什么是先进陶瓷？
在原料、工艺方面有别于传统陶瓷，通常采用高纯、超细原料，通过组成和结构设计并采用精确的化学计量和新型制备技术制成性能优异的陶瓷材料。
陶瓷分为四种类别：材料科学技术（一级学科），无机非金属材料（二级学科），陶瓷（三级学科），先进陶瓷（四级学科）。
新兴行业的发展对材料提出了更高的要求，先进陶瓷作为新材料的一个重要组成部分，其在国民经济中发挥着越来越重要的作用。
一、先进陶瓷简介
陶瓷在人类生活和社会建设中是不可缺少的材料，它和金属材料、高分子材料并列为当代“三大固体材料”。按原料将陶瓷分为传统陶瓷和先进陶瓷。
1、传统陶瓷以天然矿物为原料，主要是天然硅酸盐矿物。
2、先进陶瓷是采用高纯度、超细人工合成或精选的无机化合物为原料，具有精确的化学组成、精密的制造加工技术和结构设计，并具有优异特性的陶瓷。
先进陶瓷的生产主要分为：粉体制备、坯体成型、坯体烧结、精加工。
陶瓷粉体的制备技术：固相反应法、液相反应法、气相反应法。
先进陶瓷的成型技术：干法压制成型、塑性成型、浆料成型、固体无模成型。
先进陶瓷的烧结技术：常压烧结、无压烧结、热等静压烧结、气氛烧结、真空烧结以及热压烧结。
二、先进陶瓷分类
1、 按化学成分分为：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷。
2、 按性能和用途分为：功结构陶瓷和功能陶瓷。
A 结构陶瓷
结构陶瓷的定义：以强度、刚性、韧性、耐磨性、硬度、疲劳强度等力学性能为特征的材料。
结构陶瓷的种类：高温高强陶瓷、模具陶瓷、耐磨陶瓷、特种耐火陶瓷等。
结构陶瓷的用途：发动机、热交换器、密封件、切削刀具、防弹装甲等。
结构陶瓷的特性：优良的力学性能，热学性能、化学能。
B 功能陶瓷
功能陶瓷的定义：以声、光、电、磁、热等物理性能为特征。
功能陶瓷的种类：电子陶瓷、敏感陶瓷、生物陶瓷、超导陶瓷等。
功能陶瓷的用途：微电子、信息、自动控制和智能机械、生物功能。
功能陶瓷的特性：具备特殊性能并行使特殊功能。
三、国外先进陶瓷发展
鉴于先进陶瓷在工业发展中的特殊地位，欧美日等发达国家均投入巨资制订研究计划来促进其发展。目前世界先进陶瓷发展处于领先地位的有美国、日本、欧盟、俄罗斯等。
美国
发展重点：高温结构陶瓷
（1）资助纳米陶瓷涂层、生物医学陶瓷和光电陶瓷的研究、产业化。
（2）在航空航天、核能等领域的应用处于领先地位。
（3）2000年，实施为期20年的美国先进陶瓷发展计划，到2020年，先进陶瓷成为一种经济适用的首选材料，应用于节能环保、新一代信息技术、生物医药、高端装备制造、新能源和新能源汽车等战略性新兴产业中。
日本
发展重点：功能陶瓷
（1）在泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、陶瓷部件、高性能陶瓷电池、陶瓷发动机等研发上处于领先地位。
（2）占世界先进陶瓷约一半的市场份额。
（3）在先进陶瓷材料的制备、产业化、民用领域方面占据领先地位。
