納米陶瓷的性能特點(diǎn)、制備及發(fā)展趨勢(shì),建筑材料論文

納米陶瓷的性能特點(diǎn)、制備及發(fā)展趨勢(shì),建筑材料論文工程陶瓷又叫構(gòu)造陶瓷，因其具有硬度高、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕以及質(zhì)量輕、導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。陶瓷材料作為材料的三大支柱之一，在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。但由于傳統(tǒng)陶瓷材料質(zhì)地較脆，韌性、強(qiáng)度較差，可靠性低因此使其應(yīng)用遭到了較大的限制。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，納米陶瓷隨之產(chǎn)生，正好克制了陶瓷材料的上述缺陷，使陶瓷具有象金屬一樣的柔韌性和可加工性。為此，有材料專家指出，納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑，因而遭到業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。1神奇的納米技術(shù)孕育著技術(shù)變革納米科技是20世紀(jì)90年代初誕生并迅速發(fā)展和浸透到各學(xué)科領(lǐng)域的一門嶄新的高科技。由于它在21世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命中具有戰(zhàn)略地位，因此遭到世界的普遍關(guān)注。有人講，70年代微電子學(xué)產(chǎn)生了世界性的信息革命，那么納米科技將是21世紀(jì)信息革命的核心。當(dāng)前被各界炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的納米,其實(shí)只是一種幾何尺寸的計(jì)量單位，好像厘米、分米和米一樣，1nm相當(dāng)于四五十個(gè)原子排到一起來(lái)的長(zhǎng)度，還不到頭發(fā)絲粗細(xì)的十萬(wàn)分之一。納米構(gòu)造通常是指尺寸在100nm下面的微小構(gòu)造。一門以0.1~100nm長(zhǎng)度為研究對(duì)象、在這一水平上對(duì)物質(zhì)和材料進(jìn)行研究、處理的技術(shù)，這就是納米技術(shù)。納米技術(shù)以空前的分辨率為人類揭示了一個(gè)可見(jiàn)的原子、分子世界，它的最終目的是直接以原子成分子來(lái)構(gòu)造具有特定功能的產(chǎn)品。因而，納米技術(shù)其實(shí)就是一種用單個(gè)原子、分子制造物質(zhì)的技術(shù)，也稱之為分子制造學(xué),可稱得上是在針尖上跳舞的技術(shù)。世界各國(guó)的很多科學(xué)家都認(rèn)定：由化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、電子學(xué)等各種學(xué)科穿插構(gòu)成的新學(xué)科──納米技術(shù)，正昭示著產(chǎn)業(yè)革命的曙光，其影響將比20世紀(jì)后半葉微電子學(xué)所起的作用還要大。正如微電子技術(shù)引發(fā)了信息革命一樣，納米科學(xué)技術(shù)將成為新世紀(jì)信息時(shí)代的核心。納米技術(shù)源于這樣一種機(jī)理：當(dāng)材料被加工到納米一級(jí)的技術(shù)狀態(tài)時(shí)，其物理性能和化學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生出于意料的變化，主要表如今強(qiáng)度、韌度、比熱、導(dǎo)電率、擴(kuò)散率、磁化率以及對(duì)電磁吸收性發(fā)生宏大變化等等，因而，利用納米技術(shù)選定原子構(gòu)成分子，制造出各種各樣具有特異功能的新材料，將這些功能特異的新材料添加到產(chǎn)品中，能夠使產(chǎn)品表現(xiàn)出意想不到的新性能。當(dāng)前納米技術(shù)已在新材料、通信、醫(yī)藥等領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用。例如在陶瓷中摻入少量納米粉，可使其具有類似于鐵的可彎曲性；使金屬產(chǎn)生室溫下的超塑性；將材料外表納米化，可大大提高材料的強(qiáng)度。納米顆粒還有防靜電、防紫外線、抗菌等多種功能。21世紀(jì)的技術(shù)革新，很大程度上是靠弄清愈加微觀的現(xiàn)象和據(jù)此發(fā)展操作技術(shù)來(lái)支撐的。