浅析精密陶瓷 摘要：系统地阐述了精密陶瓷的发展历史及研究状况，和碾压具体方式精密陶瓷的发展趋势和发水平及存在的问题，提出了未来精密陶瓷的发展趋势及产业化应重点解决的问题。 关键词：精密陶瓷、研磨加工、发展、趋势 A nalysis of Precision Ceramics ＳＯＮＧＭｅｉＸｉｎ （QiqiharUniversity161000） Abstract: Systematic exposition of the history and research status of fine ceramics, and rolling trends specific ways of fine ceramics and send levels and problems, put forward for the future development trend of fine ceramics and industrialization should be focused on solving problems. Keywords: Precision ceramic；grinding；development；trends 1 引言 传统的陶瓷制品，如日用瓷、陈设瓷、建筑卫生瓷等产品都是大家所熟悉的。然而，随着科学技术的飞速发展，而今的陶瓷已逐渐进入许多尖端科学技术领域，并越益显示出巨大的生命力。在所有重要产业部门中，陶瓷作为仅次于金属和塑料的第三种材料，日益获得人们的普遍关注。如果说微电子技术和生物工程技术是新技术革命的两大支柱，那么新材料则是建设和构筑未来高技术社会和信息社会的基础要素。从历史来看如果没有陶器的发明，人类的文明就不会发生从狩猎时代进入农耕时代的变革，同样没有精密陶瓷的发明，微电子技术，宇航技术和其它技术也不可能产生划时代的革新。许多科学家断言:精密陶瓷这种新材料的普遍开发和应用，将使人类由“重厚长大”的钢铁时代进入“轻薄短小”的新陶瓷时代。 精密陶瓷在廿一世纪科学技术的发展中，必定会占有十分重要的地位。同时，这种新型陶瓷材料对我国国民经济建设将发挥重要的作用。 陶瓷的工业应用出现于19世纪末，在20世纪中后期，随着科学技术快速发展对新型陶瓷材料的应用需求不断扩大而获得了非常迅速的发展。到2010年中国精密工业陶瓷产品产值约400亿元，全球精密工业陶 瓷市场销售额约1500亿美元。目前精密陶瓷己经广泛应用于电子信息、航天航空、新能源、生物医学、半导体、机械、工业设备、消费电子等领域。而精密陶瓷的定义是采用严格控制配料及特定工艺制成不经机械研磨加工，就具有表面光滑平整，公差尺寸合乎要求的陶瓷。主要用于制作电路基片、线圈骨架、电子管插座、高压绝缘瓷、火箭的前锥体等。也可制成用于浇制合金的高气孔率精密铸造型芯。还可用作抗震性好的高温材料。 ２精密陶瓷制品种类 ２.１结构陶瓷 包括高温结构陶瓷、耐磨陶瓷、高韧性陶瓷、高(超)硬陶瓷、纳米结构陶瓷、多孔陶瓷、陶瓷超滤膜等; ２.２功能陶瓷 包括磁性陶瓷、敏感陶瓷、光学陶瓷、生物陶瓷和超导陶瓷等;
软磁铁氧体材料和磁心概述 软磁铁氧体材料和磁心概述 软磁铁氧体材料分类 铁氧体又称氧化物磁性材料，它是由铁和其它金属元素组成的复合氧化物。铁氧体采用陶瓷工艺，经高温烧结而制成各种形状的零件。实际上，所有在金属磁性材料中出现的磁现象，在铁氧体中也能观察到，但是有两个基本不同点：一是铁氧体的饱和磁化强度远远低于金属磁性材料，通常为金属材料的一半到五分之一；二是铁氧体的电阻率比金属磁高一百万倍以上。由于这种区别，对于低频（1000 赫兹以下）高功率的磁心一般采用金属磁性材料，用于较高频率（1000 赫兹以上）磁心采用铁氧体材料。按照铁氧体的特性和用途，可把铁氧体分为永磁、软磁、矩磁、旋磁和压磁等五类；如果按照铁氧体的晶格类型来分，最重要的有尖晶石型、石榴石型和磁铅石型等三大类。