（4）近年来，日本将先进陶瓷作为战略性产业，将先进陶瓷看作是决定未来国际竟争力的高科技产业，不断加大投资力度。
欧盟
发展重点：功能陶瓷、高温结构陶瓷
（1）在部分细分应用领域和机械装备领域处于领先地位。
（2）目前研究的重点为发电设备中应用的新型材料技术，如陶瓷活塞盖、排气管里衬、涡轮增压转子及燃气轮转子等。
俄罗斯、乌克兰
（1）俄罗斯、乌克兰在结构陶瓷和陶瓷基复合材料方面实力雄厚。
（2）在结构陶瓷和陶瓷基复合材料方面，不但在实验室研制成功，而且已开发成有明确应用目的的制品，相当一 部分已投入商业生产。
四、国内先进陶瓷发展
20世纪50年代开始先进陶瓷的研究。
70年代后重视先进陶瓷材料研究，取得一系列创意性成果：研制出纤维补强复相陶瓷。
在纳米陶瓷粉体的制备与团聚方面的研究，以及纳米陶瓷固相烧结理论等方面均有国际一流的创新成果。
1995年后进入高速发展时期，2015年总产值超450亿元，其中70%来自功能陶瓷。
如丁鼎陶瓷等等企业在先进陶瓷行业中占据主流地位，其业务涵盖陶瓷劈刀、5G介质滤波器、陶瓷喷嘴、氧化锆、氧化铝、钨合金等材料系统，适用于5G基站、工业零配件、核心配件、精密结构件、手表表环、饰品、雾化芯、转轴、陶瓷散件、套管、针规、纺织工业结构件等诸多领域。大型企业如微软、华为、苹果、中国移动等都成为了丁鼎陶瓷的合作伙伴，可谓用途广泛。陶瓷因其质地温润圆滑、硬度大、可塑性强、绝缘、可配磁性等等特质，成为工业精密结构件的重要选择。
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近几年，我国对于先进陶瓷的研究也是不断地注入财力和物力，但是其总体水平和发达国家，尤其是美日欧等还存在着一定的差距。主要表现在：技术及新产品工程转化极度匮乏；高端粉体制备及分散技术远远落后；制造装备加工技术落后。
根据世界先进陶瓷发展趋势和应用领域的发展情况，预计未来几年高端陶瓷粉体、电子陶瓷、生物陶瓷、节能环保、新能源领域用陶瓷和航空航天用陶瓷等几个方向发展增速较快。
国内在研发与产能和良品率均达到一定级别的企业可谓凤毛麟角，极高的行业门槛和工艺追求，确保了该行业精英企业的绝对优势，在工艺与技术越来越精良的情况下，随着技术的不断堆磊，国内多数大型企业采购订单如今倾向于国内化，这也是进一步刺激国内市场经济，助推国内陶瓷产业企业追求甚至超越国外陶瓷先进企业的水平，为国家振兴与经济发展提供了巨大的推力，是我国大型企业应有的价值典范标杆。
以丁鼎陶瓷打头的国内先进陶瓷制造者们，作为此次5G基站兴建行业滤波器的制造商，以及行业先进陶瓷的生产研发机构，既是社会的生产建设者，也是振兴中华的首批重要工业担当。
先进陶瓷按种类可分为具有高强度,高硬度,耐高温,耐腐蚀,抗氧化等特点的结构陶瓷,以及具有电气性能,磁性,生物特性,热敏性和光学特性等特点的功能陶瓷.先进陶瓷广泛应用于高温,腐蚀,电子,光学领域,作为一种新兴材料,以其优异的性能在材料领域独树一帜,受到人们的高度重视,在未来的社会中将发挥重要的作用.