但是，基于宏觀的角度，追求愈加微觀的世界這種傳統(tǒng)的技術(shù)開(kāi)發(fā)，在很多領(lǐng)域都將迎來(lái)極限。假如沒(méi)有與傳統(tǒng)技術(shù)根本不同的新發(fā)現(xiàn)，就無(wú)法登上新的臺(tái)階。利用納米技術(shù)開(kāi)發(fā)的納米陶瓷材料是指在陶瓷材料的顯微構(gòu)造中，晶粒、晶界以及它們之間的結(jié)合都處在納米水平〔1~100nm〕，使得材料的強(qiáng)度、韌性和超塑性大幅度提高，克制了工程陶瓷的很多缺乏，并對(duì)材料的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等性能產(chǎn)生重要影響，為替代工程陶瓷的應(yīng)用開(kāi)拓了新領(lǐng)域。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，納米陶瓷隨之產(chǎn)生，希望以此來(lái)克制陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金屬似柔韌性和可加工性。納米耐高溫陶瓷粉涂層材料是一種通過(guò)化學(xué)反響而構(gòu)成耐高溫陶瓷涂層的材料。納米技術(shù)就是發(fā)現(xiàn)量子效果的人工的獨(dú)特的構(gòu)造技術(shù)。也就是講，它在本質(zhì)上從一開(kāi)場(chǎng)就是以量子論支配世界為前提的。21世紀(jì)被稱為光的時(shí)代、高度信息化時(shí)代和生物工程時(shí)代等，但是無(wú)論哪一個(gè)，它的技術(shù)的關(guān)鍵都是量子效果。因而納米技術(shù)有可能引起計(jì)算機(jī)革命、光革命甚至生物工程革命，其影響將不亞于電力代替蒸汽的革命。更為重要的是納米技術(shù)本身所牽涉的是科技發(fā)展到一定階段必須解決的一個(gè)問(wèn)題，是信息和生命科學(xué)技術(shù)能夠進(jìn)一步發(fā)展的共同基礎(chǔ)，所以，納米技術(shù)的意義已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了信息技術(shù)和生命科學(xué)。利用納米化材料特殊的磁、光、電等性質(zhì)，能夠開(kāi)發(fā)出難以計(jì)數(shù)的新的元器件、在信息工程、生物工程等方面發(fā)揮重要作用，進(jìn)而衍生出新的技術(shù)、新的高科技產(chǎn)業(yè)群。納米技術(shù)滲入生物學(xué)領(lǐng)域還將迅速改變農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)的相貌，人類生活方式將在這兩項(xiàng)科技的結(jié)合中迅速出現(xiàn)革命性的變化，今后的科學(xué)發(fā)展方向和手段將依靠納米技術(shù)。2納米陶瓷的性能特點(diǎn)突顯90年代初，日本初次報(bào)道了以納米尺寸的碳化硅顆粒為第二相的納米復(fù)相陶瓷，具有很高的力學(xué)性能。納米顆粒Si3N4,SiC超細(xì)微粉-納米氧化鋯〔VK-R50〕分布在材料的內(nèi)部晶粒內(nèi)，加強(qiáng)了晶界強(qiáng)度，提高了材料的力學(xué)性能，易碎的陶瓷能夠變成富有韌性的特殊材料。據(jù)介紹，納米材料能夠接收外界環(huán)境的能量，比方光能和熱能，吸收這些能量之后，由低能轉(zhuǎn)向高能，再由高能轉(zhuǎn)向低能，在能量的轉(zhuǎn)換經(jīng)過(guò)中釋放出2~18mm的原紅外線。而2~18mm的原紅外線也正是人類的生命波長(zhǎng)，易被人體吸收。納米保健杯就是利用其本身的這種特性，在陶瓷釉面參加納米材料。納米材料能使水的大分子團(tuán)斷裂變小，更接近人體細(xì)胞水，更容易被人體吸收，且能有效殺滅水中的有害細(xì)菌，降解有害物質(zhì)，沉淀重金屬等。長(zhǎng)期飲用，它能夠促進(jìn)新陳代謝、改善微循環(huán)、穩(wěn)定血壓、預(yù)防動(dòng)脈硬化、防止結(jié)石，到達(dá)排毒養(yǎng)顏、延年益壽的成效。所謂納米陶瓷，是指顯微構(gòu)造中的物相具有納米級(jí)尺度的陶瓷材料，也就是講晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在納米量級(jí)的水平上。陶瓷業(yè)是我們國(guó)家一個(gè)比擬古老的行業(yè)，但我們國(guó)家新型陶瓷品種還不能知足日益發(fā)展的市場(chǎng)需要，把納米材料應(yīng)用到陶瓷工藝中去，生產(chǎn)納米復(fù)合或納米改性的高技術(shù)陶瓷，將使這一現(xiàn)在狀況得到改變。納米陶瓷的特性主要在于力學(xué)性能方面，包括納米陶瓷材料的硬度，斷裂韌度和低溫延展性等。