工程陶瓷材料在航天航空、电子信息、新能源和节能环保领域的应用

日期：2021-04-12 浏览次数：次

工(gong)程(cheng)陶瓷(ci)(特种陶瓷、先进陶瓷)除在机械、化工、冶金等传统产业中作为耐高温、耐磨、耐腐蚀材料应用外，在战略性新兴产业领域如航天航空领域、电子信息领域、新能源领域、节能环保领域也正获得越来越广泛的应用。

一、陶瓷材料(liao)在(zai)航(hang)天航(hang)空领域的应用(yong)

航天航空领域用材料(liao)大(da)多在(zai)超高(gao)温、高(gao)真空、强辐照等(deng)极端苛刻环境中使(shi)用，要求(qiu)材料(liao)具(ju)有(you)高(gao)比(bi)(bi)强、高(gao)比(bi)(bi)模(mo)、耐(nai)高(gao)温、抗(kang)烧蚀等(deng)特(te)性。虽然(ran)航天航空领域的(de)市场规模(mo)有(you)限，但其对材料(liao)性能的(de)高(gao)要求(qiu)有(you)力推(tui)动(dong)了(le)工程陶瓷研(yan)制水平的(de)提高(gao)和技(ji)术进(jin)步。

1、陶瓷基复合材料用于航天(tian)器外壳

碳(tan)纤(xian)维或碳(tan)化硅等陶瓷(ci)纤(xian)维增强陶瓷(ci)基复合材料已成为制造航天(tian)器外壳和火(huo)箭喷嘴（推力(li)室(shi)）等不可或缺(que)的材料。

（陶瓷材料在极端条件(jian)下应用(yong)优势特别(bie)明显）

2、HfB2、ZrB2、ZrC等用(yong)于超高温(wen)陶瓷涂层(ceng)

随着超高声(sheng)速飞(fei)行器的发展，对其表面抗烧蚀和抗大气冲刷的要(yao)求也(ye)越来越高，HfB2、ZrB2、ZrC等超高温陶瓷作为高温涂层材料对提升飞行器表面的抗烧蚀和抗冲刷能力有着不可替代的作用。

3、氮(dan)化物复(fu)合材料(liao)用于高温透波材料(liao)

氮化硅、氮化硼等氮化物(wu)陶瓷具有(you)耐(nai)高(gao)(gao)温(wen)、介(jie)电常(chang)数和介(jie)电损耗低、抗蠕变和抗氧化等优异性能，可用(yong)(yong)作新(xin)一代透波(bo)(bo)材(cai)(cai)料，但很难在(zai)超(chao)高(gao)(gao)音速(su)飞行器(qi)天线罩工作的(de)(de)苛(ke)刻环(huan)境下使用(yong)(yong)，因此氮化物(wu)复合材(cai)(cai)料将成为高(gao)(gao)温(wen)透波(bo)(bo)材(cai)(cai)料的(de)(de)发展方(fang)向。六方(fang)氮化硼陶瓷的(de)(de)导热性好、微波(bo)(bo)穿透能力强，可用(yong)(yong)作雷达窗口材(cai)(cai)料，同时其密度较小，可用(yong)(yong)作飞行器(qi)的(de)(de)高(gao)(gao)温(wen)结构(gou)材(cai)(cai)料。

二(er)、陶瓷材料在电子信(xin)息(xi)领域的应用

1、陶(tao)瓷(ci)电路基板(ban)陶(tao)瓷(ci)材料

工程陶瓷对电子(zi)信息领域的技术进(jin)步起着至关(guan)重要的作用(yong)，氮化铝(lv)、氧(yang)化铝(lv)、蓝宝石(shi)基片在高集成度(du)的电路板上应用(yong)越(yue)来越(yue)广泛(fan)。

2、宽禁带半(ban)导体材料(liao)陶(tao)瓷(ci)材料(liao)

碳化硅等(deng)宽禁带半导体材(cai)料的(de)发(fa)展可(ke)大幅提高原有硅集(ji)(ji)成(cheng)电(dian)路的(de)性能，对大功率和(he)高密度用集(ji)(ji)成(cheng)电(dian)路芯(xin)片的(de)发(fa)展至关(guan)重要。

3、光钎及其连(lian)接器上的陶瓷材(cai)料

作为网络(luo)信(xin)息传输的光纤(xian)及其(qi)连接器分别由高纯石(shi)英(ying)玻璃纤(xian)维和(he)氧化锆(gao)陶瓷制造。

