粒已有很好的气相合成:主要有气相高温裂解法、喷雾转化结合,高于500℃很快致密化,而晶粒大小只有稍法和化学气相合成法,这些方法较具实用性。化学许的增加,所得的硬度和断裂韧度值更好,而烧结气相合成法可以认为是惰性气体凝聚法的一种变温度却要比工程陶瓷低400～600℃,且烧结不需型,它既可制备纳