納米級(jí)陶瓷復(fù)合材料的力學(xué)性能，十分是在高溫下使硬度、強(qiáng)度得以較大的提高。有關(guān)研究表示清楚，納米陶瓷具有在較低溫度下燒結(jié)就能到達(dá)致密化的優(yōu)越性，而且納米陶瓷出現(xiàn)將有助于解決陶瓷的強(qiáng)化和增韌問(wèn)題。在室溫壓縮時(shí)，納米顆粒已有很好的結(jié)合，高于500℃很快致密化，而晶粒大小只要稍許的增加，所得的硬度和斷裂韌度值更好，而燒結(jié)溫度卻要比工程陶瓷低400~600℃,且燒結(jié)不需要任何的添加劑。其硬度和斷裂韌度隨燒結(jié)溫度的增加〔即孔隙度的降低〕而增加，故低溫?zé)Y(jié)能獲得好的力學(xué)性能。通常，硬化處理使材料變脆，造成斷裂韌度的降低，而就納米晶而言，硬化和韌化由孔隙的消除來(lái)構(gòu)成，這樣就增加了材料的整體強(qiáng)度。因而，假如陶瓷材料以納米晶的形式出現(xiàn)，可觀察到通常為脆性的陶瓷可變成延展性的，在室溫下就允許有大的彈性形變。當(dāng)前，人們著眼于不同層次微觀復(fù)合陶瓷研究，大量的韌化理論和近年來(lái)的實(shí)驗(yàn)資料表示清楚，納米陶瓷復(fù)合材料〔CNC〕的強(qiáng)度可得到明顯的改善，十分是高溫性能.微米陶瓷復(fù)合材料是在陶瓷基體材料中引入微米級(jí)的顆粒、片晶、品須和纖維等第二相而構(gòu)成的復(fù)合材料，其主要目的是改善陶瓷材料的斷裂韌性。納米陶瓷復(fù)合材料是新近發(fā)展起來(lái)的一種陶瓷復(fù)合材料，復(fù)合體系中至少有一相為納米尺寸。陶瓷納米材料的研究發(fā)現(xiàn)不僅可使基體材料的室溫力學(xué)性能〔如常溫硬度度、強(qiáng)度和斷裂韌性等〕得到提高，而且可顯著改善材料的高溫性能〔如高溫硬度、強(qiáng)度、蠕變拉力、耐熱沖擊性能等〕，同時(shí)發(fā)現(xiàn)具有可切削加工性和超塑性。納米復(fù)合陶瓷與普通陶瓷材料相比，在力學(xué)性能、外表光潔度、耐磨性以及高溫性能諸方面都有明顯改善。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)納米復(fù)相陶瓷的研究表示清楚，在微米級(jí)基體中引入納米分散相進(jìn)行復(fù)合，可使材料的斷裂強(qiáng)度、斷裂韌性提高2~4倍，使最高使用溫度提高400~600℃,同時(shí)還可提高材料的硬度和彈性模量，提高抗蠕變性和抗疲憊毀壞性能。由于納米陶瓷具有的獨(dú)特性能，如作外墻用的建筑陶瓷材料則具有自清潔和防霧功能。納米粉體具有體積效應(yīng)、外表效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、介電限域效應(yīng)等各種效應(yīng)，所以納米粉體表現(xiàn)出強(qiáng)吸光能力、高活性、高催化性、高選擇性、高擴(kuò)散性、高磁化率和矯頑力等奇特理化性能。納米粉體具有這么多特異性能，潛在應(yīng)用價(jià)值極大。隨著高技術(shù)的不斷出現(xiàn)，人們對(duì)納米陶瓷寄予很大希望，世界各國(guó)正在不斷研究開(kāi)發(fā)納米陶瓷粉體并以此為原料合成高技術(shù)納米陶瓷。固然納米陶瓷還有很多關(guān)鍵技術(shù)需要解決，但其優(yōu)良的室溫和高溫力學(xué)性能、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性，使其在切削刀具、軸承、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件等眾多方面都有廣泛的應(yīng)用，并在很多超高溫、強(qiáng)腐蝕等苛刻的環(huán)境下起著其他材料不可替代的作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。3納米技術(shù)在陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用納米早已悄然進(jìn)入了我們?nèi)粘Ｉ畹谋姸囝I(lǐng)域。例如市場(chǎng)上流行的納米磁貼、抗菌洗衣機(jī)、無(wú)菌餐具，以及市場(chǎng)上最新出現(xiàn)的防靜電、防紫外線、防電磁波輻射服裝等，都含有納米材料，利用廣譜速效納米抗菌顆粒為原料開(kāi)發(fā)出來(lái)的納米醫(yī)藥產(chǎn)品將大規(guī)模進(jìn)入百姓家庭。由于納米技術(shù)具有使用范圍廣、見(jiàn)效顯著的特點(diǎn)，通過(guò)納米技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行升級(jí)換代，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)構(gòu)造的調(diào)整具有普遍意義。