无机光学透明材料——透明陶瓷
一、基本概念
透明陶瓷（Transparent ceramics）是指采用陶瓷工艺制备的具有一定透光性的多晶材料，又称光学材料。一般多晶陶瓷的不透明性是由于非等轴晶系的多晶晶粒在排列取向上的随机性，导致晶粒间折射系数不连续，以及晶界效应，气孔等引起的散射等原因所致。在制备透明陶瓷时，通过采用高纯超细原料，掺入尽可能少的添加剂和工艺上的严格控制，浆砌块石和杂质充分排出并适当控制晶粒尺寸，试制品接近于理理论密度，从而制备出透明陶瓷[1]。制备透明陶瓷的首要条件是组成陶瓷的单晶体本身是透明的，同时具有高的对称性，一般为立方晶系。某些非立方晶系的陶瓷材料如六方相的氧化铝，一定条件下可以制的半透明（translucent)陶瓷。
透明陶瓷通常采用压力烧结【包括热压，等离子体压力烧结（SPS)，热等静压（HIP）等】和气氛烧结（包括氢气烧结，氧气烧结和真空烧结等）等方法制备而成。
二、透明陶瓷的种类
透明陶瓷的种类按材料体系分为氧化物、氟化物、氮化物、氧氮化物、氧硫化物、硫化物、硒化物等透明陶瓷，随着技术的发展很可能出现更多种类的透明陶瓷的材料体系[2]。按性能分类，可分为透明结构陶瓷、透明功能陶瓷（包括透明激光陶瓷、透明闪烁陶瓷、透明铁电陶瓷、红外透明陶瓷等）。
（一）按组划分
（1）氧化物透明陶瓷
氧化物透明陶瓷一般在可见光和近红外波段透明。这类透明陶瓷已经报道的有等材料，其中以透明到的研究最为成熟。可用于制作高压钠灯的灯管、微波集成电路用基片、轴承材料以及红外光学元件。透明氧化铝陶瓷1961年由美国首先研制成功，制作工艺是采用纯度为99.99%、平均尺寸为0.3微米的氧化铝细粉作原料，加入质量分数为0.3%的MgO添加剂，在H2保护的高温电炉中烧成[3-5]。高压钠灯用透明氧化铝陶瓷在高温下与钠蒸汽不发生作用，却能把90%以上的可见光透出来。
（2）氟化物透明陶瓷
主要是CaF和MgF2透明陶瓷，20世纪60年代开始，CaF透明陶瓷主要作为一种激光材料使用。
（3）氮化物透明陶瓷、氧化物透明陶瓷、硫化物透明陶瓷氮化物陶瓷主要是AlN，氧氮化物透明陶瓷主要是AlON和SiAlON，氧化硫透明陶瓷目前研究的主要是Gd2OS，是一种性能优异的闪烁材料。
（4）硫化物透明陶瓷、硒化物透明陶瓷和碲化物透明陶瓷这类材料主要的数量不多，比如ZnS，ZnSe，CdTe等。这几种材料作为激光材料目前已经得到了激光输出，同时它们还是很好的透红外陶瓷材料。
（二）按功能划分
（1）透明激光陶瓷材料
透明陶瓷作为激光工作物质最早出现在20世纪60年代。20世纪80年代中期开始，人们开始了高质量高透明性稀土掺杂的激光陶瓷制备研究[6]。目前主要的研究对象为YAG基透明激光陶瓷和倍半氧化物透明激光陶瓷。
（2）透明闪烁陶瓷
透明闪烁陶瓷是一种能将吸收离化辐射转化为脉冲光的光电功能陶瓷材料。透明陶瓷可以实现多组分、均匀高掺杂，可以在制备过程中通过掺杂剪裁来优化闪烁体的闪烁性能。透明闪烁陶瓷首先在医学X-CT领域得到广泛应用。
（3）透明铁电陶瓷
透明铁电陶瓷除具有玻璃般的透明度外，还具有一般铁电陶瓷的特性。它能把光电机械形变等几个物理效应耦合在一起，相互发生作用，进而显示出特性。
（4）红外透明陶瓷
氧化物陶瓷具有很强的M-O键，改键高的震动频率，导致截止波长较短，因此氧化物在红外波段一般都不透明，现在红外透明陶瓷体系主要是MgF2，ZnS，CaF2，ZnSe，CdTe等。
三、影响透明性的因素
透明陶瓷主要问题是如何提供透明性以及透明性和其他性能的耦合问题，要解决这些问题，首先要了解影响透明性的主要因素。
（一）陶瓷的透光原理
陶瓷是一种多晶的无机材料，一般由晶粒，晶界，气孔等组成。陶瓷中存在大量如气孔杂质晶界等不均匀的显微结构，会造成对光线强的散射和折射。图1为多晶体陶瓷中散射模型示意图。
图1 多晶陶瓷中的主要光线散射效应
陶瓷表面凹凸不平，投射到其表面的光线一部分因为反射而折回原介质中，另一部分折射进入陶瓷多晶体。光在多晶烧结体中因微观结构的不均匀性使光强进一步减弱，造成入射光强度损失的因素主要有反射折射和吸收[7-8]。材料中不存在光吸收和光学失配，且微观结构均匀时，透光强度才最大。
当光通过某一介质时，由于介质的吸收、散射、折射等效应使其强度减弱，对于透明陶瓷这种减弱除了与材料的化学组成有关外，主要取决于材料的显微结构。
光通过厚度为t透明陶瓷片时，各种光能损失如图2所示[9]。I0为入射光，I为初射光，A为表明反射损失，B为吸收损伤，C为内部折射，双折射损失，D为背面反射损失。
图2 光在物质中传播时各种光损失示意图
（二）影响陶瓷透明性的因素
一、原料的影响
（1)原料的晶体结构与缺陷
多晶陶瓷材料中各种晶粒的取向是任意的，而折射率的改变取决于晶体结晶轴方向。相邻晶粒可能由于取向不同具有不同的折射率，在晶界处造成晶界反射损失而降低透光率。陶瓷烧成的制品中残留的氧空位，会降低陶瓷的透明度。
（2)原料的纯度与粒度
制备透明陶瓷要使用高纯度高分散高烧结活性粉料。原料中杂质会生成异相，形成光的散射中心，减弱透射光在入射方向上的强度，降低制品的透明度。
（3)原料的分散性
分体要求高的纯度和小的粒度外，颗粒应高度分散，以保障高的烧结活性。研究表明，制备透明陶瓷的理想粉体，颗粒之间不能有明显的团聚。
（4)原料的其他影响因素
原料粉体的颗粒形状、流动性、成型时的速配密度均匀性等。
二、烧成工艺
（1）气体介质
透明陶瓷和普通陶瓷不同，在真空。氢气氛或其他气氛中烧成。正确选择烧成时的气体介质，是制备透明陶瓷的重要条件之一。（2）烧成温度
烧成温度影响陶瓷材料的透明度。透明陶瓷需要比普通陶瓷更高的烧结温度，达到透明化烧结。
（3）烧结添加剂对陶瓷透明性的影响
添加剂一方面可以使烧结过程中出现少量液相，降低烧结温度，另一方面添加剂在多晶陶瓷的界面上，抑制晶界旳迁移和晶粒生长，使微气孔有足够的时间依靠晶界扩散而被排除，有利于得到致密的透光性好的透明陶瓷。
三、陶瓷微观结构和表面加工光洁度对陶瓷透明性的影响
对陶瓷透光性能影响最大的因素是气孔率，透明陶瓷的制备过程实质是在烧结过程中完全排除显微气孔的致密化过程。总气孔率超过1%的氧化物陶瓷是不透明的。在陶瓷材料中，气孔的折射率与晶粒的折射率相差最大，对光线造成的散射也大[10]。普通陶瓷不透明是因为里面有很多封闭的小气孔。陶瓷内部的气孔可能存在晶粒之间和晶
体内部。晶粒之间的气孔处于晶界面上，可以随着晶界的移动而迁移，最终排出体外。另外陶瓷的晶粒尺寸，相组成与晶界结构和表面加工光洁度对陶瓷的透光性有一定影响。
四、透明陶瓷的制备
一、粉料制备
陶瓷工艺的基本特点就是以粉体作为原料经过成型和烧成，制成多晶烧结体。作为起始原料的陶瓷粉体性能的好坏直接关系到最后终成品的质量。要得到纯相无气孔的陶瓷烧结体，对起始粉料有以下要求[11]：具有很高的纯度和可控的颗粒度；高的分散性，无硬团聚体；颗粒尺寸均匀成等轴形；高的烧结活性。透明陶瓷分体的制备有固相反应——机械粉碎法、溶胶——凝胶法、醇盐水解法、化学共沉淀法、水（醇）热法、喷雾热解法等。
二、成型工艺
成型工艺对陶瓷成品的烧结和最后达成的透明性有一定的影响。透明陶瓷成型可以采用与普通陶瓷类似的各种方法：干压成型、等静压成型、挤出成型以及注射成型等，只是成型过程中对污染物的控制要求更高。
三、烧结工艺
烧结过程中材料获得较高的强度和其他功能特性，少解释陶瓷制
