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纳米(mi)科技是21 世纪(ji)最重要的(de)(de)科学技术之(zhi)(zhi)一，其中应(ying)运而(er)生(sheng)的(de)(de)纳米(mi)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，因(yin)(yin)(yin)具有独特的(de)(de)性能(neng)而(er)被广泛使(shi)(shi)(shi)用(yong)。纳米(mi)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)不仅颠覆了(le)(le)(le)人(ren)们(men)提对材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)学的(de)(de)传(chuan)(chuan)统(tong)认识，重新定义(yi)了(le)(le)(le)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)结(jie)构(gou)，而(er)且(qie)为(wei)解(jie)决材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)领域的(de)(de)难点(dian)问题(ti)提供了(le)(le)(le)新思路。传(chuan)(chuan)统(tong)陶(tao)瓷(ci)(ci)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)由于(yu)质地较(jiao)脆，韧(ren)性、强(qiang)度较(jiao)差(cha)，因(yin)(yin)(yin)而(er)使(shi)(shi)(shi)其应(ying)用(yong)受到了(le)(le)(le)很大限(xian)制。但随着纳米(mi)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)开(kai)始运用(yong)在陶(tao)瓷(ci)(ci)中，极大地改善了(le)(le)(le)传(chuan)(chuan)统(tong)陶(tao)瓷(ci)(ci)的(de)(de)性能(neng)短板，使(shi)(shi)(shi)得陶(tao)瓷(ci)(ci)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)应(ying)用(yong)跨上了(le)(le)(le)一个新台(tai)阶。那么(me)(me)究竟是什(shen)么(me)(me)原因(yin)(yin)(yin)使(shi)(shi)(shi)得人(ren)们(men)开(kai)始追求(qiu)纳米(mi)陶(tao)瓷(ci)(ci)，它又与(yu)传(chuan)(chuan)统(tong)陶(tao)瓷(ci)(ci)有什(shen)么(me)(me)不同(tong)之(zhi)(zhi)处。

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一、什(shen)么(me)是(shi)纳米陶瓷

所(suo)谓(wei)纳米陶瓷(ci)，是指显微结构中的(de)物相具有纳(na)米级尺度的(de)陶(tao)瓷(ci)材料，也就是说晶(jing)粒尺寸(cun)、晶界宽度、第(di)二相(xiang)分布﹑缺(que)陷尺寸等都(dou)是在纳米(mi)量(liang)级的水平上。其尺寸的(de)纳米(mi)化大(da)大(da)提(ti)升了晶界数量，使(shi)材料的(de)超塑(su)性(xing)和(he)力学(xue)性(xing)能大(da)为提(ti)高(gao)，极(ji)为有效地(di)克服了传统陶瓷(ci)的(de)弊端。

二(er)、纳米陶瓷的分类(lei)

纳(na)米陶(tao)瓷(ci)材料(liao)依据性能可分为2大类型：一类是(shi)纳(na)米结(jie)构陶(tao)瓷(ci)，另一类是(shi)纳(na)米功能陶(tao)瓷(ci)。

纳米陶瓷分类

三、“纳米级”带(dai)来的优势

纳(na)米(mi)氧化物粉(fen)体(ti)(ti)是介于(yu)固(gu)体(ti)(ti)与分(fen)子(zi)(zi)之间的具有(you)纳(na)米(mi)尺寸(cun)（1～100 nm）的亚稳态中间物质。随着粉(fen)体(ti)(ti)的超细化，表面(mian)的电子(zi)(zi)结构和晶体(ti)(ti)结构发(fa)生变化，具有(you)表面(mian)效应(ying)、小尺寸(cun)效应(ying)、量子(zi)(zi)尺寸(cun)效应(ying)等(deng)特殊效应(ying)。因此，纳(na)米(mi)陶瓷(ci)粉(fen)体(ti)(ti)材料在电学(xue)(xue)、力学(xue)(xue)、磁学(xue)(xue)具有(you)优异(yi)的性能(neng)。