高频变压器和电器中主要使用软磁铁氧体材料，因此下面主要叙述软磁铁氧体材料的分类及特性。大多数软磁铁氧体属尖晶石结构，一般化学表示式为MeFe 2O 4，这里 Me 表示二价金属元素，如：Mn、Ni、Mg、Cu、Zn等。软磁铁氧体材料是各种铁氧体材料中产量最多，用途最广泛的一种。这类材料的主要特点是起始磁导率高和矫顽力低，即容易磁化也极易退磁，其磁滞回线呈细而长形状。软磁铁氧体材料可按化学成分、磁性能、应用来进行分类。若按化学成分来分类，则主要可分为 MnZn 系、NiZn系和 MgZn 系三大类。MnZn 系铁氧体具有高的起始磁导率，较高的饱和磁感应强度，在无线电中频或低频范围有低的损耗，它是，1兆赫兹以下频段范围磁性能最优良的铁氧体材料。常用的MnZn 系铁氧体，其起始磁导率μi=400～20000，饱和磁感应强度 BS=400～530mT。MnZn 系铁氧体广泛制作开关电源变压器、回扫变压器、宽带变压器、脉冲变压器、抗电磁波干扰滤波电感器及扼流圈等，是软磁铁氧体中产量最大的一种材料（按重量计约占 60%）。NiZn 系铁氧体使用频率 100kHz～100MHz，最高可使用到300MHz。这类材料磁导率较低，电阻率很高，一般为 105～107Ωcm。因此，高频涡流损耗小，是 1MHz 以上高频段磁性能最优良有材料。常用的 NiZn 系材料，磁导率μi=5～1500，广泛用于制作各种高频固定电感器，可调电感器，谐振回路线圈，线性调节线圈抗电磁波干扰线圈等。附加少量 CuO 的 NiCuZn 系材料，最近在表面安装片式电感器中得到广泛应用。NiZn 系材料制成的各类小型磁心产量很大（按数量计），但按重量计的约占软磁铁氧体材料的 10% 左右。MgZn 系铁氧体材料中附加小量 MnO 后制成 MgMnZn系材料，电阻率较高，广泛用于制作各种显象管或显示的偏转线圈磁心，数量很大，产量约占软磁铁氧体材料的30%（按重量计）左右。MgZn 系铁氧体在某些高频电感线圈及天线线圈中也得到应用。
1.根据信息材料的功能，可把信息材料主要分为信息收集材料,信息存储材料,信息处理材料,信息传递材料,信息显示材料2还有一类重要的信息材料是半导体激光器材料。 光信息的存储、处理、传递和显示并不是基于半导体激光材料在外场作用下发生某种物理或化学变化来实现，但这些功能都必须有半导体激光器产生的激光参与才得以实现。 3.半导体激光器是信息功能器件的核心器件和通用器件，半导体激光材料也是信息材料中重要的部分。 4.信息收集材料是指用于信息传感和探测的一类对外界信息敏感的材料。 在外界信息如力、热、光、磁、电、化学或生物信息的影响下，这类材料的物理或化学性质(主要是电学性质)会发生相应变化，通过测量这些变化可方便精确地探测、接收和了解外界信息变化。 5.信息传感材料主要包括力敏传感材料、热敏传感材料、光敏传感材料、磁敏传感材料、气敏材料、湿敏材料、压敏材料、生物传感材料等。 6.力敏传感材料是指在外力作用下电学性质会发生明显变化的材料，主要分为金属应变电阻材料和半导体压阻材料两大类。金属应变电阻材料主要有康铜系合金、锰铜合金、镍铁铝铁合金、镍铬合金、铁铬铝合金等。半导体压阻材料主要是单晶硅。(半导体压阻材料便于力敏传感器件的微型化和集成化，在常温下有大量应用，逐步取代金属型应变计。金属应变电阻材料的电阻温度系数、温度灵敏度系数等都比半导体好，具有很高的延展性和抗拉强度，在耐高温、大应变、抗辐射等场合得到广泛使用。) 7.热敏传感材料是指对温度变化具有灵敏响应的材料,主要是电阻随温度显著变化的半导体热敏电阻陶瓷。根据电阻温度系数的正负，可分为正温度系数(BaTiO3、V2O5为基的热敏陶瓷)和负温度系数(过渡金属氧化物为基的热敏陶瓷)热敏材料两类。 8.光敏传感材料在光照下会因各种效应产生光生载流子，用于制作光敏电阻、光敏三极管、光电耦合器和光电探测器。