备的核心和及重要的关节环节之一。要获得高透明的陶瓷材料，关键是使材料本身致密、气孔率超低、经历大小适宜均匀、晶界薄而干净，且要控制致密化和晶粒张大着两个相互竞争的过程。透明陶瓷的烧结方法除气氛和真空烧结外，还有特种烧结方法，如热压烧结、激光烧结、微波烧结及SPS放电烧结技术等。
五、透明陶瓷的应用
一、照明用透明陶瓷
随着高压钠灯、卤化物灯等以气体放电为主的一类光源的发展，高温和腐蚀使原先采用玻璃作灯管的照明器材已经不能满足要求，耐高温、耐腐蚀的半透明多晶氧化铝、氧化钇成为主要选择。近年来，随着纳米技术和制备科学与技术的发展，Krell等[12-14]采用超细纳米粉体制备微晶(晶粒尺寸≤0. 5μm)氧化铝陶瓷，控制晶粒尺寸使之小于光波长，以减少晶界的双折射。制备的透明氧化铝陶瓷的可见光透过率高达~70%，但在紫外区光透过率较差。最近，Mao等[15-16]采用平均颗粒尺寸为0. 52μm高纯(>99. 99% )α-Al2O3粉制成浆料，然后在12T磁场下进行浇注.经烧结后，获得晶粒取向良好的透明氧化铝陶瓷，由于平均晶粒尺寸较大~30μm，总透过率只有50% ~60%，但在紫外区透过率较高。图3分别是由Krell和Ma等制备的透明氧化铝陶瓷的透过率比较，后者对采用非等轴晶材料制备透明陶瓷提供了启示.图4用XRD表征了晶粒定向与任意排列氧化铝陶瓷的区别。
图3 透明氧化铝陶瓷在紫外-红外区域范围内的透过率曲线
图4 晶粒定向与任意排列氧化铝陶瓷的XRD图谱
二、激光透明陶瓷
1964年以来，掺Nd-YAG晶体的出现，作为大功率固体激光材料受到广泛关注，与钕玻璃同时成为大功率固体激光材料的首选之
一。1995年日本的Ikesue等[18-20]成功制备了透明多晶Nd-YAG陶瓷并获得激光输出，输出功率小于1W.取得明显的进展是在2000年以后，由日本神岛公司和日本电气通信大学的Ueda等[21]共同开发出透明多晶Nd-YAG陶瓷，在1064nm下输出功率达到110W，与单晶基本相(图5)。随后研制成功100mm单片，最高激光输出目前已达到1. 4kW.光-光效率达42%。图6是激光透明陶瓷激光输出功率的发展过程。2006年美国LivermoreNationalLaboratory利用日本神岛公司提供的大尺寸透明多晶Nd-YAG陶瓷片[22](100mm×100mm×20mm)采用热容的方式实现了67kW的最高功率输出，引起了国际上广泛关注，从此透明激光陶瓷正式成为大功率固体激光器的主要候选材料一，同时在国际上掀起透明陶瓷热。
图5 Nd-YAG陶瓷与Nd-YAG单晶激光输出功率比较
图6 激光陶瓷发展的历史历程
三、医疗仪器用透明闪烁陶瓷
透明闪烁陶瓷在高能物理、无损检测、辐照探测、安全和医疗影像应用、空间探索等都有重要应用和潜在的应用价值，尤其是作为安全和医疗影像应用更加突出，常规采用X-ray、X-CT、NMR等进行诊断。对于这类仪器所使用的闪烁材料，一般要求有高的透明性和发光强度、高密度和离子幅照吸收能力以及转换高能光子成可易探测的可见光信号。随着对仪器分辨率要求的不断提高，对影像质量要求日益增强。传统闪烁材料主要使用晶体，如锗酸铋(Bi2Ge2O7)和钨酸铅Pb(WO3)等。近年来，由GE、Siemens和ALEM公司以及上海硅酸盐研究所分别开发出用铕掺杂氧化镥(Eu∶Lu2O3)透明陶瓷(如图7)。上海硅酸盐研究所还先后研制成Ce∶LuAG、Ce∶YAG和La2Hf2O7等多种闪烁材料[23-25]。图8是含0. 3a%t Ce∶YAG透过率曲线，通过退火后在可见光区的直线透过率达到79. 5%。目前透明闪烁陶瓷存在的最大问题是低成本制备工艺、高透明性和光输出功率。
图7 Eu∶Lu2O3透明闪烁陶瓷
图8 退火前后0. 3at% Ce∶YAG透过率曲线及照片
四、透明红外陶瓷
透明红外陶瓷被广泛应用于红外窗口材料，根据材料透过波长范围来选择应用场合.其中尖晶石陶瓷(MgAl2O4)和氮氧化铝陶瓷(AlON)的透过率可以达到80% ~87% (图9和图10)，在紫外、可见到红外波长范围内透过率与蓝宝石、石英玻璃的透过率接近.为了获得高透过率的MgAl2O4和AlON陶瓷，通常需要采用高纯超结技术.最近也有报道采用低温(500~700℃)高压(2~5GPa)等静压、微波、SPS等烧结技术制备透明陶瓷[26-27]。图9和10分别是美国Surmet公司的透明AlON 陶瓷和中国北京烁光(Bright)公司产品透明尖晶石陶瓷的透过率，二者在紫外到红外波段范围均有较好的透过率(大于80% )。图18是中国科学院上海硅酸盐研究所[28]制备的SiAlON透明陶瓷的透过率与波长之间的关系，虽然透过率不太高，但在中红外区有较好的透过率。
图 9 AlON陶瓷的透过率与波长关系
图10 透明尖晶石陶瓷的透过率与波长关系
图11 透中红外的SiAlON陶瓷及波长与透过率关系
五、透明装甲陶瓷
装甲材料的选择主要集中在高硬度、高比强度和复合结构方面，尤其是从弹道力学和冲击试验来选择，从单一钢铁、聚合物、陶瓷到复合材料。陶瓷材料具有高硬度、低比重，在人体装甲和要求轻量化场合，如战斗直升机保护装甲等受到特别青睐，以氧化铝、碳化硼、碳化硅等为代表的高性能陶瓷以及复合装甲材料先后发展起来。随着工艺技术的不断改进，装甲材料不仅性能上有大幅度提高，而且可以通过计算机辅助设计以及先进的成型技术，制成各种复杂和曲面形状以符合人体更舒适的需要[29]。作为陶瓷装甲轻量化的典型代表碳化硼，具有高硬度(仅次于金刚石和立方氮化硼)、低比重(2. 5g/cm3)，是目前使用最广泛的材料之一，但碳化硼属于共价键结合材料，用一般工艺很难烧结到高密度，通常需要采用热压、高温等静压、SPS等烧结技术，才能获得较高密度和高强度。同时，这类陶瓷材料多数是不透明的，为了适应现代战场需求，既能保护人体又能随时观察敌情，新一代功能与结构一体化的透明装甲陶瓷迅速发展起来，以氮氧化铝(AlON)和镁铝尖晶石(MgAl2O3)为代表的一类材料特别受到了很大重视[30-31]。它们的透过范围从紫外(0. 2μm)一直到红外区域(6. 0μm) ，不仅可以作为透明装甲陶瓷，还可用于红外、可见窗口材料。
六、高折射指数透明陶瓷
长久以来，光学玻璃一直是制作相机镜头和光学仪器的主要材料，随着数字相机和可视移动电话的发展，作为光学部件可变焦透镜
系统设计与集成的重要性不言而喻，而透镜材料更是关键。以日本MurataManufacturingCo.Ltd.研制的商品名LUMICERA材料制成的陶瓷透镜首先应用于CASIO相机上[32](图12)，LUMICERA’s材料的折射指数(nd=2.08)远高于传统的光学玻璃(nd=1. 5~1. 8)，因此在成像质量上明显优于一般光学玻璃。
图12 用日本MurataManufacturing Co.Ltd.研制的商品名LUMICERA材料制成的透镜及透
镜光学系统
结束语
结构-功能一体化材料的研发是当前材料科学发展的基本趋势之一，透明陶瓷则是这一趋势的代表，它在国防军工和国民经济各个领域均有巨大的需求和潜在的应用价值。本文主要简要介绍了透明陶瓷的相关概念以及种类，透明陶瓷的透光原理，透明陶瓷的性能（主要论述了影响透明陶瓷透明性的因素），透明陶瓷的制备，最后论述了透明陶瓷的应用。
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透明陶瓷论文 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