（1）力(li)学性(xing)能

因为(wei)纳米材(cai)料(liao)具有(you)(you)大的(de)(de)界(jie)(jie)面，界(jie)(jie)面的(de)(de)原子排列是相当(dang)混乱的(de)(de)，原子在外力变形的(de)(de)条(tiao)件下(xia)很容易(yi)迁(qian)移，因此表(biao)现出甚佳(jia)的(de)(de)韧性(xing)与一定的(de)(de)延展性(xing)，使陶瓷材(cai)料(liao)具有(you)(you)新奇的(de)(de)力学性(xing)质。

（2）超塑(su)性

超(chao)塑性是指在(zai)拉伸(shen)试(shi)验中，在(zai)一(yi)定(ding)的(de)应变(bian)速率下，材料会产生较(jiao)(jiao)大的(de)拉伸(shen)形变(bian)。普通(tong)陶瓷是一(yi)种脆性材料，在(zai)常(chang)温下没有超(chao)塑性，很难发生形变(bian)。而纳米陶瓷由于粒径(jing)较(jiao)(jiao)小，且(qie)界面(mian)的(de)原子排(pai)列较(jiao)(jiao)复杂、混乱，又含有众多的(de)不饱和键。原子在(zai)变(bian)形作用下很容易(yi)发生移动，因此表现(xian)出较(jiao)(jiao)好的(de)延展性和韧性。

（3）铁电性

陶瓷的(de)晶体尺(chi)(chi)寸(cun)直接影(ying)响其(qi)铁(tie)电(dian)性能(neng)(neng)。随(sui)着晶粒(li)尺(chi)(chi)寸(cun)的(de)降低，其(qi)铁(tie)电(dian)性能(neng)(neng)会(hui)逐(zhu)渐降低。当其(qi)尺(chi)(chi)寸(cun)小到一(yi)定值(zhi)时，材料的(de)整个铁(tie)电(dian)性能(neng)(neng)会(hui)消失。

（4）高的化学活性

纳(na)米材(cai)料(liao)(liao)固(gu)有的(de)(de)表(biao)面(mian)效(xiao)应使其表(biao)面(mian)原子存在(zai)许(xu)多(duo)悬空键，并且有不饱和(he)性质，具(ju)有很高(gao)的(de)(de)化(hua)学(xue)活性。这一特性可(ke)以增加(jia)该(gai)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)生物活性和(he)成骨诱导能(neng)力，实现植入材(cai)料(liao)(liao)在(zai)体内的(de)(de)早(zao)期固(gu)定。

四、“纳米级(ji)”陶瓷的应用

由于尺寸的(de)(de)纳(na)米(mi)化大(da)大(da)提升了(le)晶(jing)界数(shu)量，使(shi)材(cai)料的(de)(de)超(chao)塑性(xing)和力(li)学性(xing)能大(da)为(wei)提高，极为(wei)有(you)效(xiao)地克服了(le)传统陶瓷的(de)(de)弊端。同时，材(cai)料性(xing)质主要由原子的(de)(de)短程(cheng)序性(xing)决(jue)定，可望通过原子排列的(de)(de)变化而使(shi)材(cai)料具(ju)有(you)新的(de)(de)性(xing)能。纳(na)米(mi)颗粒与光子、电子或(huo)位错的(de)(de)相互作(zuo)用﹐能导致产生不寻(xun)常且有(you)用的(de)(de)光学、电子及(ji)磁(ci)、力(li)学等性(xing)能。这些，都(dou)为(wei)陶瓷产业带(dai)来了(le)更为(wei)广阔的(de)(de)应用未来。

（1）防护与涂层领域(yu)

现阶段，陶瓷的纳(na)米(mi)化最广泛的应用在涂层(ceng)与包(bao)覆(fu)(fu)材(cai)料方面。因(yin)为纳(na)米(mi)化陶瓷具有极小的热(re)导率(lv)和特殊(shu)的电(dian)磁(ci)性能，所以人们常通(tong)过一定(ding)的物理(li)和化学方法，将其均(jun)匀地包(bao)覆(fu)(fu)在物体表(biao)面，用作(zuo)隔热(re)、抗氧化、耐磨、生物、压电(dian)和吸波涂层(ceng)。如：

防护与涂(tu)层领(ling)域(yu)应用

喷陶瓷三槽分线轮(lun)拉(la)丝机(ji)导轮(lun) 图(tu)片来源(yuan)：泓智机(ji)械

（2）生物医学材料

随着人们对(dui)纳米陶瓷研究的(de)不断深入(ru)，其在生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)医学(xue)应(ying)用方面的(de)潜力得到(dao)了较大的(de)挖掘。要使生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)陶瓷契(qi)合某些特殊的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)理行为(wei)，必须(xu)满足以下(xia)要求：