能夠預(yù)見(jiàn)，納米將快步走進(jìn)人們的生活。二十世紀(jì)90年代初，日本Nihara初次報(bào)道了以納米尺寸SiC顆粒為第二相的納米復(fù)相陶瓷具有很高的力學(xué)性能，并具有很多獨(dú)特的性能。含有20%納米鈷粉的金屬陶瓷是火箭噴氣口的耐高溫材料。氧化物納米材料在這方面都優(yōu)于同質(zhì)傳統(tǒng)陶瓷材料，在陶瓷基中添加其他納米微粒的效果也正在研究，納米技術(shù)在陶瓷上的應(yīng)用潛力不可估量。納米粉體由于尺寸小，具有高比外表積和外表能，活性點(diǎn)多，因此其催化活性和選擇性大大高于傳統(tǒng)的催化劑；納米粉體的熔點(diǎn)較低，能在比微米粉體燒結(jié)溫度低500~600℃的溫度下繞結(jié)致密；利用納米粉體薄而均勻的界面膜，可作火箭燃料助劑〔在臨界溫度所有的粒子霎時(shí)發(fā)生反響〕；利用納米粉體可均勻分布在氣體、液體或固體物質(zhì)中，能夠用作氣溶膠〔煙霧劑〕；利用納米粉體的鏈狀超細(xì)粒子，能夠用作磁記錄材料、分子過(guò)濾器、電磁波吸收體和過(guò)濾器；利用納米粉體粒子內(nèi)電子能級(jí)離散，能夠用作超低溫與遠(yuǎn)紅外材料，納米粉體在冶金、化工、電子、磁性材料、精細(xì)陶瓷、傳感器以及日用化裝品和生物醫(yī)學(xué)等方面得到了開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，顯示出誘人的前景。日本的奧隆司等推出一種抗菌坐便器和洗手盆，制法是將50%的磷酸銀、49.5%的粘土和0.5%的氟化鈣充分均化，加去離子水，配成50%固體的漿料，在球磨機(jī)中研磨，制成漿料后向未燒成的衛(wèi)生陶瓷釉層上噴涂10m厚涂層并與衛(wèi)生陶瓷制品上的釉構(gòu)成混合層，在1200℃下燒成，制得抗菌衛(wèi)生陶瓷制品，經(jīng)檢測(cè)，105個(gè)/mL的大腸桿菌與釉面接觸24h后全部被殺滅。日本最大的兩家建筑衛(wèi)生陶瓷公司INAX和TOTO公司的制品已制成抗菌產(chǎn)品，并投放市場(chǎng)。除建筑衛(wèi)生陶瓷本身外與之配套的塑料、搪瓷、金屬、涂料也都向抗菌化發(fā)展。德國(guó)、韓國(guó)相繼在建筑衛(wèi)生陶瓷、日用陶瓷、涂料等方面使用抗菌材料。納米技術(shù)牽涉到多種學(xué)科和領(lǐng)域，是一門由化學(xué)、化工、物理、冶金、材料互相穿插而有機(jī)聯(lián)絡(luò)起來(lái)的新學(xué)科。納米陶瓷被譽(yù)為萬(wàn)能材料或面向21世紀(jì)的新材料,而作為納米陶瓷原料的納米粉體是制備性能優(yōu)異的特種陶瓷的關(guān)鍵之一，而開(kāi)展納米粉體顆粒物質(zhì)構(gòu)造與物理性質(zhì)的研究，無(wú)論從基礎(chǔ)理論研究還是從實(shí)際應(yīng)用前景的角度考慮都有特別重要的意義。納米材料的抗菌系列主要有TiO2系列，Ag系列，Cu系列，ZnO系列等，主要是摻入陶瓷釉面中或摻入陶瓷面層中，生產(chǎn)抗菌陶瓷釉面磚和衛(wèi)生陶瓷等產(chǎn)品，主要用于墻地面裝飾、廚房、浴室及衛(wèi)生間。在生產(chǎn)抗菌陶瓷的經(jīng)過(guò)中，假如再參加遠(yuǎn)紅外陶瓷粉，就能夠制成具有復(fù)合功能的抗菌保健陶瓷，這種產(chǎn)品不斷向外輻射紅外線，可促進(jìn)人體微循環(huán)，增加血流量，并提高人體抗寒、抗病及抗衰老能力。利用納米技術(shù)生產(chǎn)的多孔陶瓷材料，可對(duì)工業(yè)廢氣進(jìn)行過(guò)濾分離。多孔陶瓷具有很好的耐熱、耐化學(xué)腐蝕等性能，具有壽命長(zhǎng)、免維修的特點(diǎn)。利用納米材料的光催化效應(yīng)，可對(duì)汽車尾氣催化分解。載有TiO2光催化劑和Cu離子催化劑的新型陶瓷在常溫下可直接將NOx分解成為N2和O2,還可制成直接吸收并固定SO2的陶瓷材料。將這些材料做成飾面瓷磚，可凈化大氣，提高環(huán)境質(zhì)量。利用納米粒子特殊的光電磁特性制成太陽(yáng)能陶瓷、遠(yuǎn)紅外陶瓷等，用于建筑物飾面，可開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能，調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，促進(jìn)人們身體健康。納米科技的發(fā)展將會(huì)引起材料科學(xué)的一次革命，它的發(fā)展將會(huì)對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。