透明陶瓷的制备与用途 摘要 一般陶瓷是不透明的，但是光学陶瓷像玻璃一样透明，故称透明陶瓷。目前制备透明陶瓷的方法主要有：透明32O Al 陶瓷制备；无水乙醇注浆成型制备YAG 透明陶瓷；32O Y 透明陶瓷等。主要的制备过程与传统陶瓷基本一致，大体上也要经过原料选择，成型，干燥，烧成等步奏。 透明陶瓷的透光性好，机械强度和硬度都很高，能耐受很高的温度，即使在一千度的高温下也不会软化、变形、析晶。电绝缘性能、化学稳定性都很高。决定了它的用途将比传统陶瓷更广泛，更先进。目前主要用于生产工业生产和军事上用于防止强光损伤眼睛的护目镜；透光的灯罩；红外测试仪的外壳；ALON 还可以用于防弹材料，超市条码扫描器窗口等方面；我国研制的激光透明陶瓷也广泛用于军事中。未来透明陶瓷必将在日用生活中发挥更广泛的作用。 关键词 透明陶瓷；烧结；制备；用途；未来 引言 一般陶瓷是不透明的，但是光学陶瓷像玻璃一样透明，故称透明陶瓷。一般陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔，前者能吸收光，后者令光产生散射，所以就不透明了。因此如果选用高纯原料，并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷，后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。它对原料以及制造工艺的要求相当严格，例如，原料必须要有很高的纯度和粒度。因此透明陶瓷的价格很昂贵，是现代陶瓷中的高级制品。 正文
新型陶瓷材料论文陶瓷装饰材料论文：电子陶瓷材料的发 展现状与趋势 电子陶瓷材料的发展现状与趋势 材料学院 080201班李金霖 摘要本文对电子陶瓷系统中的绝缘质、介电质、压电质与离子导体的现状进行了综合评述。指出了电子陶瓷材料及其生产工艺的研究动向和发展趋势。 关键词电子陶瓷,材料,研究和开发 1引言 电子陶瓷材料主要指具有电磁功能的一类功能陶瓷，它具有较大的禁带宽度，可以在很宽的范围内调节其介电性能和导电性能。它以电、磁、光、热和力学等性能及其相互转换为 [1]主要特征，广泛应用于电子、通讯、自动控制等众多高科技领域。 近年来，电子陶瓷的研究和开发十分引入注目，其新材料、新工艺和新器件已在诸多方面取得了成果。 2电子陶瓷材料研究现状及其应用前景 2.1 高导热、电绝缘陶瓷 2.1.1高导热、电绝缘陶瓷的研究现状 绝缘陶瓷又称装置瓷，它具有高电绝缘性、优异的高频特性、良好的导热性以及高化学稳定性和机械强度等特性。 [2] AlN于1862年首次合成，20世纪50年代后期，随着非氧化物陶瓷受到重视，人们开始将AlN陶瓷作为一种新材料进行研究，侧重于将其作为结构材料应用。近10年来，AlN陶瓷的研究热点是提高热传导性能，应用对象是电路基板和
封装材料。最新研究通过采用有效的烧结助剂如CaO和Y0生产出了高纯度、高热导率的AlN。 23 BeO陶瓷是一种高导热率、电绝缘性能良好的材料，它对微电子集成电路的发展作出 [3]了巨大的贡献，但因其有剧毒，已逐渐被停止使用。 近30年来，由于人们的重视和工业应用的需要，高导热电绝缘陶瓷逐渐发展壮大，研究方向也有了一些变化，主要表现在: (1) 新材料的开发。一方面，在原有材料的基础上开发新的材料，如在SiC中添加 [4]2%BeO，获得SiC-BeO高导热电绝缘材料，性能优于BeO;另一方面，独立开发新材料， ,[56]正在开发中的有氮氧化硅(SiON)、SiC纤维、氮化硅系列纤维等。 22 (2) 除原料配方外，成形和烧成工艺研究也取得了较大的进展。1966年Bergmann和Barrington提出了陶瓷粉末的冲击波活化烧结新工艺的概念。在成形工艺上，20世纪90年代开发出两种泥浆原位凝固的成形工艺:凝胶浇注和直接凝聚浇注工艺。在国外的一些实验室已成功地利用这两种工艺制备出形状复杂的氧化铝、氮化硅、碳化硅等制品。 (3) 近年来，针对高导热电绝缘陶瓷制备成本高的问题，一些科技工作者着重研究如何降低制造成本，以期改变应用落后的现状。 2.1.2高导热、电绝缘陶瓷的应用前景 高导热、电绝缘陶瓷具备优良的综合性能，在多方面都有着广泛的应用前景，如高温结构材料、金属熔液的浴槽、电解槽衬里、熔融盐类容器、金属基复合材料增强体和主动装甲材料等。尤其是其导热性良好、电导率低、介电常数和介电损耗
第27卷第10期强激光与粒子束V o l.27,N o.10 2015年10月H I G H P OW E R L A S E R A N D P A R T I C L E B E AM S O c t.,2015 光学超材料的制备方法与参数提取* 李克训1,赵亚丽1,4,江波1,王东红1,王军梅2,3 (1.中国电子科技集团公司第三十三研究所电磁防护材料及技术山西省重点实验室,太原030006; 2.中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,太原030001; 3.中国科学院大学,北京100049; 4.山西大学化学化工学院,太原030006) 摘要:在光学超材料研究过程中,其微观结构的控制制备技术至关重要三综述了国内外在光学超材料制备方法方面的大致发展历程三重点介绍了二维光学超材料的制备技术,并分析对比了各种经典制备方法的 优缺点三在二维光学超材料制备方法基础上,进一步叙述了三维光学超材料的传统制备和新的研究制备方法三 简要介绍了均匀介质光学超材料的介电常数二磁导率二折射率和阻抗等有效电磁参数的提取过程三 关键词:光学超材料;实验;有效参数;刻蚀;自组装 中图分类号: O436文献标志码: A d o i:10.11884/H P L P B201527.103233光学超材料是由亚波长结构单元或具有特异电磁特性的超原子组成的人工微纳结构材料三随着各个相关领域的发展,包括光磁学[1],光负折射率材料[2],巨大的人工手性[3],超材料非线性光学[4]和电磁隐身斗篷[5]等在内的光学超材料的诸多研究领域受到广泛关注三正如材料科学的许多分支一样,光学超材料的研究重点不仅仅是理论分析二设计与性能检测,还包括其具体微纳结构的制备技术与结构实现三在理论预测和仿真模拟方面,无论具有多么奇特的物理现象,都只有当其结构能够真正得以实现时,才能真正去验证理论推测和模拟结果三近年来,随着纳米加工技术的发展,特别是激光器[6]二飞秒激光[7]以及先进光学制造技术[8]的出现,使得光学超材料的制备技术得以快速发展三由于其结构单元需要控制在光波长范围,即几百纳米,所以相比微波频段的超材料结构,光学超材料的制备更富有挑战性三本文将分别叙述二维(2D)和三维(3D)光学超材料的制备方法,并简要介绍光学参数的提取,这将有利于光学超材料的模拟仿真和设计制备三 12D光学超材料制备 2D光学超材料的制备方法,主要包括电子束刻蚀(E B L)[9-11]二聚焦离子束(F I B)[12]二干涉刻蚀(I L)[13-14]和纳米压印刻蚀(N I L)技术[15-16]等方法三 1.1电子束刻蚀 电子束刻蚀是以电子聚焦束来代替光刻蚀中的光束,通过曝光在样品表面形成所需要的图案[9]三在光学超材料领域,大多数具有里程碑意义的研究结果,如负折射现象[10]二显著的磁响应[11]和巨大的手性效应[3]等都是通过电子束刻蚀来实现的三由于高能电子的德布罗意波长要远小于光波长,可以明显改变E B L系统中由于光的衍射极限造成的斑点,使其可以小到几个纳米,以便得到精细到纳米级别的图案三由于E B