中國粉體網訊  先進陶瓷是采用高度精選或合成的原料，具有精確控制的化學組成，按照便于控制的制造技術加工、便于進行結構設計，并且有優異特性的陶瓷。由于其特定的精細結構和其高強、高硬、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、導電、絕緣、磁性、透光、半導體以及壓電、鐵電、聲光、超導、生物相容等一系列優良性能，被廣泛應用于國防、化工、冶金、電子、機械、航空、航天、生物醫學等國民經濟的各個領域。目前，全球范圍內先進陶瓷技術快速進步、應用領域不斷拓寬及市場穩定增長的發展趨勢較明顯。

1 國外先進陶瓷的發展現狀

美國：重點發展高溫結構陶瓷，目前在航天技術、航空器、核工程、汽車、醫療設備及機械動力等領域處于大范圍使用階段。從2000年開始，美國先進陶瓷協會和美國國家能源部聯合資助并實施了為期20年的美國先進陶瓷發展計劃，預期目標是：到2020年，先進陶瓷以其優越的高溫性能、可靠性以及其他獨特性能，成為一種經濟適用的首選材料，并廣泛應用于節能環保、新一代信息技術、生物醫藥、高端裝備制造、新能源和新能源汽車等戰略性新興產業中，需求者根據應用要求可以選擇使用具有優越性價比的先進陶瓷產品。美國國家航空和宇航局（NASA）在結構陶瓷的開發和加工技術方面實施了大規模的研究與發展計劃，重點對航空發動機、民用熱機中的關鍵閉環實現陶瓷替代，同時對納米陶瓷涂層、生物醫學陶瓷和光電陶瓷的研究、產業化進行資助。

日本：近年來，日本將先進陶瓷作為戰略性產業，將其看作是決定未來國際競爭力的高科技產業，不斷加大投資力度。在電子陶瓷、光導纖維、高韌性陶瓷等先進陶瓷材料方面，日本均處于領先地位。日本生產的先進陶瓷敏感元件已占據國際市場主要份額，包括熱敏、壓敏、磁敏、氣敏、光敏等在內的各種先進陶瓷產品壟斷著大部分市場；在泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、塑膠復合陶瓷以及各種先進陶瓷材料與陶瓷部件研發，高性能陶瓷電池、陶瓷發動機等研發開發方面，均處于領先地位。

歐盟：歐盟各國以功能陶瓷和高溫結構陶瓷為主要研究對象，目前研究的重點為發電設備中應用的新型材料技術，如陶瓷活塞蓋、排氣管里襯、渦輪增壓轉子及燃氣輪轉子等。此外，歐盟部分國家在先進陶瓷機械、裝備方面優勢明顯。

2 先進陶瓷材料的應用趨勢

1）高端陶瓷粉體技術

配方、配料是制造先進陶瓷主要的核心技術之一，也是先進陶瓷產業發展的關鍵。目前我國對陶瓷粉料的制備還未引起足夠的重視，多種陶瓷粉料尚無專業化生產企業，例如：高純氧化鋁粉，日本企業99.99%氧化鋁粉燒結溫度只需1300℃，而國內需要到1600℃以上；高純氮化硅粉仍受到日本UBE和德國H.C.Stark的限制，國內企業在粉料質量上仍存在較大的波動。同時，粉體的高效分散技術也與發達國家存在較大差距。在國內企業發展高端陶瓷粉體制備技術和能力后，替代國外企業潛力巨大。

2）結構陶瓷

結構陶瓷主要材料有氮化硅、碳化硅、二氧化鋯、碳化硼、二硼化鈦、氧化鋁和賽隆等。其優異的特性表現為高強度、高硬度、高的彈性模量、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震等，因而在許多場合逐漸取代昂貴的超高合金鋼或被應用到金屬材料根本無法勝任的場合，如發動機氣缸套、軸瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。