最常用的光学敏感材料是锗、硅和II-VI族、IV-VI族中的一些半导体化合物等，如CdS、CdSe和PbS等半导体化合物，9.磁敏电阻材料是指具有磁性各向异性效应的磁敏材料。这类材料在磁化方向平行电流方向时，阻值最大；在磁化方向垂直于电流方向时，阻值较小。改变磁化方向与电流方向夹角，即可改变磁敏电阻材料的阻值。强磁性簿膜磁敏电阻材料主要是NiCo和NiFe合金薄膜，可制备磁敏二极管或三极管，灵敏度高、温度特性好，可用于磁场测量。 10.巨磁阻效应是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象(巨磁阻效应读出磁头，磁头存储密度迅速提高到3Gb/in2，磁盘记录从4Gb提升到600Gb或更高) 11.气敏材料是对气体敏感，电阻值会随外界气体种类和浓度变化的材料，如SnO2、ZnO、Fe2O3、ZrO2、TiO2和WO2等n 型或p型金属氧化物半导体。气敏材料用于制作气敏传感器，吸附气体后载流子数量变化将导致表面电阻率变化，进而对气体的种类和浓度进行探测。 12.湿敏材料是指电阻值随环境湿度增加而显著增大或降低的一些材料。陶瓷湿敏材料主要有MgCr2O3系、ZnCr2O3系和MnWO4、NiWO4等。高分子湿敏材料是指吸湿后电阻率或介电常数会发生变化的高分子电解质膜，如吸湿性树脂、硝化纤维系高分子膜。 13.信息存储材料是指用来制作各种信息存储器的一些能够记录和存储信息的材料。 在外加物理场（如电场、磁场、光照等）的影响下，信息存储材料发生物理或化学变化，实现对信息的存储。 14.磁记录材料 磁记录材料可方便地进行数据的存储和读取工作。磁性存贮器具有容量大、成本低等优点； 磁记录装置可将记录下来的信号进行放大或缩小，使科研中的数据处理更为方便灵活；磁卡可用于存取款、图书保存以及乘坐交通工具的票证等，方便人们生活。 15.颗粒涂布型磁记录介质是将磁粉、非磁性胶粘剂和少量添加剂等形成的均匀磁性浆料，涂布于聚酯薄膜上制成。 磁粉包括γ-Fe2O3、BaO-Fe2O3、金属粉等。 16.金属磁粉特点是具有较高的磁感应强度和矫顽力。纯铁磁化强度达1700emu/cm3，可在较薄的磁层内得到较大的读出信号；小针状铁粒子可提供较高矫顽力，使磁记录介质承受较大的外场作用。金属磁粉缺点是稳定性差，易氧化或发生其它反应，常用表面钝化或合金化等办法控制表面氧化，但降低粒子的磁化强度 17.钡铁氧体来源丰富，成本低，有较高的矫顽力和磁能积，抗氧化能力强，是一种应用广泛的永磁材料。钡铁氧体矫顽力高达398kA/m，本不适于作磁记录介质，以下特点使其可成为理想高密度磁记录材料：六方形平板结构和垂直于平板
功能陶瓷材料总复习
功能陶瓷材料总复习 绪论 什么是功能陶瓷？常见的功能陶瓷的分类、特性与用途。 1、定义：指具有电、磁、光、声、超导、化学、生物等特性，且具有相互转化功能的一类陶瓷。 2、分类：电容器陶瓷、压电、铁电陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、导电、超导陶瓷、生物与抗菌陶瓷、发光与红外辐射陶瓷、多孔陶瓷。 3、特性：性能稳定性高、可靠性好、资源丰富、成本低、易于多功能转化和集成化等 4用途：在自动控制、仪器仪表、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、精密机械、航空航天、国防等部门均发挥着重要作用。举例：电容器陶瓷、谐振器元器件基材料、压电式动态力传感器、压电式振动加速度传感器。 介电陶瓷 以感应的方式对外电场作出响应，即沿着电场方向产生电偶极矩或电偶极矩的改变，这类材料称为电介质 各种极化机制以及频率范围。 极化机制：电子极化、离子极化、偶极子极化、空间电荷极化 松弛极化 频率范围：