L为无掩模工艺,图形可以通过软件来控制,使其成为制备平面纳米结构最为普遍的工具三其主要缺点是效率低,时间长,价格高三因此,不适合制作大面积或批量制备光学超材料结构三 1.2聚焦离子束 与E B L不同,该法是用镓离子聚焦束来实现图形化,加速离子具有几十k e V的能量,足以溅射出样品表面的金属或电介质原子,其离子束聚焦光斑约为10n m,使其成为制造光学超材料的一种替代技术三与电子束刻蚀相比,不涉及后处理过程,且操作过程相对比较简单,能在短短20m i n内,制备出面积为16μm?16μm 的开口谐振环纳米图形结构[12]三虽然F I B法在时间上效率比较高,但其并不是制造高品质光学超材料的首选三该过程在本质上是一种破坏和污染过程,过程中高能离子束可以注入到样品表面,导致超材料结构的单元成分和形状发生改变,并进一步造成超材料性能预测与实际观测之间的差异三因此,该法在特定设计中可以快速图形化,但不作为2D光学超材料结构的一般性制备方法三 *收稿日期:2015-05-01;修订日期:2015-07-17 基金项目:山西省青年科学基金项目(2014021020-1);预研项目(201262401090404);国家重点基础研究发展计划(2013C B A01700) 作者简介:李克训(1982 ),男,硕士,主要从事电磁防护研究;l i k e x u n c c@126.c o m三 通信作者:王军梅(1986 ),女,博士,主要从事发光与光催化研究;j u n m e i_88@126.c o m三 103233-1
新型无机非金属材料有哪些 新材料全球交易网 新型无机非金属材料有哪些？“新材料全球交易网”收集整理最全新型无机非金属材料知识点。更多增值服务，请关注“新材料全球交易网”。 一、重要概念 1、新型无机非金属材料 （1）是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。 （2）包括以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。 2、陶瓷 （1）从制备上开看，陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品。 （2）从组分上来看，陶瓷是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的聚集体。 3、玻璃 （1）狭义：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机非金属物质。 （2）一般：若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质，则不管其组成如何都可称为玻璃（具有玻璃转变温度 Tg）。 玻璃转变温度：玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度。 具有Tg的非晶态新型无机非金属材料都是玻璃。 4、水泥 凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，能在空气或水中硬化，并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。 5、耐火材料 耐火度不低于1580℃的新型无机非金属材料 6、复合材料 由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。 通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能。 二、陶瓷知识点 1、陶瓷制备的工艺步骤 原材料的制备→坯料的成型→坯料的干燥→制品的烧成或烧结 2、陶瓷的天然原料 （1）可塑性原料：黏土质陶瓷成瓷的基础（高岭石、伊利石、蒙脱石） （2）弱塑性原料：叶蜡石、滑石 （3）非塑性原料：减塑剂——石英；助熔剂——长石 3、坯料的成型的目的
电子陶瓷材料的发展现状与趋势 材料学院080201班李金霖 摘要本文对电子陶瓷系统中的绝缘质、介电质、压电质与离子导体的现状进行了综合评述。指出了电子陶瓷材料及其生产工艺的研究动向和发展趋势。 关键词电子陶瓷,材料,研究和开发 1引言 电子陶瓷材料主要指具有电磁功能的一类功能陶瓷，它具有较大的禁带宽度，可以在很宽的范围内调节其介电性能和导电性能。它以电、磁、光、热和力学等性能及其相互转换为主要特征，广泛应用于电子、通讯、自动控制等众多高科技领域[1]。 近年来，电子陶瓷的研究和开发十分引入注目，其新材料、新工艺和新器件已在诸多方面取得了成果。 2电子陶瓷材料研究现状及其应用前景 2.1 高导热、电绝缘陶瓷 2.1.1高导热、电绝缘陶瓷的研究现状 绝缘陶瓷又称装置瓷，它具有高电绝缘性、优异的高频特性、良好的导热性以及高化学稳定性和机械强度等特性。 AlN于1862年首次合成[2]，20世纪50年代后期，随着非氧化物陶瓷受到重视，人们开始将AlN陶瓷作为一种新材料进行研究，侧重于将其作为结构材料应用。近10年来，AlN 陶瓷的研究热点是提高热传导性能，应用对象是电路基板和封装材料。最新研究通过采用有效的烧结助剂如CaO和Y203生产出了高纯度、高热导率的AlN。 BeO陶瓷是一种高导热率、电绝缘性能良好的材料，它对微电子集成电路的发展作出了巨大的贡献，但因其有剧毒，已逐渐被停止使用[3]。 近30年来，由于人们的重视和工业应用的需要，高导热电绝缘陶瓷逐渐发展壮大，研究方向也有了一些变化，主要表现在： (1) 新材料的开发。一方面，在原有材料的基础上开发新的材料，如在SiC中添加 2%BeO，获得SiC-BeO高导热电绝缘材料，性能优于BeO[4]；另一方面，独立开发新材料，正在开发中的有氮氧化硅（Si2ON2）、SiC纤维、氮化硅系列纤维等[5～6]。 （2）除原料配方外，成形和烧成工艺研究也取得了较大的进展。1966年Bergmann 和Barrington提出了陶瓷粉末的冲击波活化烧结新工艺的概念。在成形工艺上，20世纪90年代开发出两种泥浆原位凝固的成形工艺：凝胶浇注和直接凝聚浇注工艺。在国外的一些实验室已成功地利用这两种工艺制备出形状复杂的氧化铝、氮化硅、碳化硅等制品。 (3) 近年来，针对高导热电绝缘陶瓷制备成本高的问题，一些科技工作者着重研究如何降低制造成本，以期改变应用落后的现状。 2.1.2高导热、电绝缘陶瓷的应用前景 高导热、电绝缘陶瓷具备优良的综合性能，在多方面都有着广泛的应用前景，如高温结构材料、金属熔液的浴槽、电解槽衬里、熔融盐类容器、金属基复合材料增强体和主动装甲材料等。尤其是其导热性良好、电导率低、介电常数和介电损耗低等特性，使其成为高密度集成电路基板和封装的理想材料。同时也可用作电子器件的封装材料、散热片以及高温炉的发热件等。
