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先进功能陶瓷介绍

内容导读:先进功能陶瓷主要包括以下几种陶瓷: (1)压电陶瓷 压电陶瓷是指具有压电效应的一种功能陶瓷,是压电材料中 的一种。所谓压电效应是指由应力诱导出极化(或电场),或由电场诱导
先进功能陶瓷主要包括以下几种陶瓷:
(1)压电陶瓷
压电陶瓷是指具有压电效应的一种功能陶瓷,是压电材料中 的一种。所谓压电效应是指由应力诱导出极化(或电场),或由电场诱导出应力 (或应变)的现象,前者为正压电效应.后者为负压电效应,两者统称为压电效 应。压电陶瓷是一种多晶体,按晶体结构分类有钙钛矿型、钨青铜型、焦绿石型 等几种,目前广泛应用的是钙钛矿型.如钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅等。应用主 要有五大类:电一声信号,光信号处理(频率器件),发射与接收超声波,计测和 控制,信号发生器(电信号和声信号),高压电源发生器。其应用产品已达数百 种,如:如压电陶瓷谐振器、滤波器,超声换能器、压电蜂鸣器和压电送、受话 器;压电点火、压电发动机等。

(2)超导陶瓷
超导陶瓷是指具有高温超导性能的陶瓷材料。所谓超导体是 指电阻仅为零且具有抗磁性的导体,达到这一状态的温度称为临界温度。最早发 现的超导体往往需要在超低温才具有超导性,难以实用化。随着研究的不断深 入,人们发现一些氧化物陶瓷也具有超导性,其临界温度大大提高,这为超导材 料的实现带来希望,这就是人们现在提到的超导陶瓷。由于超导陶瓷具有零电阻 和抗磁性等特性.可应用于以下几大领域,并将会产生巨大的经济效益和社会效 益。一是用于电力输送配电,没有能量损耗(节能20%)、长期无损耗地储存能 量,也可制造大容量、高效率的超导发电机等;二是用于制造磁悬浮列车;三是 用于制造超高性能计算机以及利用抗磁性进行废水处理及去除毒物等。目前主要 的超导陶瓷组成体系有Y-Ba-Cu-O系、La-Ba-C u-0系、I,a-Sr-Cu-()系、Ba-Pb- Bi-O系等。

 
 

氧化锆陶瓷
 
(3)磁性陶瓷
磁性陶瓷是氧和以铁为主的一种或多种金属元素组成的复合 氧化物,称为铁氧体。从铁氧体的性质和用途来分,磁性陶瓷包括软磁铁氧体、 硬磁铁氧体、微波铁氧体、磁致伸缩铁氧体、矩磁铁氧体和磁泡铁氧体。 软磁铁氧体是易于磁化和去磁的一类铁氧体,具有很高的磁导率和很小的剩 磁矫顽力。可作为高频磁芯材料制作电子仪器的电感线圈和变压器等的磁芯。 制作磁头铁芯材料,用于录像机、电子计算机等之中。还利用软磁铁氧体的磁化 曲线非线性和磁饱和特性.用于制作非线性电抗器件如饱和电抗器、磁放大 器等: 硬磁铁氧体与高磁导率软磁材料相反,具有高矫顽力和高剩余磁感强度。磁 化后,不需外部提供能量,就能产生稳定的磁场,故又称永磁铁氧体。硬磁铁氧 体可用于电信领域如用于制作扬声器、微音器、磁录音拾音器、磁控管、微波器 体等;用于制作电器仪表如各种电磁式仪表、磁通计、示波器、振动接收器等; 用于控制器件领域如制作极化继电器、电压调整器、温度和压力控制、限制开 关、永磁”磁扭线”记忆器等。在工业设备及其他领域也有应用。 微波铁氧体是在高频磁场作用下,平面偏振的电磁波在铁氧体中一定的方向 传播时,偏振面会不断绕传播方向旋转的一秭铁氧体,又叫做旋磁铁氧体。微波 铁氧体以晶格类型分类.主要有尖晶石型、六方晶型、石榴石型铁氧体三类。使 用微波铁氧涔的微波器件,代表性的有环形器、隔离器等不可逆器件,即利用其 正方向通电波、反方向不通电波的所谓不可逆功能;也有利用电子自旋磁矩运动 频率同外界电磁场的频率一致时,发生共振效应的磁共振型隔离器。还有在衰减 器、移相器、调谐器、开关、滤波器、振荡器、放大器、混频器、检波器等仪器 中都使用微波铁氧体。 磁致伸缩铁氧体是具有显著磁致伸缩特性的铁氧体。这类材料多用来制作超 声波换能器和接收器,在电信方面制作滤波器、稳压器、谐波发生器、微音器、 振荡器等,在电子计算机及自动控制方面制作超声延迟线存储器、磁扭线存储器 等。常用的磁致伸缩铁氧体为镍系铁氧体如Ni-Co系、Ni-Cu-Co系、Ni-Zn铁氧 体等。矩磁铁氧体是指磁滞回线呈矩形的、矫顽力较小的铁氧体。主要用于计算 机及自动化控制与元件控制设备中,作为记忆元件、逻辑元件、开关元件、磁放 大器的存储器和磁声存储器。磁泡铁氧体与矩磁铁氧体相比,具有存储器体积 小、容量大、功耗小的优点。鉴于此,作为记忆信息元件.人们寄希望于磁泡 材料:

(4)生物陶瓷
生物陶瓷是具有特殊生理行为的陶瓷材料,可以用来构成、 修复或替换人体骨骼和牙齿等某些组织和器官。生物陶瓷必须满足六个条件,即 生物相容性、力学相容性、与生物组织有优异的亲和性、抗血栓、灭菌性、具有 很好的物化稳定性。目前,生物陶瓷一般可分为四大类:①惰性生物陶瓷,主要 由氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷组成,包括氧化铝陶瓷和各种碳制品;②表面活性 陶瓷,包括羟基磷灰石陶瓷、表面活性玻璃、表面活性玻璃陶瓷;③吸收性生 物陶瓷.包括硫酸钙、磷酸三钠和钙磷酸盐陶瓷;④生物复合材料,包括陶瓷 涂层、活性玻璃陶瓷与有机玻璃或金属纤维、羟基磷灰石与自生骨头或聚乳 酸等。

(5)纳米陶瓷
所谓纳米陶瓷,是指显微结构中的物相具有纳米量级尺度的 陶瓷材料,包括晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孑L尺寸、缺陷尺寸等均在 纳米量级水平上。由于纳米微粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观 量子隧道效应等,使得纳米材料在磁、光、电、敏感等方面呈现一系列常规材料 不具备的特性,因此.纳米微粒在磁性材料、电子材料、光学材料、高致密度材 料的烧结、催化、传感等方面具有广阔的应用前景。

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