铁电体， 晶体在某温度范围内具有自发极化Ps,且自发极化Ps的方向能随外电场而取向，称为铁电体。材料的这种性质称为铁电性。 电畴:铁电体中自发极化方向一致的微小区域 铁电体的特性:铁电体特性包括电滞回线Hysteresis loop、电畴Domains、居里点Tc及居里点附近的临界特性。 电滞回线: 铁电体的P 滞后于外电场E而变化的轨迹（如图
居里点Tc:顺电相→铁电相的转变温度 T>Tc 顺电相 T
功能陶瓷材料的应用 研究 姓名：刘军堂___________ 学号: 23122837________ 班级: 机械1201_________ 任课老师：张志坚__________
功能陶瓷材料的应用研究 1.选择一个课题进行相关检索，要求对课题作简要分析，并在分析的基础上确定检索词，准确描述检索过程。（10分）（可选择其他课程中以论文方式考核的科目，如无此类题目，可自选或用备选题目） 功能陶瓷 功能陶瓷材料是具有特殊优越性能的新型材料，各国在基础与应用研究以及工程化方面，均给予了特殊重视，特别是在信息、国防、现代交通与能源产业中均将其置于重要地位。根据功能陶瓷材料的应用前景，本文介绍了功能陶瓷新材料的性能、应用范围，市场的开发应用现状和开发应用新领域，以及正在研发的高性能陶瓷材料；同时介绍了功能陶瓷材料今后的发展趋势。 关键词：功能陶瓷材料；应用现状；趋势 检索过程 第一步：进入“中国知网”主页，网址是“https://www.doczj.com/doc/f410466159.html, 第三步：登录成功后会进入操作界面， 第四步：选择要检索的文献数据库。在操作界面上，中国知网将其文献分成了不同的库，我们根据自己的文献范围属性进行选择。 第五步：检索参数设置。在操作界面的上部，有搜索参数设置对话框。最好逐一填写。（1）检索项，系统对文献进行了检索编码，每一个文献都有一一对应的编码，一个编码就是一种检索项。点击检索项框右边的向下箭头，就能弹出所有检索项，选中一个就好。（2）检索词，填入要求系统搜索的内容。没有明确严格要求，不一定是词语。但是需要考虑到它应当与你选中的检索项相一致。如检索项用了“关键词”，就不能用一个长句等作检索词了。（3）文献时间选择，根据文献可能出现的年代，点击对话框右边的小三角就可以选了。需要说明的是，中国知网建立时间是1994年，所以1994年及其后的数据才是最全的。现在他们在逐渐补充1994年以前的文献数据，但是，全面性可能要差些。（4）排序，提示系统将找到的文献按什么顺序呈现。（5）匹配，即要求系统按自己的检索要求进行哪种精确程度的检索。如果你确定你的文献参数，那么选择“精确”，如果不确定，就选择“模糊”。 第六步：点击“搜索”就完成了第一阶段的操作了。然后就进入检索结果呈现的界面：中国知网2.rar（点击打开查看），中国知网的结果呈现表中，对文献的基本信息：文献题目、文献的载体、发表时间及在中国知网中的收藏库名进行了说明。
软磁铁氧体材料基本类别及主要应用(Features and applicat ion of Soft magnet) 软磁铁氧体按成份一般分为MnZn、NiZn系尖晶石和平面型两大类。前者主要用于低、中频(MnZn)和高频(NiZn)，后者可用于特高频范围；从应用角度又可分高磁导率μi、高饱和磁通密度Bs、高电阻率及高频大功率(又称功率铁氧体)等几大类。由于软磁铁氧体在高频作用下具有高导磁率、高电阻率、低损耗等特点，同时还具有陶瓷的耐磨性，因而被广泛用于工业和民用等领域。工业产品主要用于计算机、通信、电磁兼容等用开关电源、滤波器和宽带变压器等方面；民用产品主要用于电视机、收录机等电子束偏转线圈、回扫变压器、中周变压器、电感器及轭流圈部分等。 一：国内外研发现状： 在软磁铁氧体磁性材料中一般以μi>5000的材料称为高磁导率，该材料近年来产量不断递增，尤其是随着当今数字技术和光纤通信的高速发展，以及市场对电感器、滤波器、轭流圈、宽带和脉冲变压器的需求大量增加，它们所使用的磁性材料都要求μi>10000以上，从而可使磁芯体积缩小很多，以适应元器件向小型化、轻量化发展要求。