透明陶瓷的制备与用途 摘要 一般陶瓷是不透明的，但是光学陶瓷像玻璃一样透明，故称透明陶瓷。目前制备透明陶瓷的方法主要有：透明32O Al 陶瓷制备；无水乙醇注浆成型制备YAG 透明陶瓷；32O Y 透明陶瓷等。主要的制备过程与传统陶瓷基本一致，大体上也要经过原料选择，成型，干燥，烧成等步奏。 透明陶瓷的透光性好，机械强度和硬度都很高，能耐受很高的温度，即使在一千度的高温下也不会软化、变形、析晶。电绝缘性能、化学稳定性都很高。决定了它的用途将比传统陶瓷更广泛，更先进。目前主要用于生产工业生产和军事上用于防止强光损伤眼睛的护目镜；透光的灯罩；红外测试仪的外壳；ALON 还可以用于防弹材料，超市条码扫描器窗口等方面；我国研制的激光透明陶瓷也广泛用于军事中。未来透明陶瓷必将在日用生活中发挥更广泛的作用。 关键词 透明陶瓷；烧结；制备；用途；未来 引言 一般陶瓷是不透明的，但是光学陶瓷像玻璃一样透明，故称透明陶瓷。一般陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔，前者能吸收光，后者令光产生散射，所以就不透明了。因此如果选用高纯原料，并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷，后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。它对原料以及制造工艺的要求相当严格，例如，原料必须要有很高的纯度和粒度。因此透明陶瓷的价格很昂贵，是现代陶瓷中的高级制品。 正文 1 几种先进的透明陶瓷的制备方法
1.1 透明32O Al 陶瓷制备的研究进展 1.1.1 放电等离子烧结（SPS ） 透明氧化铝陶瓷的SPS 烧结近几年也得到研究和探索。Dibyendu 】【1以平均粒径为100 nm 的高纯Al2O3为原料，在不使用任何添加剂的情况下采用SPS 烧结，工艺条件为压力275 MPa ，最高烧结温度1150℃，制备了平均晶粒尺寸为0． 3 μm ，硬度达到23 GPa 的透明氧化铝陶瓷。 Jiang 等】【2采用高纯纳米32O Al 粉( ＞ 99． 995%) ，0.2 wt% MgO( 以3)NO (Mg 形式加入) 作为烧结助剂，SPS 烧结工艺为真空条件下90 MPa 压力，在3min 内温度从室温升至600 ℃，然后快速升温至1300 ～ 1700℃，保温3 ～ 5 min 。结果表明，1300 ℃ × 5 min 条件SPS 烧结的试样达到完全致密化，晶粒尺寸仅为0．5 ～ 1μm ，在中红外区透光率可达85%，而经1700 ℃ × 3 min 条件下SPS 烧结试样，晶粒尺寸迅速增大至5μm 左右。Michael 等】【3同样采用SPS 烧结制备了透明氧化铝陶瓷，并研究SPS 过程中添加剂种类及含量对32O Al 透光性的影响。研究发现使用Mg 、Y 、La 三元复合添加剂，总质量为450 ppm 时，32O Al 陶瓷的直线透光率能达到57%。 1.1.2 微波快速烧结 微波烧结是利用材料在微波电磁场中的介电损耗使陶瓷及其复合材料整体加热至烧结温度而实现致密化的快速烧结技术。微波烧结速度快、时间短，从而避免了烧结过程中陶瓷晶粒的异常长大，最终可获得高强度和高致密度的透明陶瓷。Cheng 等】【4研究发现微波烧结氧化铝在加入百分比为0．05% 氧化镁烧结助剂的条件下烧结45 min 就可以得到密度为 3． 97 /cm3，平均粒径为40 μm 透明性能优异的氧化铝陶瓷。但是，微波烧结有其本身的问题，如控温准确度，温度场均匀性等，这往往会产生氧化铝晶体晶粒尺寸的差别非常大，从而影响材料质量的稳定性。 1.2 无水乙醇注浆成型制备YAG 透明陶瓷 实验所用原料为纯度99.99%的国产微米32O Y 粉和亚微米32O AL 粉.实验流程如图1 所示, 精确称量(精确到0.1mg)32O Y (33.8715g)和32O AL (25.4903g)粉体, 把称量的粉体放入干净的装有Al2O3 磨球(球料比2:1)的32O AL 球磨罐中. 把0.8wt%的正硅酸乙酯(TEOS, 分子式i S (52H OC )4)滴入28mL 无水乙醇中, 然后倒入球磨罐中, 封紧后以120r/min 的速度球磨12h. 球磨结束后打开球磨罐滴入一定量的氨水, 调节pH 值至9(32O Y 和32O AL 的等电点), 然后继续球磨10min 以混合均匀. 把球磨后的浆料倒入石膏模具中在低温下干燥48h, 随后在空气气氛下于600℃煅烧 2h, 除去残留的TEOS. 把得到的素坯置于真空
湖南科技大学专业课程论文 论文题目：对介电功能陶瓷性能的研究 学生姓名：付国良 学院：机电工程学院 专业班级：09级金属材料工程二班 学号：0903050201 指导教师：徐红梅 2011年12月20日
对介电功能陶瓷性能的研究 付国良 (09级金属材料工程二班学号：093050201) 【摘要】随着材料科学技术的飞速发展，电功能陶瓷材料的低位变得日益重要，其特性方面发挥的优越性是其他材料不可代替的。电功能材料作为一种精细陶瓷，采用高度精选的原料，通过精密调配的化学组成和严格控制的制造工艺合成的陶瓷材料。近年来，电子元件随科技发展和市场需求不断向片式化、小型化、多功能化等趋势发展，其中，片式化是小型化、多功能化发展的基础。因此，片式化材料和器件的研究成为热点。在片式化多层结构中，为了使用银、铜内电极，降低元件制作成本，低温共烧陶瓷技术成为近年来兴起的一种令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术。从介电材料的低温烧结和掺杂改性入手，通过调节成型压力，成型方式，叠层结构，以及采用零收缩技术，零收缩差技术，加入中间层等工艺技术和结构的改变，来研究层状共烧体的收缩率匹配，界面反应，界面扩散和介电性能，最终解决两种材料之间的共烧兼容问题，获得可低温烧结的无翘曲变形，无开裂等缺陷且界面结合良好的叠层共烧体。介电陶瓷和绝缘陶瓷在本质上属于同一类陶瓷，但是与绝缘陶瓷不同的是，主要利用介电性能的陶瓷称为介电陶瓷或者说，介电陶瓷是通过控制陶瓷的介电性质，使之具有较高的介电常数、较低的介质损耗和适当的介电常数温度系数的一类陶瓷。 【关键词】陶瓷功能系数介电 【引言】介电陶瓷对人类的生活影响涉及方方面面，但是人类对功能陶瓷的利用在一些方面的利用还是个空白，我设想如果我们把介电陶瓷用在谐振器、耦合器、滤波器、电容器、半导体、变压器等生活电器中时，这些电器将在工作效率和工作寿命上有很大的提高。为了加强对介电功能陶瓷的功能的广泛利用，我对介电功能陶瓷材料的介电特性做了深入研究。通过对材料性质的分析，我采用实验分析法，设计了周密的实验方案，同时我对介电功能陶瓷的理论基础做了研究设想，设计了研究方法和实验设计。如果电功能陶瓷得到很好的利用，我们的电器和各种电子设备间的工作效率将大大提高，设备制造成本也将大大降低。所以，研究介电功能陶瓷有很深远的意义。 【正文】 一、节电功能陶瓷的定义。 陶瓷材料特有的高强度、耐热性、稳定性等特点，被人们普遍看好用作集成电路板的制造材料。目前作为集成电路基板的陶瓷材料主要有氧化铝、氧化铍、碳化硅及氮化铝等，其中以氧化铝应用最为普遍。
材料常用制备方法
材料常用制备方法 一．晶体生长技术 1．熔体生长法【melt growth method】（将欲生长晶体的原料熔化，然后让熔体达到一定的过冷而形成单晶） 1.1 提拉法 特点：a. 可以在短时间内生长大而无错位晶体 b.生长速度快，单晶质量好 c.适合于大尺寸完美晶体的批量生产 1.2 坩埚下降法 特点：装有熔体的坩埚缓慢通过具有一定温度梯度的温场，开始时整个物料熔 融，当坩埚下降通过熔点时，熔体结 晶，随坩埚的移动，固液界面不断沿 坩埚平移，至熔体全部结晶。 1.3 区熔法 特点：a.狭窄的加热体在多晶原料棒上移动，在加热体所处区域，原料变成熔 体，该熔体在加热器移开后因温度下 降而形成单晶