納米陶瓷的超塑性在電子、磁性、光學(xué)以及生物陶瓷方面有潛在應(yīng)用。納米陶瓷可能具有的低溫超塑性、延展性和極高的斷裂韌性，將使其成為兼具陶瓷和金屬的優(yōu)良特性〔如高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、耐高溫、耐腐蝕、易加工等〕的新構(gòu)造和功能材料，在航空、航天、機(jī)械、電子信息等諸多領(lǐng)域具有無(wú)限廣闊的應(yīng)用前景。由于納米陶瓷具有的獨(dú)特性能，如做外墻用的建筑陶瓷材料則具有自清潔和防霧功能。隨著高技術(shù)的不斷出現(xiàn)，人們對(duì)納米陶瓷寄予很大希望，世界各國(guó)的科研工作者正在不斷研究開(kāi)發(fā)納米陶瓷粉體并以此為原料合成高技術(shù)納米陶瓷。近十年來(lái)，我們國(guó)家陶瓷墻地磚就產(chǎn)量而言，已成為世界大國(guó)。但具有一定功能特性的品種、高檔墻地磚的彩色釉料須進(jìn)口；衛(wèi)生陶瓷、裝飾陶瓷無(wú)論是構(gòu)造、功能，還是造型、色調(diào)、釉面質(zhì)量等方面的差距更大，高檔衛(wèi)生陶瓷仍大量采用進(jìn)口產(chǎn)品。納米復(fù)合功能建筑衛(wèi)生陶瓷的開(kāi)發(fā)，將使功能性建筑衛(wèi)生陶瓷得到發(fā)展，例如熒光墻地磚、氧敏變色和具有保潔、抗菌功能特性的墻地磚。另外，高韌性是納米陶瓷另一個(gè)具有很高應(yīng)用的性能，陶瓷韌性的提高使得陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域極度的擴(kuò)大。如納米氧化鋅在陶瓷生在中的應(yīng)用將極大地提高我們國(guó)家陶瓷產(chǎn)品的性能和附加值，進(jìn)而提高個(gè)陶瓷品牌和企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，因此本項(xiàng)目的開(kāi)展施行具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。開(kāi)發(fā)高新技術(shù)陶瓷新產(chǎn)品，產(chǎn)生高附加值，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)構(gòu)造，構(gòu)成具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)業(yè)。采用納米材料，用于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)高性能的新一代建筑陶瓷產(chǎn)品，是利用尖端科學(xué)與高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)重要領(lǐng)域。納米的陶瓷研發(fā)，有利于提高我們國(guó)家建筑陶瓷的理論研究和生產(chǎn)水平。解決長(zhǎng)期困擾我們國(guó)家陶瓷行業(yè)能耗高的瓶頸問(wèn)題。新技術(shù)應(yīng)用于我們國(guó)家建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)可提高生產(chǎn)效率，同時(shí)減輕廢物排放對(duì)環(huán)境的毀壞。這對(duì)提升我們國(guó)家陶瓷產(chǎn)品的國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)我們國(guó)家陶瓷行業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展具有重要意義。4納米陶瓷的制備納米技術(shù)的飛速發(fā)展極大的推動(dòng)了材料科學(xué)的研究和發(fā)展，而納米材料研究的一個(gè)重要階段是納米粉體的制備。納米粉體泛指粒徑在1~100m范圍內(nèi)的粉末。由于納米粉體的晶粒小，外表曲率大或外表積大，所以它的磁性、催化性、光吸收、熱阻和熔點(diǎn)等方面與常規(guī)材料相比顯示出奇特的性能，因而得到人們的極大重視。為獲得納米陶瓷，必須首先制備出小尺寸的納米級(jí)陶瓷粉末，隨著世界各國(guó)對(duì)納米材料研究的深切進(jìn)入，它的制備方式方法也日新月異，出現(xiàn)了熱化學(xué)氣相反響法、激光氣相法、等離子體氣相合成法、化學(xué)沉淀法、高壓水熱法、溶膠-凝膠法等新方式方法，以上各種方式方法都各有優(yōu)缺點(diǎn)，為便于控制反響的條件及粉末的產(chǎn)率、粒徑與分布等，實(shí)際上也常采用兩種或多種制備技術(shù)。要制備納米陶瓷，這就需要解決粉體尺寸形貌和粒徑分布的控制，團(tuán)圓體的控制和分散。