另外为满足使用需求，这类高磁导率小磁芯表面必须很好，平滑圆整，没有毛刺，且表面上须涂覆一层均匀、致密、绝缘、美观的有机涂层，针对这一技术难点，高磁导率软磁铁氧体产业需求中迫切希望再提高该功能材料的磁导率(μi>10000)。 上世纪90年代后，一些国外知名公司如日本TDK、TOKIN、HITACHI、IROX-NKK、FDK、KAWATETSU等、德国SIEMENS、荷兰Philips、美国SPANG磁性分公司等相继研发出新一代超高磁导率H5D(?i=15000)、H5E(?i=18000)铁氧体材料。日本TDK公司是全球磁性材料最富盛名的领头羊企业，他们在早期生产的H5C2(?i=10000)基础上，又先后开发了H5C3(?i=12000)、H5D(?i=15000)和H5E(?i=18000)等系列高?软磁铁氧体材料；90年代末已试验成功?i=20000的超高磁导率Mn-Zn铁氧体材料。TOKIN公司已向市场推出了12000H(?i=12000)、15000H(?i=15000)和18000H(?i=18000)的铁氧体材料。德国西门子、荷兰飞利浦、美国SPANG公司分别开发的高磁导率软磁铁氧体T42、T46、T56、3E6、3E7和MAT-W、MAT-H材料，其中T46:?i=15000、3E7:?i=15000、MA T-H:?i=15000，2000年西门子和飞利浦公司研制的T56、3E9材料最高磁导率已超过?i=18000。 虽然，我国软磁铁氧体工业发展较快，现有的生产厂家通过技术改造和工艺改进已取得不少成果，产品质量和产量得到明显提高，但目前国内只能大量生产?i=5000-7000的低档铁氧体材料，在高磁导率锰锌铁氧体材料研发生产上，国内与国外的水平与距离相差甚远，且大多数企业生产规模还太小，年产量普遍在1000吨以下，μi>10000的材料生产厂家更是屈指可数，而初具规模的国外公司一般年产软磁铁氧体在3000吨以上，TDK、FDK等公司年产量更是高达20000吨以上。依据我国磁性行业协会的统计，1999年我国生产μi=8000-10000材料的产量很少，但2000年后生产这类中低档软磁铁氧体材料却有较大改观。上海、浙江、
新型陶瓷材料的应用与 发展 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
新型陶瓷材料的应用与发展摘要：本文首先简单介绍了传统陶瓷材料向现代新型陶瓷材料转变的过程，新型陶瓷材料克服了传统陶瓷本身内部的缺陷，故使其性能大大提高，扩大了应用领域。然后论述了新型陶瓷材料分为结构陶瓷和功能陶瓷，以及它们耐高温、生物相容性能、电磁性、质量轻等特性及各自的应用领域，重点讨论了新型陶瓷材料在航空航天、军事、生物工程、电子工业等的应用，最后简单说明了新型陶瓷材料的近况和发展趋势。 关键字：新型陶瓷材料应用发展 引言：在当今科技高度发展的工业社会,每一项工业化的成就都与材料科学、材料的制造及实际使用有着密不可分的关联,它使得某些新的科学设想、构思及生产过程得以实现。离开了材料科学与材料工业,世界上的许多科学创造和发明都是难以实现或达到的。陶瓷材料是继金属材料,非金属高分子材料之后人们所关注的无机非金属材料中最重要的一种，因为它同时兼有金属和高分子材料两者的共同优点,此外在不断的改性过程中,已使它的易碎裂的性能有了很大的改善。因此,它的应用领域和各类产品都有一个十分明显的提高。 1.传统陶瓷材料到新型陶瓷材料的演变 陶瓷一词(Ceramics) 来源于古希腊Keramos 一词,意为地球之神。传统的陶瓷材料含意很广泛,它主要指铝、硅的氮化物,碳化物,玻璃及硅酸盐类。