c.外延层的表面形貌一般不如气相外延的好。 2. 溶液生长法【solution growth method】(使溶液达到过饱和的状态而结晶) 2.1 水溶液法 原理：通过控制合适的降温速度，使溶液处于亚稳态并维持适宜的过饱和度，从而结晶 2.2 水热法【Hydrothermal Method】 特点：a. 在高压釜中，通过对反应体系加 热加压（或自生蒸汽压），创造一个 相对高温高压的反应环境，使通常难 溶或不溶的物质溶解而达到过饱和、 进而析出晶体 b. 利用水热法在较低的温度下实现 单晶的生长，从而避免了晶体相变引 起的物理缺陷 2.3 高温溶液生长法（熔盐法） 特点：a.使用液态金属或熔融无机化合物作为溶剂 b.常用溶剂： 液态金属 液态Ga（溶解As）
Pb、Sn或Zn（溶解S、Ge、GaAs） KF（溶解BaTiO3） Na2B4O7（溶解Fe2O3） c.典型温度在1000 C左右 d.利用这些无机溶剂有效地降低溶 质的熔点，能生长其他方法不易制备 的高熔点化合物，如钛酸钡BaTiO3二．气相沉积法 1. 物理气相沉积法(PVD)【Physical Vapor Deposition】 1.1 真空蒸镀【Evaporation Deposition】 特点：a.真空条件下通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面； b.常用镀膜技术之一； c.用于电容器、光学薄膜、塑料等的镀膜； d.具有较高的沉积速率，可镀制单质和不易热分解的化合物膜 分类：电阻加热法、电子轰击法 1.2 阴极溅射法（溅镀）【Sputtering Deposition】 原理：利用高能粒子轰击固体表面（靶材），
(无机非金属材料专业)试卷 一、单选：（每题1分，共20分） 1、影响熟料安定性的主要因素是（）。 A. 一次游离氧化钙 B.二次游离氧化钙 C.固溶在熟料中的氧化镁 D.固溶在熟料中的氧化钠 2、粉磨水泥时，掺的混合材料为：矿渣16% ，石灰石5%，则这种水泥为（） A. 矿渣硅酸盐水泥 B.普通硅酸盐水泥 C.复合硅酸盐水泥 D.硅酸盐水泥 3、以下哪种措施有利于C3S的形成？（） A.降低液相粘度 B.减少液相量 C.降低烧成温度 D.缩短烧成带 4、国家标准规定，通用硅酸盐水泥中各个品种的初凝时间均不得早于（） A. 45分钟 B.55分钟 C. 60分钟 D.390分钟 5、和硅酸盐水泥相比，掺有混合材料的水泥的如下那个性质较差（） A. 耐水性 B.后期强度 C.抗冻性 D.泌水性 6、引起硅酸盐水泥熟料发生快凝主要原因是（） A.C3S水化快 B. C3A水化快 C.C4AF水化快 D.C2S水化快 7、水泥产生假凝的主要原因是（） A.铝酸三钙的含量过高 B.石膏的掺入量太少 C.磨水泥时石膏脱水 D.硅酸三钙的含量过高 8、根据GB/T175-2007，下列指标中属于选择性指标的是（） A. KH减小，SM减小，铝率增大。 B. KH增大，SM减小，铝率增大。 C. KH减小，SM增大，铝率减小。 D. KH增大，SM增大，铝率增大。 9、硅酸盐水泥熟料的烧结围一般在（） A.50-80℃ B. 80-100℃ C. 100-150℃ D.150-200℃ 10、国家标准规定矿渣硅酸盐水泥中SO3 （） A ＜3.5% B ≤3.5% C ＜4.0% D ≤4.0% 11、复合硅酸盐水泥的代号是（） A P·S B P·O C P·F D P·C 12、国家标准规定骨质瓷的热稳定性为（） A. 140℃ B.160℃ C. 180℃ D.200℃ 13、一般来说，凡烧成温度降低幅度在( ）以上者，且产品性能与通常烧成的性能相近的烧成方法可称为低温烧成。 A. 40-60 ℃ B.60-80℃ C. 80-100℃ D.100-120℃ 14、炉温为1250-1400℃的电炉，电热体可采用（）。
陶瓷基复合材料在航天领域的应用 概念：陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。陶瓷基复合材料具有优异的耐高温性能，主要用作高温及耐磨制品。其最高使用温度主要取决于基体特征。 一、陶瓷基复合材料增强体 用于复合材料的增强体品种很多，根据复合材料的性能要求，主要分为以下几种 纤维类增强体 纤维类增强体有连续长纤维和短纤维。连续长纤维的连续长度均超过数百。纤维性能有方向性，一般沿轴向均有很高的强度和弹性模量。 颗粒类增强体 颗粒类增强体主要是一些具有高强度、高模量。耐热、耐磨。耐高温的陶瓷等无机非金属颗粒，主要有碳化硅、氧化铝、碳化钛、石墨。细金刚石、高岭土、滑石、碳酸钙等。主要还有一些金属和聚合物颗粒类增强体，后者主要有热塑性树脂粉末 晶须类增强体
晶须是在人工条件下制造出的细小单晶，一般呈棒状，其直径为~1微米，长度为几十微米，由于其具有细小组织结构，缺陷少，具有很高的强度和模量。 金属丝 用于复合材料的高强福、高模量金属丝增强物主要有铍丝、钢丝、不锈钢丝和钨丝等，金属丝一般用于金属基复合材料和水泥基复合材料的增强，但前者比较多见。 片状物增强体 用于复合材料的片状增强物主要是陶瓷薄片。将陶瓷薄片叠压起来形成的陶瓷复合材料具有很高的韧性。 二、陶瓷基的界面及强韧化理论 陶瓷基复合材料(CMC)具有高强度、高硬度、高弹性模量、热化学稳定性等优异性能，被认为是推重比10以上航空发动机的理想耐高温结构材料。界面作为陶瓷基复合材料重要的组成相，其细观结构、力学性能和失效规律直接影响到复合材料的整体力学性能，因此研究界面特性对陶瓷基复合材料力学性能 的影响具有重要的意义。 界面的粘结形式 （1）机械结合（2）化学结合 陶瓷基复合材料往往在高温下制备，由于增强体与基体的原子扩散，在界面上更易形成固溶体和化合物。此时其界面是具有一定厚度的反应区，它与基体和增强体都能较好的
无机非金属材料知识点 一、重要概念 1、无机非金属材料 ①以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。 ②是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。 2、陶瓷 ①从制备上开看，陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品。 ②从组分上来看，陶瓷是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的聚集体。 3、玻璃 ①狭义：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机物质 ②一般：若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质，则不管其组成如何都可称为玻璃（具有玻璃转变温度 Tg）。 玻璃转变温度：热膨胀系数和比热等物理性质的突变温度。 具有Tg的非晶态材料都是玻璃。 4、水泥 凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。 5、耐火材料 耐火度不低于1580℃的无机非金属材料 6、复合材料 复合材料是两种或两种以上物理、化学性质不同的物质组合而成的一种新的多相固体材料。 通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能。 二、陶瓷知识点 1、陶瓷制备的工艺步骤 原材料的制备→坯料的成型→坯料的干燥→制品的烧成或烧结 2、陶瓷的天然原料 ①可塑性原料：黏土质陶瓷成瓷的基础（高岭石、伊利石、蒙脱石） ②弱塑性原料：叶蜡石、滑石 ③非塑性原料：减塑剂：石英助熔剂：长石
