纳米陶瓷材料的概论(共享).doc

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1、纳米陶瓷材料的概论摘要由于硬度高、耐高温、耐磨损、质量轻和导热性好，陶瓷材料是现代工业三大基本材料Z—，但其脆性大、韧性小而限制了在一些特殊领域的应用。纳米材料及技术运用到陶瓷材料屮极大地改善了它的应用性能，对材料的电学、热学、磁学、光学性质产生重要影响，为材料的利用开拓了一个崭新的领域。本文介绍了纳米技术和陶瓷材料结合形成的纳米陶瓷材料的发展历程、性能和种类，以及制备方法、应用和国内研究现状。关键词：陶瓷纳米材料纳米陶瓷材料性能制备方法应用现状AbstractSincehardness,hightemperature

2、,wear-resistant,lightweightandgoodthermalconductivity,theceramicmaterialisoneofthreebasicmaterialsinmodernindustry,butitsbrittleness,toughnesssmallandlimitedinsomespecialareasofapplication.Nano-materialsandtechnologyappliedtoceramicmaterialshasgreatlyimprovedthe

3、performanceofitsapplication,thematerialoftheelectrical,thermal,magnetic,opticalpropertieshaveimportantimplicationsfortheuseofmaterialsopensupanewfrontier.Thispaperintroducesnanotechnologyandnano-ceramicmaterialtoformceramicmaterialsdevelopmentprocess,performance

4、andtypesofpreparationmethods,applicationanddomesticresearch.Keyword：ceramicnano-materialsnano-materialsceramicspreparationmethodapplicationstatus.刖吞陶瓷是人类最早使用的材料之一，在人类发展史上起着重要的作用。但是,由于传统的陶瓷材料脆性大，韧性和强度较差、可靠性低，使陶瓷材料的应用领域受到较人限制。随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生。所谓纳米陶瓷,是指陶瓷材料的显微结

5、构屮，晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸都是在纳米级的水平上。纳米陶瓷复合材料通过有效的分散、复合而使异质纳米颗粒均匀弥散地保留于陶瓷基质结构屮，这大大改善了陶瓷材料的韧性、耐磨性和高温力学性能。纳米陶瓷材料不仅能在低温条件象金属材料那样可任意弯曲而不产生裂纹，而且能够象金属材料那样进行机械切削加工甚至可以做成陶瓷弹簧。纳米陶瓷材料的这些优良力学性能，使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等多方而得到广泛应用并在许多超高温、强腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作用。纳米陶瓷在人工关节、人工骨、人工齿

6、以及牙种植体、耳听骨修饰体等人工器官制造及临床应用领域有广阔的应用前景。此外，纳米陶瓷的高磁化率、高矫顽率、低饱和磁矩、低磁耗，特别是光吸收效应都将成为材料开拓应用的新领域，是当今材料科学研究的热点。1•陶瓷的发展历程屮国的陶器可追溯到9000年前，瓷器也早在4000年前出现。最初利用火锻烧粘土制成陶器，经历了漫长的发展，陶瓷质量有了很大提高。后来提高燃烧温度的技术出现，发现高温烧制的陶器，由于局部熔化而变得更加致密坚硬，完全改变了陶器多孔、透水的缺点。以粘土、石英、长石等矿物原料烧制而成的瓷器登上了历史舞台。新型陶瓷

7、诞生于20世纪二三十年代，科学技术高速发展，对材料提出了更高的要求。在传统陶瓷基础上，一些强度高、性能好的新型陶瓷不断涌现。它们的玻璃相含量都低于传统陶瓷。纳米陶瓷的研究始于80年代屮期。所谓纳米陶瓷是指陶瓷材料的显微结构屮。晶粒、晶界以及它们之间的结合都处于纳米尺寸水平。包括晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸都是纳米级。由于纳米陶瓷的晶粒细化,晶界数量大幅度增加，可使材料的韧性和塑性大为提高，并对材料的电学、热学、磁学、光学等性能产生重要的影响。2.纳米材料的定义及其特性纳米科学技术是指在纳米尺寸范围

8、认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创造新物质。2.1表面效应纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。由于纳米粒子表面原子数增多，带来表面原子配位数不足，使之具有很高的表面化学活性。2.2尺寸效应颗粒尺寸变小引起的宏观物理性质的变化称为尺寸效应。随着纳米微粒尺寸