《功能陶瓷材料問(wèn)題研究3000字》

功能陶瓷材料及其應(yīng)用研究報(bào)告內(nèi)容摘要摘要:功能陶瓷材料因其在磁、電、聲、光、機(jī)械、熱等領(lǐng)域的優(yōu)異性能，在生命生產(chǎn)和科技發(fā)展中發(fā)揮著非常重要的作用，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于微電子、激光技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、光電子技術(shù)、通信、環(huán)保、能源和生物醫(yī)學(xué)等重大領(lǐng)域。本文主要介紹了幾種功能陶瓷材料的主要類型、性質(zhì)和應(yīng)用，基于此分析了我國(guó)功能陶瓷的發(fā)展現(xiàn)狀并提出了相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施。關(guān)鍵詞：功能陶瓷；應(yīng)用研究；對(duì)策引言功能陶瓷就是一種可以靈活運(yùn)用光線、熱能、電力、聲音、磁力、化學(xué)能或者是其他生物功能媒介等直接效應(yīng)及禍合效應(yīng)的先進(jìn)材料。功能陶瓷已經(jīng)經(jīng)歷了電介質(zhì)陶瓷、壓鐵電陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷、高溫超導(dǎo)陶瓷等一系列的過(guò)程，已被廣泛應(yīng)用于微電子、電子、激光技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、光電子技術(shù)、通信、環(huán)保、能源和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，是推動(dòng)我國(guó)科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的極為重要的功能材料?，F(xiàn)在的功能陶瓷正在向更為智能、小型、復(fù)合、多樣化和材質(zhì)、設(shè)計(jì)、工藝一體化的方向來(lái)進(jìn)一步的發(fā)展。但是我們對(duì)于功能陶瓷材料的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，存在一定的發(fā)展空間，依然存在著很多科學(xué)技術(shù)方面的難題，一定程度上制約了功能陶瓷全球化的發(fā)展前景。但一方面隨著科學(xué)和技術(shù)的逐步發(fā)展，我們有理由去相信在不久的將來(lái)，功能陶瓷材料一定能夠在世界范圍內(nèi)，在許多的科學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中都發(fā)揮出巨大的功能和作用。一、功能陶瓷材料分類及應(yīng)用（一）鐵電壓電陶瓷材料由于電子器件智能化和小型化的進(jìn)一步發(fā)展，尺寸小巧、性能更優(yōu)異的新材料成為材料科學(xué)領(lǐng)域的最為優(yōu)先的研究方向。鐵電壓電材料具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)和光電特性，廣泛應(yīng)用于信息存儲(chǔ)、檢測(cè)、傳感器、通信和軍事領(lǐng)域。它們主要分為以下幾種類型。1.無(wú)鉛壓電陶瓷無(wú)鉛壓電陶瓷是一種新型功能材料，具有良好的環(huán)境協(xié)調(diào)性和令人滿意的性能。目前主要開發(fā)鈮酸鹽陶瓷、陶瓷陶瓷和鉍層狀壓電陶瓷，它們具有不需要密封合成和燒結(jié)、不需要高溫極化、燒結(jié)溫度低、合成溫度低等特點(diǎn)。2.弛豫鐵電體弛豫鐵電體具有相對(duì)低的燒結(jié)溫度、很高的介電常數(shù)、大的電致伸縮系數(shù)、“彌散相變”得到的較低容溫變化率和幾乎無(wú)滯后的特點(diǎn)，在新型電致伸縮器件和多層陶瓷電容器應(yīng)用廣泛。目前研究熱點(diǎn)是聚合物聚偏氟乙烯——三氟乙烯的固溶體和妮鎂酸鉛——?dú)J酸鉛單晶。3.壓電復(fù)合材料目前，研究非常活躍，應(yīng)用范圍主要包括壓電傳感器、熱釋電傳感器、超聲成像、無(wú)損探傷和非均勻振動(dòng)傳感器。制造工藝不斷改進(jìn)，并探索了脫模、注射成型和傳統(tǒng)方法等方法。壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)精度從100μm提高到20μm，將壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)精度提高到更高的水平。壓電陶瓷在晶體結(jié)構(gòu)當(dāng)中不存在對(duì)稱的中心，所以它們具有壓電效應(yīng)，即機(jī)械能和電能之間的轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換。壓電陶瓷材料具有成本低、能量轉(zhuǎn)換效率高、加工成型方便等優(yōu)點(diǎn)，常用于制作壓電器件、濾波器、諧振器、變壓器等。常用壓電元件:傳感器、氣體點(diǎn)火器、報(bào)警器、音頻設(shè)備、醫(yī)療診斷設(shè)備和通信設(shè)備等。常見的壓電材料是壓電陶瓷PZT。新型壓電陶瓷材料主要包括高靈敏度、穩(wěn)定的壓電陶瓷材料、電致伸縮陶瓷材料、熱釋電陶瓷材料等。壓電陶瓷作為電、機(jī)械、熱、光敏感材料，已廣泛應(yīng)用于超聲換能器、傳感器、無(wú)損檢測(cè)和通信技術(shù)中。（二）半導(dǎo)體陶瓷材料半導(dǎo)體陶瓷是傳感器技術(shù)和敏感元件的關(guān)鍵材料。它們與通信技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)密切相關(guān)。它們主要分為熱敏電阻、變阻器、半導(dǎo)體陶瓷電容器、濕度傳感器和氣體傳感器。大多數(shù)熱敏電阻是尖晶石氧化物半導(dǎo)體陶瓷，包括MnO-Ni0-O?系、Mn0-CoO-O?系、Mn0-Cu0-0?系等二元金屬氧化物陶瓷，Mn-Cu-Co、Mn-Cu-Ni、Mn-Co-Ni系等含Mn的三元金屬氧化物，廣泛用于控制溫度溫、測(cè)量溫度、穩(wěn)壓、補(bǔ)償、遙遠(yuǎn)控制、時(shí)間的延續(xù)、流量流速測(cè)量等技術(shù)領(lǐng)域。