3、坯料的成型的目的 将坯料加工成一定形状和尺寸的半成品，使坯料具有必要的机械强度和一定的致密度 4、陶瓷的成型方法 ①可塑成型：在坯料中加入水或塑化剂，制成塑性泥料，然后通过手工、挤压或机加工成型；（传统陶瓷） ②注浆成型：将浆料浇注到石膏模中成型 ③压制成型：在金属模具中加较高压力成型；（特种陶瓷） 5、烧结 将初步定型密集的粉块（生坯）高温烧成具有一定机械强度的致密体。 固相烧结：烧结发生在单纯的固体之间 液相烧结：有液相参与，加助溶剂产生液相 好处：降低烧结温度，促进烧结 6、陶瓷的组织结构：晶相、玻璃相、气相 ①晶相：陶瓷的主要组成；分为主晶相和次晶相 ②玻璃相：玻璃相对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热性等不利，不能成为陶瓷的主导组成部分。 玻璃相在陶瓷中的作用：粘结：粘结晶粒，填充空隙，提高致密度 降低烧成温度，促进烧结 ③气相：气孔；降低强度，造成裂纹。 7、陶瓷力学性能的特点 ①硬度：高②强度：抗拉强度很低、抗压强度非常高 ③塑性：塑性极差④韧性：韧性差、脆性大 8、陶瓷热学性能的特点 ①导热性：差，良好的绝热材料 ②热稳定性（抗热震性）：概念：材料承受温度的急剧变化而不至于被破坏的能力。陶瓷抗热震性一般较差 9、结构陶瓷 ①概念：能作为工程结构材料使用的陶瓷，一般具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优异性能，可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷工作环境。 ②常见种类：Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4…陶瓷 ③应用：…… 10、陶瓷增韧技术：【机理：阻碍裂纹的扩展】 ①相变增韧：相变可吸收能量；体积膨胀可松弛裂纹尖端的拉应力，甚至产生
无机非金属材料工程专业 毕 业 实 习 报 姓名：杜宗飞 学号：2011090118 专业：无机非金属材料工程 班级：无机非金属材料工程01班指导教师：赵建明 实习时间：XXXX-X-X—XXXX-X-X 20XX年1月9日
目录 目录 (2) 前言 (3) 一、实习目的及任务 (3) 1.1实习目的 (3) 1.2实习任务要求 (4) 二、实习单位及岗位简介 (4) 2.1实习单位简介 (4) 2.2实习岗位简介（概况） (5) 三、实习内容（过程） (5) 3.1举行计算科学与技术专业岗位上岗培训。 (5) 3.2适应无机非金属材料工程专业岗位工作。 (5) 3.3学习岗位所需的知识。 (6) 四、实习心得体会 (6) 4.1人生角色的转变 (6) 4.2虚心请教，不断学习。 (7) 4.3摆着心态，快乐工作 (7) 五、实习总结 (8) 5.1打好基础是关键 (8) 5.2实习中积累经验 (8) 5.3专业知识掌握的不够全面。 (8) 5.4专业实践阅历远不够丰富。 (8) 本文共计5000字，是一篇各专业通用的毕业实习报告范文，属于作者原创，绝非简单复制粘贴。欢迎同学们下载，助你毕业一臂之力。
前言 随着社会的快速发展，用人单位对大学生的要求越来越高，对于即将毕业的无机非金属材料工程专业在校生而言，为了能更好的适应严峻的就业形势，毕业后能够尽快的融入到社会，同时能够为自己步入社会打下坚实的基础，毕业实习是必不可少的阶段。毕业实习能够使我们在实践中了解社会，让我们学到了很多在无机非金属材料工程专业课堂上根本就学不到的知识，受益匪浅，也打开了视野，增长了见识，使我认识到将所学的知识具体应用到工作中去，为以后进一步走向社会打下坚实的基础，只有在实习期间尽快调整好自己的学习方式，适应社会，才能被这个社会所接纳，进而生存发展。 刚进入实习单位的时候我有些担心，在大学学习无机非金属材料工程专业知识与实习岗位所需的知识有些脱节，但在经历了几天的适应过程之后，我慢慢调整观念，正确认识了实习单位和个人的岗位以及发展方向。我相信只要我们立足于现实，改变和调整看问题的角度，锐意进取，在成才的道路上不断攀登，有朝一日，那些成才的机遇就会纷至沓来，促使我们成为无机非金属材料工程专业公认的人才。我坚信“实践是检验真理的唯一标准”，只有把从书本上学到的无机非金属材料工程专业理论知识应用于实践中，才能真正掌握这门知识。因此，我作为一名无机非金属材料工程专业的学生，有幸参加了为期近三个月的毕业实习。 一、实习目的及任务 经过了大学四年无机非金属材料工程专业的理论进修，使我们无机非金属材料工程专业的基础知识有了根本掌握。我们即将离开大学校园，作为大学毕业生，心中想得更多的是如何去做好自己专业发展、如何更好的去完成以后工作中每一个任务。本次实习的目的及任务要求： 1.1实习目的 ①为了将自己所学无机非金属材料工程专业知识运用在社会实践中，在实践中巩固自己的理论知识，将学习的理论知识运用于实践当中，反过来检验书本上理论的正确性，锻炼自己的动手能力，培养实际工作能力和分析能力，以达到学以致用的目的。通过无机非金属材料工程的专业实习，深化已经学过的理论知识，提高综合运用所学过的知识，并且培养自己发现问题、解决问题的能力
无机非金属材料的分类 (1)传统陶瓷（其中，瓷是在陶的基础上上一层釉） 陶瓷在我国有悠久的历史，是中华民族古老文明的象征。从西安地区出土的秦始皇陵中大批陶兵马俑，气势宏伟，形象逼真，被认为是世界文化奇迹，人类的文明宝库。唐代的唐三彩、明清景德镇的瓷器均久负盛名。 传统陶瓷材料的主要成分是硅酸盐，自然界存在大量天然的硅酸盐，如岩石、土壤等，还有许多矿物如云母、滑石、石棉、高岭石等，它们都属于天然的硅酸盐。此外，人们为了满足生产和生活的需要，生产了大量人造硅酸盐，主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，难溶于水，有很广泛的用途。 硅酸盐制品一般都是以黏土（高岭土）、石英和长石为原料经高温烧结而成。黏土的化学组成为Al?O3·2SiO?·2H?O，石英为SiO?，长石为K?O·Al?O3·6SiO?（钾长石）或Na2O·Al2O3·6SiO2（钠长石）。这些原料中都含有SiO2，因此在硅酸盐晶体结构中，硅与氧的结合是最重要也是最基本的。 硅酸盐材料是一种多相结构物质，其中含有晶态部分和非晶态部分，但以晶态为主。硅酸盐晶体中硅氧四面体[SiO4]是硅酸盐结构的基本单元。在硅氧四面体中，硅原子以sp杂化轨道与氧原子成键，Si—O键键长为162 pm，比起Si和O的离子半径之和有所缩短，故Si—O键的结合是比较强的。 (2)精细陶瓷 精细陶瓷的化学组成已远远超出了传统硅酸盐的范围。例如，透明的氧化铝陶瓷、耐高温的二氧化锆（ZrO2）陶瓷、高熔点的氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC）陶瓷等，它们都是无机非金属材料，是传统陶瓷材料的发展。精细陶瓷是适应社会经济和科学技术发展而发展起来的，信息科学、能源技术、宇航技术、生物工程、超导技术、海洋技术等现代科学技术需要大量特殊性能的新材料，促使人们研制精细陶瓷，并在超硬陶瓷、高温结构陶瓷、电子陶瓷、磁性陶瓷、光学陶瓷、超导陶瓷和生物陶瓷等方面取得了很好的进展，下面选择一些实例做简要的介绍。 高温结构陶瓷汽车发动机一般用铸铁铸造，耐热性能有一定限度。由于需要用冷却水冷却，热能散失严重，热效率只有30%左右。如果用高温结构陶瓷制造陶瓷发动机，发动机的工作温度能稳定在1 300 ℃左右，由于燃料充分燃烧而又不需要水冷系统，使热效率大幅度提高。用陶瓷材料做发动机，还可减轻汽车的质量，这对航天航空事业更具吸引力，用高温陶瓷取代高温合金来制造飞机上的涡轮发动机效果会更好。 目前已有多个国家的大的汽车公司试制无冷却式陶瓷发动机汽车。我国也在1990年装配了一辆并完成了试车。陶瓷发动机的材料选用氮化硅，
