关于纳米陶瓷,简介,成形,特性,研究现状,应用前景,面临问题。

China Chemicals

纳米陶瓷的应用及发展趋势

◆　郑衡　　宋宜诺　　王建明　　朱宗奎

（山东科技大学　　化学与环境工程学院　　山东　　青岛　　２６６５１０）

摘　　　要：　文章主要介绍了纳米陶瓷材料在信息、生物、抗菌、压电、增韧、军事、涂料工业以及汽车工业等领域的特殊应用，并对纳米陶瓷的应用前景提出了几个发展方向。

关键词：　纳米陶瓷；应用前景；发展趋势

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　Ｎａｎｏｍｅｔｅｒ

Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

Ｚｈｅｎｇ　Ｈｅｎｇ，　Ｓｏｎｇ　Ｙｉｎｕｏ，　Ｗａｎｇ　Ｊｉａｎｍｉｎｇ，　Ｚｈｕ　Ｚｏｎｇｋｕｉ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６５１０）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎａｎｏｍｅｔｅｒ　ｃｅｒａｍｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｉｎ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｍａｎｙ　ｄｏｍａｉｎ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｆｏｒ　ｉｎｓｔａｎｃｅ，　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｂｉｏｌｏｇｙ，ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ，ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ，ｐａｉｎｔｉｎｇ，ｅｎｈａｎｃｉｎｇ　ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ，ｍｉｌｉｔａｒｙ　ａｆｆａｉｒｓ　ａｎｄ　ａｕ－ｔｏｍｏｂｉｌｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．　Ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，　ｓｅｖｅｒａｌ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎａｎｏｍｅｔｅｒｃｅｒａｍｉｃ　ｗｅｒｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ．

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｎａｎｏｍｅｔｅｒ　ｃｅｒａｍｉｃ；　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ；　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ

１　　概述

纳米陶瓷的研究始于２０世纪８０年代中期，它是指通过有效的分散、复合使异质相纳米颗粒均匀、弥散地保留于陶瓷基质结构中而得到的复合材料，当其具有某种特殊功能时便称之为纳米功能陶瓷［１￣２］。现今，通过对纳米尺度的复杂多元氧化物体系的物理、化学及结构、组成、性能和使用效能等相互关系的研究，并借助于离子置换、掺杂等方法调节优化其功能，已经出现了许多具有优异性能或特殊性能的纳米陶瓷。

目前，各国都相继加大了对纳米陶瓷研究的力度，以便能使性能优良的陶瓷材料与新兴的纳米科技结合，产生１＋１＞２的效果，使纳米陶瓷具有特殊的使用性能［３］。通过往陶瓷中加入或生成纳米级颗粒、晶须、晶片纤维等，使晶粒、晶界以及他们之间的结合都达到纳米水平，使材料的强度、韧性和超塑性大幅度提高。纳米陶瓷克服了工程陶瓷许多不足，对材料的力学、电学、热学、磁光学等性能产生了重要影响，为工程陶瓷开拓了新的应用领域［４］。

之所以广泛地用于制备电子陶瓷，原因在于陶瓷粉体晶粒的纳米化会造成晶界数量的大大增加，当陶瓷中的晶粒尺寸减小一个数量级，晶粒的表面积及晶界的体积亦以相应的倍数增加。纳米功能陶瓷可降低产品的成本，并且大大提高产品的质量。如纳米Ｙ２Ｏ３和ＺｒＯ２在较低温度烧结的陶瓷具有很高的韧性和强度，被用于轴承和刀具等耐磨器件［６］。用纳米Ａｌ２Ｏ３陶瓷粉体为基体，利用其致密速度快、烧结温度低和良好的界面延展性，在烧结过程中控制颗粒尺寸在２００￣５００ｎｍ的最佳范围，可以获得具有良好超塑性的纳米陶瓷材料［７］。

２．２　　生物领域

生物功能陶瓷能够模仿人体某些特殊生理行为，可以用来构成牙齿和骨骼等某些人体部位，甚至可望部分或整体地修复或替换人体的某种组织器官，或者增加其功能［８］。要使生物陶瓷具有特殊生理行为，必须满足下述生物学要求［９］　：（１）与生物机体相容，对生物机体组织无毒、无刺激、无过敏反应、无致畸、致突变和致癌等作用；（２）满足一定的力学要求，有足够的强度弹性形变和被替换的组织相匹配；（３）能和人体其它组织相互结合。

利用纳米微粒可在体内方便传输的特点，科学家开发出放射疗法用的陶瓷微粒。把可放射β射线的化学元素掺

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２　　　纳米陶瓷的应用

２．１　　信息领域

电子陶瓷的应用范围日趋广阔，包括基板、传感器、感测器、电容器、压电蜂鸣器和热敏电阻等［５］。纳米陶瓷粉体

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中国国际化工网化工文摘２００８年２期