塊體形態(tài)、缺陷、粗糙度以及成分的控制。很多專家以為，假如多晶陶瓷是由大小為幾個(gè)納米的晶粒組成，則能夠在低溫下變?yōu)檠有缘?，能夠發(fā)生100%的范性形變。并且發(fā)現(xiàn)，納米TiO2陶瓷材料在室溫下具有優(yōu)良的韌性，在180℃經(jīng)受彎曲而不產(chǎn)生裂紋。如能解決單相納米陶瓷的燒結(jié)經(jīng)過(guò)中抑制晶粒長(zhǎng)大的技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)而控制陶瓷晶粒尺寸在50nm下面的納米陶瓷，則它將具有的高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等傳統(tǒng)陶瓷無(wú)與倫比的優(yōu)點(diǎn)。納米陶瓷的制備工藝主要包括納米粉體的制備、成型和燒結(jié)。當(dāng)前世界上對(duì)納米陶瓷粉體的制備方式方法多種多樣，但應(yīng)用較廣且方式方法較成熟的主要有氣相合成和凝聚相合成2種，再加上一1氣相合成主要有氣相高溫裂解法、噴霧轉(zhuǎn)化法和化學(xué)氣相合成法，這些方式方法較具實(shí)用性。化學(xué)氣相合成法能夠以為是惰性氣體凝聚法的一種變型，它既可制備納米非氧化物粉體，可以制備納米氧化物粉體。這種合成法加強(qiáng)了低溫下的可燒結(jié)性，并且有相對(duì)高的純凈性和高的外表及晶粒邊界純度。原料的坩堝中經(jīng)加熱直接蒸發(fā)成氣態(tài)，以產(chǎn)生懸浮微粒和或煙霧狀原子團(tuán)。原子團(tuán)的平均粒徑可通過(guò)改變蒸發(fā)速率以及蒸發(fā)室內(nèi)的惰性氣體的壓強(qiáng)來(lái)控制，粒徑可小至3~4nm,是制備納米陶瓷最有希望的途徑之一。凝聚相合成〔溶膠一凝膠法〕是指在水溶液中參加有機(jī)配體與金屬離子構(gòu)成配合物，通過(guò)控制PH值、反響溫度等條件讓其水解、聚合，經(jīng)溶膠凝膠而構(gòu)成一種空間骨架構(gòu)造，再脫水焙燒得到目的產(chǎn)物的一種方式方法。此法在制備復(fù)合氧化物納米陶瓷材料時(shí)具有很大的優(yōu)越性。凝聚相合成已被用于生產(chǎn)小于10nm的SiO2,Al2O3和TiO2納米團(tuán)。從納米粉制成塊狀納米陶瓷材料，就是通過(guò)某種工藝經(jīng)過(guò)，除去孔隙，以構(gòu)成致密的塊材，而在致密化的經(jīng)過(guò)中，又保持了納米晶的特性。方式方法有：沉降法：如在固體襯底上沉降；原位凝固法：在反響室內(nèi)設(shè)置一個(gè)充液氮的冷卻管，納米團(tuán)冷凝于外管壁，然后用刮板刮下，直接經(jīng)漏斗送人壓縮器，壓縮成一定形狀的塊材；燒結(jié)或熱壓法：燒結(jié)溫度提高，增加了物質(zhì)擴(kuò)散率，也就增加了孔隙消除的速率，但在燒結(jié)溫度下，納米顆粒以較快的速率粗化，制成塊狀納米陶瓷材料。納米耐高溫陶瓷粉涂層材料是一種通過(guò)化學(xué)反響而構(gòu)成耐高溫陶瓷涂層的材料，以水為介質(zhì)的高效保溫納米陶瓷粉末涂料和重防腐納米陶瓷涂料，已通過(guò)國(guó)家建筑材料測(cè)試中心的測(cè)試并推廣應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)初次有效解決了熱力輸送管道及各種高溫爐的防腐保溫、高爐操作人員防熱以及海上設(shè)備和強(qiáng)酸、強(qiáng)堿生產(chǎn)設(shè)備的防腐難題。納米陶瓷粉末涂料在高溫環(huán)境下具有優(yōu)異的隔熱保溫效果，不脫落、不燃燒，耐水、防潮，無(wú)毒、對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染。測(cè)驗(yàn)證明，將幾厘米厚的納米陶瓷粉末涂料涂在熱力管道外，就能有效防止熱力向外擴(kuò)散；涂料涂在煉鋼廠等高溫爐內(nèi)，能使?fàn)t外表溫度控制在50℃以內(nèi)，適用于冶金、化工工業(yè)電廠的熱力鍋爐及焦化煤氣等熱力設(shè)備和熱力管網(wǎng)等高溫設(shè)備的防腐、爐外降溫。而用于腐蝕條件惡劣環(huán)境中的重防腐納米陶瓷涂料，則能有效防護(hù)航標(biāo)燈座、船舶、石油化工設(shè)施和各類貯罐、橋梁、橋墩、鐵路涵洞、鉆井設(shè)備、海上油田等設(shè)施以及強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等生產(chǎn)設(shè)備的外外表，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)防止強(qiáng)酸堿、鹽霧、凍融、霉菌等的浸漬。