虽然传统陶瓷具有一定的耐化学腐蚀特性和较高的电阻率、熔点高,可耐高温,硬度高,耐磨损,化学稳定性高,不腐蚀等优点。但它也存在着塑料变形能力差,易发生脆性破坏和不易加工成型等缺点,这些原因大大地限制了在工业的应用范围，特别是在机械工业上的应用。而在电器上的应用也主要局限在高压电瓷瓶及其绝缘体部件等少数几个方面。 为此人们开展对传统的陶瓷材料进行改性研究和有关材料的人工合成开发,现代合成技术已经能够通过物理蒸发溅射(Vapor processing) 溶液法(Aqueous precipitation) 溶胶—凝胶技术(Solgel-technology) 及其它先进技术改造传统陶瓷或人工合成极少缺陷的陶瓷材料,其中较为重要的有Si3N4 ,A12O3 等。合成的陶瓷材料与传统陶瓷材料相比，它的性能大大提高,与其它材料相比,在同样强度下这些材料具有良好的化学、热、机械及摩擦学(tribology)特性。它质轻,可以耐高温,硬度高,抗压强度有时超过金属及合金,具有较强的抗磨性和化学隋性、电及热的绝缘性都相当好,特别是由于采用纯净材料,消除了缺陷( eliminate-defects) , 它的易脆性( brittleness) 得到了极大的改善,因此其应用,特在现代机械业的应用日益广泛。目前巳有大量的新型陶瓷材料被用于工业高温抗磨器件、机械基础元器件,除此之外,电子及电信行业,生物医疗器件乃至于陶瓷记忆材料,超导陶瓷等应用都与新型陶瓷材料的研制与开发有关。 2.新型陶瓷材料特性与分类 新型陶瓷材料按照人们目前的习惯可分为两大类，即结构陶瓷（Structural ceramics）（或工程陶 瓷）和功能陶瓷（ Functional ceramics），将具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷列为结构陶瓷， 而将具有电、光、磁、化学和生物体特性，且具有相互转换功能的陶瓷列为功能陶瓷。随着科学技术的发展， 各种超为基数和符合技术的运用，材料性能和功能相互交叉渗透，确切分类已经逐渐模糊和淡化。根据现代科 学技术发展的需要，通过对材料结构性能的设计，新型陶瓷材料的各种特性得到了充分的体现。 3.新型陶瓷的应用与发展 新型陶瓷是新型无机非金属材料, 也称先进陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷, 为什么能得到高 速发展, 归纳起来有四方面原因：①具有优良的物理力学性能、高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗热震 而且在热、光、声、电、磁、化学、生物等方面具有卓越的功能, 某些性能远远超过现代优质合金和高分子材料, 因而登上新材料革命的主角地位, 满足现代科学技术和经济建设的需要。②其原料取于矿土或经合成而得, 蕴藏量十分丰富。③产品附加值相当高, 而且未来市场仍将持续扩展。④应用十分广泛, 几乎可以渗透到各 行各业。 应用领域 功能陶瓷主要在绝缘、电磁、介电以经济光学等方面得到广泛应用；结构陶瓷除了耐低膨胀、耐磨、耐腐 蚀外，还有重量轻、高弹性、低膨胀、电绝缘性等特性。因而在很多领域得到应用应该是以陶瓷燃气轮机为代 表的耐高温陶瓷部件陶瓷广泛用于道具及模具等耐磨零件，这方面的应用主要是利用陶瓷的高硬度、低磨耗 性、低摩擦系数等特性。另一方面，陶瓷材料具有其他材料所没有的高刚性、重量轻、耐蚀性等特性，从而被 有效地应用在精密测量仪器和精密机床等上面。另外，因为陶瓷材料具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性，在生 物工程以及医疗等方面也得到广泛的应用。下面将分几方面来介绍新型陶瓷材料的应用领域。 