3）電子陶瓷

電子陶瓷是先進陶瓷中較為成熟的技術產品，大約占先進陶瓷市場份額的65％。主要用于芯片、電容、集成電路封裝、傳感器、絕緣體、鐵磁體、壓電陶瓷、半導體、超導等。主要材料有鈦酸鋇、氧化鋅、鈦鋯酸鉛、鈮酸鋰、氮化鋁、二氧化鋯和氧化鋁等。隨著信息化產業、電子消費產業的快速發展，工業用電子產品、消費電子產品將保持快速發展趨勢，對電子陶瓷的需求巨大，預計到2020年全球電子陶瓷需求將突破400億美元。

（來源：日本礙子）

4）生物陶瓷

生物陶瓷除用于測量、診斷、治療外，主要是作為生物硬組織的代用材料，可應用在骨科、整形外科、口腔外科、心血管外科、眼科、耳喉鼻科及普通外科等各個方面。生物醫用材料目前已成為各國科學家競相研究和開發的熱點，國內生物醫學材料和制品70～80%依賴進口，并基本屬于仿制，我國的生物醫用材料在全球的市場份額僅占2%，產品技術水平大多處于初級階段。伴隨社會人口老齡化，到2020年，我國將大約需要人工關節80萬套/年、血管支架160萬個/年、眼內人工晶體140萬個/年，對生物陶瓷材料需求將大幅增加。

（來源：國瓷材料）

5）節能環保和新能源領域用先進陶瓷

隨著經濟高速發展、能源需求迅速增加，工業及生活廢棄物巨量產生，能源節約和環境保護已經成為國際社會日益關心的重大問題。在能源匱乏和環境惡化日益嚴重的情況下，先進、高效節能環保技術得以實現的節能蓄熱式熱力垃圾焚燒爐和冶煉行業節能蓄熱室用蜂窩陶瓷、熱氣體凈化領域和水處理領域用的陶瓷膜及裝備、特高壓交流輸電技術與裝備用的系列超/特高壓懸式瓷絕緣子、蓄熱換熱用的碳化硅陶瓷部件、光伏產業用系列陶瓷制品都將會獲得難得的發展契機。

（來源：日本礙子）

6）航空航天陶瓷

航空航天陶瓷應用主要涉及到直升機用防彈裝甲陶瓷、飛機剎車盤材料、衛星電池用陶瓷隔膜材料、紅外隱身/偽裝涂料、陶瓷軸承、導彈用陶瓷天線罩材料等。目前在航空航天中的應用研究主要集中在火箭噴嘴的耐熱材料，太空飛船的隔熱瓦，復合工程陶瓷材料以及宇宙飛船的觀察窗涂層等，尤其是對具有輕質耐熱耐燒蝕高熔點高強度的陶瓷纖維的研制開發較為關注。

（來源：網絡）

7）納米陶瓷

近年來納米陶瓷倍受人們關注。當所選用的原料以及成材后晶粒達到納米尺度時，將為陶瓷材料的制備科學、陶瓷學、陶瓷工藝以及最終的材料性能帶來突變，從而開拓陶瓷材料更廣泛的用途。目前制備的納米陶瓷粉體有：Al2O3、ZrO2、SiO2、Si2N、SiC、BaTiO3、TiO2等。納米陶瓷的研制，帶動了一些新的快速燒結設備的開發，如真空燒結工藝、微波燒結工藝和等離子燒結技術（SPS）等。

8）低膨脹陶瓷

熱膨脹系數絕對值小于２×10-6／℃的材料稱為低膨脹材料，膨脹系數接近于零的材料為超低膨脹材料。低膨脹陶瓷，特別是零膨脹陶瓷或負膨脹陶瓷，可作為發動機主件，航空材料葉片，爐具墊片，電路基片，天文鏡坯及天線罩，高溫觀察窗，精密計量等器件，載體及過濾器，核廢料固定化，封接材料等高技術材料。

小結

作為基礎原材料和核心部件的先進陶瓷，在國家大力發展戰略性新興產業的機遇中，將會迎來廣闊的應用和市場前景。

參考資料：

張偉儒等.先進陶瓷材料研究現狀及發展趨勢.中材高新材料股份有限公司

宋濤等.國內外先進陶瓷發展現狀及趨勢.山東工業陶瓷研究設計院有限公司

張文毓.先進陶瓷材料的研究與應用.中國船舶重工集團公司第七二五研究所

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