氣敏半導(dǎo)體陶瓷材料主要包括CoO系、NiO系ZrO?系、SnO系、Fe?O?系等過(guò)度金屬氧化物系，對(duì)天然氣、城市煤氣、丙烷、酒精、甲烷等可燃燒的氣體有一定程度上的敏捷反映。壓敏電阻器是利用伏安特性呈非線性以及電阻對(duì)電壓變化敏感的半導(dǎo)體陶瓷。ZnO是性能最好、應(yīng)用最廣的壓敏半導(dǎo)體陶瓷。光敏半導(dǎo)體陶瓷是利用陶瓷對(duì)光子能量的差異和電特性的不同，產(chǎn)生伏特、光電導(dǎo)效應(yīng)來(lái)制造制造光敏電阻和光電池。典型的光敏陶瓷有CdTe-CdS、Cu?S-CdS、CdSe、CdS等。（三）微波介質(zhì)陶瓷材料微波介質(zhì)陶瓷相當(dāng)一部分是用來(lái)制造諧振器、濾波器、介質(zhì)天線等設(shè)備，目前的現(xiàn)代通訊設(shè)備中發(fā)揮舉重若輕的作用。微波介質(zhì)陶瓷有著低介電損耗能力、高介電常數(shù)、溫度系數(shù)小等功能特質(zhì)，比較能夠滿足微波電路高可靠性、成本低廉、集成化、小型化的要求。根據(jù)使用頻率和相對(duì)介電常數(shù)的不同，在它們之間的系統(tǒng)復(fù)合系統(tǒng)為代表的低和高Q值微波介質(zhì)陶瓷、二、功能陶瓷發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策（一）功能陶瓷發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前的功能陶瓷發(fā)展方向以及大致趨勢(shì)可以總結(jié)為復(fù)合化、多功能化、低維化、智能化和設(shè)計(jì)化、材料與工藝一體化。對(duì)于一種材料的性能和功能長(zhǎng)時(shí)間都難以滿足新技術(shù)的發(fā)展對(duì)材料整體性能的需求。材料復(fù)合技術(shù)可以通過(guò)加性效應(yīng)和罪惡與材料的相互作用，發(fā)展出原材料中不存在的新的功能效應(yīng)，或者產(chǎn)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止一種的材料功能效應(yīng)。最近提出的梯度功能材料也可以看作是一種復(fù)合材料。功能性和結(jié)構(gòu)性材料或具有不同良好功能性的材料，為提高產(chǎn)品的性能和可靠性，促進(jìn)產(chǎn)品向薄、輕、小的方向發(fā)展提供了基礎(chǔ)。當(dāng)一種材料，由于其顯著的量子效應(yīng)和表面效應(yīng)而具有納米這樣小的特征尺寸時(shí)，它可以產(chǎn)生獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，如電、磁、光、熱等。功能陶瓷是納米技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。比如制造鐵合金薄膜和非常細(xì)的粉末。智能的材料是功能陶瓷發(fā)展到一定階段的高級(jí)產(chǎn)物，是我們?nèi)祟惿鐣?huì)需求層次的提高和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展到一定時(shí)期的必然結(jié)果。（二）功能陶瓷的發(fā)展對(duì)策我國(guó)在功能陶瓷材料的研究方面與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大差距，在縮小兩者的差距、提高我們的研究水平方面，應(yīng)當(dāng)對(duì)以下的幾個(gè)問(wèn)題給與重視：1.我國(guó)要繼續(xù)在原有水平上下功夫，突出重點(diǎn)，突出重點(diǎn)。由于功能陶瓷的種類和應(yīng)用比較多，不可能全方位考慮，必須突出電解液陶瓷和超導(dǎo)陶瓷的成就，加強(qiáng)與發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)交流，確保在這期間中國(guó)可以發(fā)揮功能陶瓷行業(yè)起到主導(dǎo)作用。2。我國(guó)應(yīng)從應(yīng)用出發(fā)，提高資源利用率，建立和完善研究體系和研究團(tuán)隊(duì)，面向更廣闊的未來(lái)，參與中國(guó)功能陶瓷研究。國(guó)家要加大對(duì)高校基礎(chǔ)研究的投入，鼓勵(lì)高校成立發(fā)展研究團(tuán)隊(duì)，加強(qiáng)高校與企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研合作，解決科研、開發(fā)、使用和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)性材料等方面的問(wèn)題。

結(jié)束語(yǔ)陶瓷的發(fā)展有著一個(gè)相對(duì)悠久的歷史，功能陶瓷的研究和應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文重點(diǎn)介紹了功能陶瓷的基本性能，并介紹了功能陶瓷的種類、應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)，并就目前我國(guó)的功能陶瓷發(fā)展現(xiàn)狀作出分析，并提出相應(yīng)的解決方案。由于科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，以及工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)步，對(duì)于新材料的需求方面越來(lái)越強(qiáng)烈，這就對(duì)了新材料的應(yīng)用和要求越來(lái)越高，最近幾年來(lái)，國(guó)家對(duì)于具有各種特殊功能的新陶瓷材料給予很大的關(guān)注度。在當(dāng)前的新形勢(shì)下，對(duì)新型功能陶瓷材料的進(jìn)一步開發(fā)和研究，不僅僅是對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)、軍事、航空航天等發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，而且對(duì)人民生活水平提高也是十分重要。

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