1)航空航天材料:陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites） 当前耐高温材料已经成为航天先进材料中的由此岸优先发展方向，材料在高温下的应用对航天技术特别 是固体火箭等领域具有极其重要的推动作用。随着航空技术的发展气体涡轮机燃烧室中燃气的温度要求越来越高，并更紧密地依赖于高温材料的研究开发，而先进陶瓷及其陶瓷基复合材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀质 量轻等优异性能，是最具有希望代替金属材料用于热端部件的候选材料[4]。为此世界各国开展对陶瓷发动机的 研究工作。美、欧、日等越来越多的人体涡轮机设计者们开始用陶瓷基复合材料来制作旋转件和固定件。当前 对高温结构陶瓷的研究主要集中于Sic、Si3N4、Al2O3和ZrO2等，尤其以Si3N4高温结构陶瓷最引人注目。这类 陶瓷的综合性能较突出，它们有良好的高温强度，已经在航空涡轮发动机等方面得到了应用，非常适用于制作
磁性陶瓷材料 1.铁氧体磁性材料概述 铁氧体是一种非金属磁性材料，又称磁性陶瓷。早在我国春秋战国时代就有“慈石召铁”的记载。其中所谓的“慈石”就是现代称之的磁铁矿 石，也就是铁氧体的一种，其主要成分是Fe3O4，可以称其为天然的铁 氧体。人类研究铁氧体是从20世纪30年代开始的，至今已有70多年历 史了。早期有日本、荷兰等国家对铁氧体进行了系统研究，于20世纪 40年代开始有软磁铁氧体的商品问世。在第二次世界大战期间，由于无 线电、微波、雷达和脉冲技术的飞速发展，迫切需要能由于高频段，并 具有损耗低的新型磁性材料。当时的金属磁性材料由于存在严重的趋肤 效应和涡流损耗，而无法使用。铁氧体基本上是绝缘体，电阻率高，涡 流损耗小，在当时得到了迅速的研究和开发。20世纪50年代是铁氧体 蓬勃发展的时期。1952年磁铅石型硬磁铁氧体研制成功。1956年又在 此晶系中开发出平面型的超高频铁氧体，同时发现了含稀土元素的石榴 石型铁氧体，从而形成了尖晶石型、磁铅石和石榴石型三大晶系铁氧体 材料体系。应该说铁氧体的问世，是强磁性磁学和磁性材料发展史上的 一个重要里程碑。至今铁氧体磁性材料已在广播、通讯、收音机、电视、 音像技术、电子计算机技术、自动控制、雷达、宇航与卫星通讯、仪器、 仪表、印刷、显示以及生物医学、光电子技术等众多高技术领域得到了 广泛应用。 尖晶石型铁氧体
磁铅石型铁氧体 从化学组成上看，铁氧体是由铁族离子、氧离子及其他金属离子所组成的复合金属氧化物。但也有少数不含铁的磁性氧化物，近年来显示出明显的科学意义和高新技术方面的应用前景。 2.铁氧体磁性材料的种类和应用--《功能陶瓷材料》 铁氧体材料分为软磁、硬磁、旋磁、矩磁和压磁等五类。 （1）软磁铁氧体材料这类铁氧体是最先得到广泛运用的，也是日常生活中人们经常接触到的。所谓软磁铁氧体材料是指在较弱的磁场作用下，很容易被磁化也容易被退磁的一类铁氧体材料。其典型的代表是锰锌铁氧体Mn-ZnFe2O4，如
信息功能材料学 第一章：半导体材料 1，本征半导体的能带结构课分为：直接带隙半导体，间接带隙半导体。 2，半导体掺杂工艺主要有：扩散，离子注入等。 3，向半导体中掺杂高价杂质时，杂质原子提供的价电子数目多于半导体原子，多余的价电子很容易进入导带而成为电子载流子，半导体的电导率也随之增加，这种提供多余价电子的掺杂称为施主掺杂。 向半导体中掺杂低价杂质时，杂质原子提供的价电子数目少于半导体原子，很容易在价带形成空穴，半导体的电导率也随之增加，这种掺杂称为施主掺杂。4，np=Ne*Nv*exp(-Eg/k B T)；Eg=Ec-E V；Eg------半导体的禁带宽度 5，非平衡载流子主要影响少子。 当半导体承受外界作用时，除热平衡载流子外，还将产生非平衡载流子。 非平衡载流子的复合过程分为直接复合和间接复合。 直接复合是指电子直接从导带跃迁至价带的过程。 