納米材料由于具有很多獨(dú)特的優(yōu)異性能而成為當(dāng)代材料科學(xué)的研究熱門。當(dāng)前在納米粉末的制備技術(shù)方面獲得了很大進(jìn)展，各種納米粉末已開(kāi)場(chǎng)工業(yè)化生產(chǎn)并獲得日益廣泛的應(yīng)用。然而，用納米粉末制備納米陶瓷，由于納米粉末的活性很高，高溫?zé)Y(jié)時(shí)晶粒生長(zhǎng)很快，絕大多數(shù)情況下獲得的不是納米陶瓷，而是亞微米甚至微米陶瓷。只要采用熱壓、熱等靜壓燒結(jié)或者小試樣的快速等溫?zé)Y(jié)，才可能獲得致密燒結(jié)的塊體納米陶瓷。在這種工藝條件下，一是對(duì)燒成設(shè)備的技術(shù)要求很高，二是很難制備復(fù)雜形狀和尺寸的納米陶瓷制品。開(kāi)發(fā)高性能低成本的納米陶瓷制備新技術(shù)，是使納米陶瓷制品實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并獲得廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。5高性能陶瓷與納米陶瓷的發(fā)展趨勢(shì)21世紀(jì)是技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的世紀(jì)，納米材料更是成為材料科學(xué)和凝聚態(tài)物理領(lǐng)域中的熱門。世界發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)納米材料的研究投入了大量的人力、物力和財(cái)力并制定了長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃，迄今，他們已獲得了一些令人驚奇的成果，并逐步構(gòu)成高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。有資料顯示，從一些主要工業(yè)國(guó)家的高性能陶瓷〔包括納米陶瓷〕、工程陶瓷的市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)能夠看出，高性能陶瓷每5年的銷售額翻一番，市場(chǎng)平均每年的增長(zhǎng)率在14%~15%左右，發(fā)展是極其迅速的。從工程陶瓷在高性能陶瓷中所占的比例來(lái)看，也是不斷增長(zhǎng)的，這講明在高性能陶瓷中，工程陶瓷的發(fā)展更快更有前景。而具有高性能的納米陶瓷如在高溫下具有高強(qiáng)度、高硬度以及優(yōu)良抗氧化性、耐磨性、耐腐蝕性的產(chǎn)品市場(chǎng)前景更是看好。納米陶瓷具有優(yōu)異的性能，是當(dāng)代高新技術(shù)、新興產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)改造的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是發(fā)展當(dāng)代工業(yè)技術(shù)不可缺少的材料，具有廣闊的應(yīng)用前景和潛在的宏大社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，遭到各大發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視。時(shí)下，我們國(guó)家一些具有戰(zhàn)略目光的企業(yè)已率先進(jìn)入了這個(gè)21世紀(jì)最重要的技術(shù)領(lǐng)域，投資納米技術(shù)的上市公司不斷增加，在證券市場(chǎng)上構(gòu)成了引人矚目的納米板塊。通過(guò)嫁接納米技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)獲得明顯效果，博得了難得珍貴的發(fā)展機(jī)遇，使納米技術(shù)在經(jīng)濟(jì)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。在世界經(jīng)濟(jì)一體化的背景下，各個(gè)國(guó)家在世界制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈中的位置決定了該國(guó)的經(jīng)濟(jì)地位，一場(chǎng)悄無(wú)聲息的戰(zhàn)爭(zhēng)已在納米領(lǐng)域拉開(kāi)了序幕。世界很多國(guó)家和企業(yè)都紛紛制定了相應(yīng)的戰(zhàn)略或計(jì)劃，投入巨資搶占納米技術(shù)的戰(zhàn)略高地，世界各國(guó)已經(jīng)走入搏奕納米時(shí)代。