（1）对生物体友好，无(wu)毒、无(wu)刺(ci)激(ji)、无(wu)致癌等效果(guo)；

（2）满(man)足一定的应(ying)力要(yao)求，能起到支(zhi)撑、摩擦等(deng)特殊(shu)作用；

（3）能与人体其(qi)他组织相互结合(he)。

纳米陶瓷(ci)材料极好地(di)满足(zu)了以上条件(jian)，这(zhei)为其(qi)在生物医学方面的发(fa)展奠(dian)定了基(ji)础(chu)。

生物医学材料方面应用

纳(na)米生(sheng)物陶瓷远红外临(lin)床应用 图(tu)片来(lai)源：网(wang)络

（3） 新型刀具

陶瓷刀具(ju)是(shi)现代(dai)结(jie)构陶瓷的(de)(de)(de)一个重要应用领域。陶瓷刀具(ju)不仅具(ju)有高硬度(du)、高耐磨性，同时(shi)在高温下仍保持(chi)优(you)良的(de)(de)(de)力学性能(neng)，成(cheng)为制造(zao)切削刀具(ju)的(de)(de)(de)理想材料。如(ru)：合肥工(gong)业大学主持(chi)的(de)(de)(de)纳(na)米TiN、AIN改性的(de)(de)(de)TiC基金属陶瓷刀具(ju)制造(zao)技术通过了有关部门的(de)(de)(de)鉴定﹐这(zhei)标志着(zhe)我国利用纳(na)米陶瓷制备的(de)(de)(de)新(xin)型刀具(ju)正式诞(dan)生。此(ci)类刀具(ju)具(ju)有良好的(de)(de)(de)韧性与强度(du)，现已得到了较大的(de)(de)(de)发(fa)展。

新型刀具应用(yong)

 火候纳米陶瓷刀 图片来源(yuan)：小米有品

总结

陶(tao)瓷(ci)纳米(mi)(mi)化在化学(xue)(xue)、力学(xue)(xue)、光吸(xi)收、磁性(xing)等(deng)方面(mian)具(ju)有卓越(yue)的(de)(de)性(xing)质，因(yin)此，在今后的(de)(de)特(te)殊(shu)材(cai)(cai)料(liao)与(yu)特(te)殊(shu)技术方面(mian)都将会起到极其(qi)重要的(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用，其(qi)应用范(fan)围将会越(yue)来(lai)(lai)越(yue)广。纳米(mi)(mi)陶(tao)瓷(ci)材(cai)(cai)料(liao)作(zuo)(zuo)(zuo)为一种(zhong)新型高性(xing)能材(cai)(cai)料(liao)，越(yue)来(lai)(lai)越(yue)受(shou)到世(shi)界(jie)各国(guo)材(cai)(cai)料(liao)科学(xue)(xue)工作(zuo)(zuo)(zuo)者(zhe)的(de)(de)关注。目(mu)前纳米(mi)(mi)陶(tao)瓷(ci)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)研(yan)究尚属起步，许多工艺问题有待解决。纳米(mi)(mi)陶(tao)瓷(ci)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)广泛应用前景为其(qi)研(yan)究方向(xiang)增添(tian)巨大动力，而科学(xue)(xue)技术的(de)(de)迅速(su)发展也必将加(jia)速(su)纳米(mi)(mi)陶(tao)瓷(ci)材(cai)(cai)料(liao)研(yan)究的(de)(de)进(jin)程(cheng)。

参考文献(xian)：

1、纳米陶瓷的研究进展  张强宏

2、纳米(mi)陶瓷材料(liao)研究与应用  张文(wen)毓

3、纳(na)米陶瓷的(de)特性和烧结  肖长(zhang)江等

4、纳米陶(tao)瓷涂(tu)层的特性及研究现状  宋子豪等(deng)

5、纳米陶瓷及(ji)其(qi)在刀具中的应用与研究  许崇海等

6、纳(na)米生物医用陶瓷的应用及展望  涂浩等

作者(zhe)：晴天