材料常用制备方法集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
材料常用制备方法 一．晶体生长技术 1．熔体生长法【melt growth method】（将欲生长晶体的原料熔化，然后让熔体达到一定的过冷而形成单晶） 提拉法 特点：a. 可以在短时间内生长大而无错位晶体 b.生长速度快，单晶质量好 c.适合于大尺寸完美晶体的批量生产 坩埚下降法 特点：装有熔体的坩埚缓慢通过具有一定温度梯度的温场，开始时整个物料熔融，当坩埚下降通过熔点时，熔体结晶，随坩埚的移动，固液 界面不断沿坩埚平移，至熔体全部结晶。 区熔法 特点：a.狭窄的加热体在多晶原料棒上移动，在加热体所处区域，原料变成熔体，该熔体在加热器移开后因温度下降而形成单晶 b.随着加热体的移动，整个原料棒经历受热熔融到冷却结晶的过 程，最后形成单晶棒 c.有时也会固定加热器而移动原料棒 焰熔法 特点：a.能生长出很大的晶体（长达1m） b.适用于制备高熔点的氧化物 c.缺点是生长的晶体内应力很大 液相外延法 优点：a.生长设备比较简单； b.生长速率快； c.外延材料纯度比较高； d.掺杂剂选择范围较广泛； e.外延层的位错密度通常比它赖以生长的衬底要低； f.成分和厚度都可以比较精确的控制，重复性好； 操作安全。 缺点：a.当外延层与衬底的晶格失配大于1%时生长困难； b.由于生长速率较快，难得到纳米厚度的外延材料； c.外延层的表面形貌一般不如气相外延的好。 2. 溶液生长法【solution growth method】(使溶液达到过饱和的状态而结晶) 水溶液法 原理：通过控制合适的降温速度，使溶液处于亚稳态并维持适宜的过饱和度，从而结晶 水热法【Hydrothermal Method】 特点：a. 在高压釜中，通过对反应体系加热加压（或自生蒸汽压），创造一个相对高温高压的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解而达 到过饱和、进而析出晶体
无机非金属材料专业没工作经验能考什么证? 篇一：无机非金属材料专业的同学的就业指导 无机非金属材料专业的同学的就业指导！！非常珍贵的经验之谈 关于工作 很早就想写一篇关于工作的文章，以前一直很奇怪自己找工作的时候为什么学校没有人写一篇具体点的分析意见，谈谈我的一些看法，就当是抛砖引玉，自己也想听听大家的看法。就具体专业而言，我自己的专业是无机非金属材料工程，可能谈的工作主要是关于这方面。关于专业问题，其实越是大型的公司（外企）反而不是很注重专业对口，只要你能够胜任工作，当然国企还是很在意的。大四的时候原本没打算找工作，真正开始关注这方面的消息也是从大四开学之后。招聘信息的主要来源分为3个方面：学校就业办举行的招聘会、学校就业网站上的就业信息、各个学院各自获得的就业信息。当然很多nB的企业是没有到我们学校来的，来我们学校的主要是化工，建筑，材料相关的企业比较多，而且是以大型国企居多。如果你的目标是五百强外企的话，那你就要自己多留意别的学校就业信息，比如南京大学的小百合，东南大学的就业网都可以去关注，还可以去关注大型的招聘网站如前程无忧，还有几个自己认为对于应届生比较不错的网站有HiaLL，应届生毕业网，大街网等。 为了叙述方便，按照时间顺序来。大四开始之后，9月份开始会有零
零散散的招聘会，我们专业而言记得当时好像就有海螺集团（主要是水泥厂）来招人，待遇应该开始是1800左右，其它什么之类的不大清楚。这里提醒一下，找工作的时候不光要打听清楚工资的数目，还应弄清楚各种补助的数目、五险一金的数目及年终奖的数目。因为这些东西零零散散加起来你就发现占据不少的数目。比如说住房公积金一般公司给你交的是工资的10%左右（自己工资再扣10%），就算你一个月工资3000，一年到头，住房公积金也有7200，如果你户口不在工作所在地的话，离职的时候是可以直接取出来的。除此之外，还有各种补贴是不计算工资之内的，有的补贴可能加起来有500~1000/月左右。一般来说，年薪是这么计算的，13月工资+年终奖。年终奖可能各不相同根据企业效益来，一般应该在2~6个月工资左右。因此有时候如果没有弄清楚的话，你就会发现可能一家企业给你开4000/月工资（有五险没有住房公积金、无补贴、无13月工资），到头来反而没有月薪3000/月的钱拿得多。继续接上文，应该来说10~11月是大四上学期招聘的高峰期。就我们专业而言来的比较多的行业是: 1.太阳能行业的企业（估计这几年太阳能很火）,多数都为私企或中外合资企业。如果去工厂的话一般就是工艺工程师，就是负责生产车间的一段工艺的，工厂一般都不会建在很发达的地方，如果真的是去厂里的话一定要注意，当然如果是去做销售、行政之类的在总部的话地理位置应该会不错。就我们班而言没有人去，无锡尚德应该是最好的，还有常州的天合光能也不错，但是来学校招聘的是技术销售岗位的，如果感兴趣的话到不错。我们这届进了爱康的比较多，第一次来招，
功能陶瓷材料研究论文 苏州科技学院 化学生物与材料工程学院 材料学专业 题目：锰锌铁氧体材料的性能研究与制备 姓名：吕岩 学号： 1411093004 指导老师：钱君超
锰锌铁氧体材料的性能研究与制备 摘要：铁氧体材料是当今一种重要的磁性材料。二十世纪三十年代以来，由于该种材料固有的特性，人们对这种材料产生了浓厚的兴趣，并开展了广泛的研究。本文主要从锰锌铁氧体入手，介绍了高磁导率锰锌铁氧体的研究历史及其在信息产业发展过程中的意义和作用，同时从配方优化、烧结工艺、测试方法等方面综述了国内外的研究与发展现状。 关键词：锰锌铁氧体；高磁导率；配方；烧结工艺 Abstract：Ferrite materials is a very important magnetic materials at present.For the inherent characteristics of this materials,people had a strong interesting in it and extensive research carried out since the 1930s.This article is mainly about MnZn ferrite，introducing the background，the significance and current state of manufacturing high permeability MnZn ferrite was summed up and at the same time the investigation status about composition，sintering process and methods of analysis was reviewed. Key words：MnZn ferrite;high permeability;composition;sintering process