功能陶瓷的品种繁多，包括铁电陶瓷、压电陶瓷、电解质陶瓷、半导体陶瓷、导电陶瓷、电致伸缩陶瓷，热释电陶瓷、气敏陶瓷、热敏陶瓷、电光陶瓷、光学陶瓷、红外线透射陶瓷、磁性陶瓷、超导陶瓷，以及具有抗杀菌作用的医用陶瓷等。
举例：湿热光电敏感陶瓷，如热敏陶瓷和光敏陶瓷，半导体陶瓷、绝缘陶瓷、介电陶瓷、发光陶瓷、感光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶瓷、催化陶瓷。
又可将它们分为工程结构陶瓷和功能陶瓷两类。
在工程结构上使用的陶瓷称为工程陶瓷，它主要在高温下使用，也称高温结构陶瓷。这类陶瓷以氧化铝为主要原料，具有在高温下强度高、硬度大、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损、耐烧蚀等优点，在空气中可以耐受1980℃的高温，是空间技术、军事技术、原子能、业及化工设备等领域中的重要材料。工程陶瓷有许多种类，但目前世界上研究最多，认为最有发展前途的是氯化硅、碳化硅和增韧氧化物三类材料。
压电陶瓷是一种能将压力转变为电能的功能陶瓷，哪怕是像声波震动产生的微小的压力也能够使它们发生形变，从而使陶瓷表面带电。用压电陶瓷柱代替普通火石制成的气体电子打火机，能够连续打火几万次。
透明陶瓷的主要成分有氧化镁、氧化钙、氟化钙等。透明陶瓷不但能透过光线，还具有很高的机械强度和硬度。透明陶瓷是一种很好的透明防弹材料，还可以用来制造车床上的高速切削刀、喷气发动机的零件和坦克观察窗等，甚至可以代替不锈钢。
氮化硅高强度陶瓷以强度高著称，可用于制造燃气轮机的燃烧器、叶片、涡轮等。
精密陶瓷氨化硅代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高工件温度，从而提高热效率，降低燃料消耗，节约能源，减少发动机的体积和重量，而且又代替了如镍、铬、钠等重要金属材料，所以，被人们认为是对发动机的一场革命。氮化硅可用多种方法制备，工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1600K反应后获得：
3Si+2N2 =Si3N4（条件1600K）
也可用化学气相沉积法，使SiCl4和N2在H2气氛保护下反应，产物Si3N4积在石墨基体上，形成一层致密的Si3N4层。此法得到的氮化硅纯度较高，其反应如下：
SiCl4+2N2+6H2→Si3N4+12HCl
氮化硅、碳化硅等新型陶瓷还可用来制造发动机的叶片、切削刀具、机械密封件、轴承、火箭喷嘴、炉子管道等，具有非常广泛的用途。
利用陶瓷对声、光、电、磁、热等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料称为功能陶瓷。功能陶瓷种类繁多，用途各异。例如，根据陶瓷电学性质的差异可制成导电陶瓷、半导体陶瓷、介电陶瓷、绝缘陶瓷等电子材料，用于制作电容器、电阻器、电子工业中的高温高频器件，变压器等形形色色的电子零件。利用陶瓷的光学性能可制造固体激光材料、光导纤维、光储存材料及各种陶瓷传感器。此外，陶瓷还用作压电材料、磁性材料、基底材料等。总之，新型陶瓷材料几乎遍及现代科技的每一个领域，应用前景十分广阔。
其他功能陶瓷
此外，还有半导体陶瓷、绝缘陶瓷、介电陶瓷、发光陶瓷、感光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶瓷、催化陶瓷、特种功能薄膜等，在自动控制、仪器仪表、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、精密机械、航空航天、国防等部门均发挥着重要作用。
在奇妙的材料世界里还有许多未知的现象有待于我们去探究，相信随着科学技术的进一步发展，人类也必然会发掘出功能材料的新功能，并将其派上新用场。
新型功能陶瓷材料是电子信息、集成电路、移动通信、能源技术和国防军工等现代高新技术领域的重要基础材料.功能陶瓷及其新型电子元器件对信息产业的发展和综合国力的增强具有重要的战略意义.
半导体陶瓷
半导体陶瓷是指采用陶瓷工艺成型的多晶陶瓷材料.与多晶半导体不同的是,半导体陶瓷存在大量晶界,晶粒的半导体化是在烧结工艺过程中完成的,因此具有丰富的材料微结构状态和多样工艺条件,特别适用于作为敏感材料.除半导体晶界陶瓷电容器外,目前已使用的敏感材料,主要有热敏材料、电压敏材料、光敏材料、气敏材料、湿敏材料等.