美國(guó)已把國(guó)家納米技術(shù)戰(zhàn)略作為最優(yōu)先考慮的戰(zhàn)略。美國(guó)的舉動(dòng)使日本大為震驚，日本科技廳決定設(shè)立納米材料研究中心,通產(chǎn)省也決定施行為期7年的納米材料工程計(jì)劃，每年投入50億日元。德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)也分別擬訂了本國(guó)的國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃,將納米技術(shù)列為21世紀(jì)科研創(chuàng)新的戰(zhàn)略領(lǐng)域。印度則公開(kāi)宣稱：要像重視抓軟件一樣重視納米技術(shù)的研究。西方發(fā)達(dá)國(guó)家特種復(fù)合陶瓷材料的增長(zhǎng)速度每年平均不低于15%.由于納米陶瓷具有不同于傳統(tǒng)陶瓷的獨(dú)特性能，納米陶瓷材料制成的燒結(jié)體可作為儲(chǔ)氫材料、熱交換器、微孔過(guò)濾器以及檢測(cè)溫度氣體的多功能傳感器。它的發(fā)展使陶瓷材料跨入了一個(gè)新的歷史時(shí)期。我們國(guó)家對(duì)納米事業(yè)也非常重視。納米技術(shù)列入我們國(guó)家863計(jì)劃，并且獲得了突破性的成果，從在國(guó)際上初次把氮化鎵制備成一維納米晶體，到合成了世界上最長(zhǎng)的超級(jí)纖維碳納米管；從組裝出世界上最細(xì)且性能最好的掃描隧道顯微鏡用探針到制備世界上最小的直徑只要0.5nm的碳納米管；從合成高質(zhì)量的儲(chǔ)氫碳納米材料到得到點(diǎn)直徑為1.3nm的超高密度信息存儲(chǔ)材料。我們?cè)谶@一最活潑踴躍的前沿科學(xué)領(lǐng)域里獲得一系列令世界矚目的成績(jī)，奠定了我們國(guó)家在這一領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位。迄今為止，我們國(guó)家己建立了10多條納米材料生產(chǎn)線，納米復(fù)合塑料、橡膠和纖維的改性、納米功能涂層材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，納米材料在能源和環(huán)保等方面的應(yīng)用開(kāi)發(fā)正在我們國(guó)家蓬勃興起。以微電子器件為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化電器進(jìn)入社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，我們國(guó)家當(dāng)時(shí)沒(méi)有跟進(jìn)，自從微電子核心技術(shù)受制于人，至今仍為制約我們國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要瓶頸，而在納米電器件上，我們國(guó)家完全有實(shí)力爭(zhēng)奪納米材料的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，怎樣保持乃至發(fā)揚(yáng)現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)，保證我們國(guó)家在納米技術(shù)上不再落伍，將是今后很長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期我們必須面對(duì)的重點(diǎn)課題。納米與抗菌技術(shù)互相結(jié)合應(yīng)用在陶瓷生產(chǎn)中，將極大地改善傳統(tǒng)陶瓷的性能。當(dāng)前常見(jiàn)內(nèi)墻磚、地磚、衛(wèi)生潔具，用于室內(nèi)時(shí)機(jī)較多，這類產(chǎn)品應(yīng)采用無(wú)機(jī)抗菌劑型，十分是向納米材料抗菌劑類型產(chǎn)品方向發(fā)展。而外墻磚等外墻制品因有充足的陽(yáng)光，能夠采用光催化劑型抗菌劑，最好能發(fā)展親水自潔型產(chǎn)品。由于高層外墻可吸收空氣水分，保持自潔，同時(shí)并有抗菌效果。但當(dāng)前抗菌陶瓷技術(shù)還存在下面技術(shù)難題，使其在建材工業(yè)上廣泛應(yīng)用遭到制約。一是釉中摻雜型抗菌陶瓷怎樣使有效抗菌物質(zhì)充分溶出，發(fā)揮抗菌作用；二是光催化型抗菌陶瓷怎樣提高光催化效率，解決薄膜老化問(wèn)題；三是怎樣能快速直觀檢測(cè)出抗菌陶瓷與普通陶瓷的差異不同，這是被消費(fèi)者認(rèn)可的關(guān)鍵。同時(shí)，抗菌陶瓷還必須解決好抗菌材料參加所引起的陶瓷外表顏色的失真、光澤度變差、涂覆層和陶瓷外表的結(jié)合力不夠、使用耐久性差、成本