4、激光发光晶(jing)体

固体激光(guang)(guang)器的发(fa)光(guang)(guang)晶体材料(liao)主要(yao)是(shi)红宝石或钇铝(lv)石榴石；

5、相(xiang)机上的压电陶瓷

照相机的自动对焦系统少不了压电(dian)陶瓷；

6、电子产品外壳材料

智能手机和手表的(de)外壳也越来越多地选(xuan)用(yong)表面光洁且(qie)耐磨性好的(de)氧化锆陶(tao)瓷(ci)。

（氧化锆表(biao)(biao)(biao)盘用于高端(duan)手表(biao)(biao)(biao)表(biao)(biao)(biao)盘）

三、陶(tao)瓷材料在新(xin)能源(yuan)领域的应用

1、锂电池正(zheng)负极材(cai)料

工程陶瓷(ci)在新能源领域的(de)应用范围更是广阔。人们(men)所(suo)熟(shu)悉的(de)锂离子电池，其正极材(cai)料都是LiCoO2、LiMnO2、Li(Co，Ni，Mn)O2、LiFePO4等陶瓷材料，而作为负极材料的碳材料也有被陶瓷取代的趋势。

2、高温(wen)燃(ran)料(liao)电池的隔膜材(cai)料(liao)为氧化锆陶(tao)瓷；

3、集热(re)式太阳能热(re)发电的光吸收(shou)和热(re)传导材料为碳化硅(gui)陶瓷(ci)；

4、核能发电用反应(ying)堆的中子吸(xi)收剂为碳化硼(peng)等含(han)硼(peng)陶瓷(ci)；

5、碳(tan)化(hua)物(wu)涂(tu)层及氮化(hua)物(wu)和碳(tan)化(hua)物(wu)复合涂(tu)层可用做核聚变(bian)堆(dui)中的抗氚涂层；

6、风力发电的电(dian)机轴(zhou)承也采用高可靠免维护的氮化(hua)硅陶瓷轴(zhou)承；

7、氮(dan)化硼晶体经掺(chan)杂后可(ke)实现紫外(wai)发(fa)光(guang)，能用于制(zhi)备紫外(wai)半(ban)导体激光(guang)器(qi)，而硅(gui)基氮化硼薄膜具有(you)光(guang)电效应，可(ke)用于制(zhi)备光电池。

随(sui)着新能(neng)源技术的进(jin)一(yi)步发展(zhan)，工程(cheng)陶(tao)瓷在该(gai)领域的应用也将进(jin)一(yi)步拓展(zhan)。

四、陶瓷(ci)材料节(jie)能环保领域(yu)的应(ying)用

工程(cheng)陶(tao)瓷(ci)在(zai)节(jie)能环保(bao)领(ling)域(yu)的应用(yong)非(fei)常广泛，这也是工程(cheng)陶(tao)瓷(ci)产业发展的重点方向。

1、高气孔率(lv)陶瓷材料用于(yu)隔热保温材料

具有高(gao)闭口(kou)气孔(kong)率的轻质隔热(re)保(bao)温材料(liao)（如氧(yang)(yang)化(hua)铝空(kong)心球、泡沫陶瓷制品等(deng)）和(he)耐高(gao)温的氧(yang)(yang)化(hua)铝纤维或莫(mo)来石多晶棉等(deng)可作为隔热(re)保(bao)温材料(liao)在1000～1700℃的高温下使用，有效节约了能源。此外，陶瓷材料通常具有较高的辐射系数，作为工业炉的内衬材料可促进辐射传热，升温速率更快并使炉内温度均匀；氮化钛薄膜具有低辐射性能，在可见光区具有较高的透射率，在近红外光区具有一定的反射性，是一种高效的节能薄膜。

2、高开口(kou)气孔(kong)率的陶瓷膜(mo)用(yong)于(yu)烟(yan)气分(fen)离及废水处理

具有高开口气孔率的陶瓷膜可实现(xian)高温烟气和(he)工业含(han)尘气体的气－固分(fen)离，能有效(xiao)去除粒径小于等(deng)于2.5μm的颗粒物及更细小的粉尘，且反冲再生效果好；陶瓷的使用温度可达1400℃以上，能耐各种酸碱和腐蚀性气体的侵蚀，使用寿命长。在工业废水和城镇饮用水处理方面，陶瓷膜也因具有耐腐蚀、可再生和使用寿命长等更优异的性能，正逐步取代高分子膜材料而获得越来越广阔的应用。