磁性陶瓷材料
磁性陶瓷主要是指铁氧体陶瓷,铁氧体是以氧化铁和其他铁族或稀土族氧化物为主要成分的复合氧化物.铁氧体多属半导体,电阻率远大于一般金属磁性材料,具有涡流损失小的优点,在高频和微波技术领域,如雷达技术、通信技术、空间技术、电子计算机等方面都到了广泛的应用.
高温超导陶瓷
高温超导陶瓷指相对金属而言具有较高超导温度的功能陶瓷材料.从20世纪80年代对超导陶瓷的研究有重大突破以来,对高温超导陶瓷材料的研究及应用倍受关注.近十几年以来,我国在这方面的研究一直处于世界先进水平.目前高温超导材料的应用正朝着大电流应用、电子学应用、抗磁性等方面发展.
绝缘陶瓷
绝缘陶瓷是指在电子设备中作为安装、固定、支撑、保护、绝缘、隔离及连接各种无线电元件及器件的陶瓷材料.绝缘陶瓷要求具有体积电阻率高、介电系数小、损耗因子低、介电强度高、耐腐蚀和机械性能好等特性.
绝缘陶瓷被广泛应用在电路基板、封装、高频绝缘瓷等行业,主要器件有绝缘子、火花塞、电阻器基体材料和集成电路基片等.
介电陶瓷
介电陶瓷又称电介质陶瓷,是指在电场作用下具有极化能力,且能在体内长期建立起电场的功能陶瓷.介电陶瓷具有绝缘电阻高、耐压高、介电常数小、介电损耗低、机械强度高以及化学稳定好的特点,主要用于电容器和微波电路元件.
介电陶瓷包括铁电介质陶瓷、半导体介质陶瓷、高频介质陶瓷和微波介质陶瓷等陶瓷介质材料.
纳米功能陶瓷
纳米功能陶瓷是应用于空气净化及水处理等具有抗菌、活化、吸附、过滤等功能的新型功能陶瓷,具有远红外释放功能、负离子释放功能、光催化抗菌功能、除臭、吸附、过滤功能、矿化功能.
压电陶瓷
压电陶瓷是指把氧化物混合(氧化锆、氧化铅、氧化钛等)高温烧结、固相反应后而成的多晶体,并通过直流高压极化处理使其具有压电效应的铁电陶瓷的统称,是一种能将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料.由于具有较好的力学性能和稳定的压电性能,压电陶瓷作为一种重要的力、热、电、光敏感功能材料,已经在传感器、超声换能器、微位移器和其它电子元器件等方面得到了广泛的应用.
常用的压电元件有传感器、气体点火器、报警器、音响设备、医疗诊断设备及通讯等.通常的压电材料是PZT,新型压电陶瓷材料主要有:高灵敏、高稳定压电陶瓷材料、电致伸缩陶瓷材料、热释电陶瓷材料等.
透明功能陶瓷
透明功能陶瓷材料是在光学上透明的功能材料,它除了具有一般铁电陶瓷所有的基本特性以外,还具有优异的电光效应.通过组分的控制可呈现电控双折射效应、电控光散射效应、电控表面畸变效应、电致伸缩效应、热释电效应、光致伏特效应以及光致伸缩效应等.
透明陶瓷可以被制成各种用途的电-光、电-机军民两用器件:光通信用的光开关、光衰减器、光隔离器、光学存储、显示器、实时显示组页器、光纤对接、光纤熔接以及光衰减器等方面应用的微位移驱动器、光强传感器、光驱动器等.
随着材料科学的迅速发展,功能陶瓷材料的各种新性能、新应用不断被人们所认识,功能陶瓷已在能源开发、空间技术、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等领域得到广泛应用.功能陶瓷也朝着高性能、高可靠性、多功能、微型化和集成化的方向发展.