6，半导体的电导率是由载流子浓度和载流子迁移率共同决定的。 7，对于本征半导体来说，载流子浓度仅与温度有关；对于杂质半导体而言，载流子浓度由半导体掺杂浓度和温度共同决定。 8，半导体光吸收的机制：本征吸收，激子吸收，杂质吸收，自由载流子吸收，声子吸收。 9，半导体光吸收机制中，除声子吸收外，都将产生额外的载流子，由于半导体的电导率与载流子浓度成正比，所以光照可以引起半导体电导率的增加，这部分增加的电导率称为光电导。 10，如果磁场方向与电流方向垂直，导体中就会在磁场和电流方向上产生电场，这就是霍尔效应。 11，半导体置于磁场中，半导体的电阻会增加，这种效应称为半导体的磁阻效应。 磁阻效应分为物理磁阻效应和几何磁阻效应。 理磁阻效应主要是由于载流子在磁场作用下做螺旋运动，导致载流子散射概率增加二引起的电阻增加现象。 几何磁阻效应主要是由于样品的形状引起的电阻增加的现象。 12，块状半导体单晶制备技术中，广泛应用的是：切克劳斯基法（提拉法）；布里奇曼法（坩埚下降法）。 13，半导体薄膜制备方法：磁控溅射；分子束外延，金属有机化学气象沉积。14，GaAs半导体的应用： ①砷化镓的禁带宽度达工作温度大，适合制作大功率器件。 ②电子迁移率高，有效质量小，用GaAs制作的半导体器件工作速度快， 噪声低。 ③GaAs为直接带隙半导体，光电转换效率和发光效率都很高，适合制作太 阳能电池，发光二极管，半导体激光器。 ④GaAs光吸收系数高，适合制作红外探测器件。 15，半导体的四种效应： ①光照下产生电压——光生伏特效应 ②导电方向性——整流效应
功能材料之生态环境材料简述 功能材料发展前景 我国非常重视功能材料的发展，在国家攻关、“ 863”、“973”、国家自然科学基金等计划中，功能材料都占有很大比例。在“九五”“十五”国防计划中还将特种功能材料列为“国防尖端”材料。这些科技行动的实施，使我国在功能材料领域取得了丰硕的成果。在“863”计划支持下，开辟了超导材料、平板显示材料、稀土功能材料、生物医用材料、储氢等新能源材料，金刚石薄膜，高性能固体推进剂材料，红外隐身材料，材料设计与性能预测等功能材料新领域，取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果，在国际上占有了一席之地。镍氢电池、锂离子电池的主要性能指标和生产工艺技术均达到了国外的先进水平，推动了镍氢电池的产业化；功能陶瓷材料的研究开发取得了显著进展，以片式电子组件为目标，我国在高性能瓷料的研究上取得了突破，并在低烧瓷料和贱金属电极上形成了自己的特色并实现了产业化，使片式电容材料及其组件进入了世界先进行列；高档钕铁硼产品的研究开发和产业化取得显著进展，在某些成分配方和相关技术上取得了自主知识产权；功能材料还在“两弹一星”、“四大装备四颗星”等国防工程中作出了举足轻重的贡献。 世界各国功能材料的研究极为活跃，充满了机遇和挑战，新技术、新专利层出不穷。发达国家企图通过知识产权的形式在特种功能材料领域形成技术垄断，并试图占领中国广阔的市场，这种态势已引起我国的高度重视。我国在新型稀土永磁、生物医用、生态环境材料、催化材料与技术等领域加强了专利保护。但是，我们应该看到，我国功能材料的创新性研究不够，申报的专利数，尤其是具有原创性的国际专利数与我国的地位远不相称。我国功能材料在系统集成方面也存在不足，有待改进和发展。 国外 根据预测， 2001年新材料技术产业在世界市场的销售额将超过4000亿美元,，其中功能材料约占75～80%。某些特种功能材料就其单项而言，其市场也是巨大的。1995年信息功能陶瓷材料及其制品的世界市场销售额已达210亿美元，预期到2010年将达到800亿美元；2000年超导材料销售额已达80亿美元,预测2010年的年销售额预计将达到600亿美元，其中高温超导电力设备的全球销售额可达50-60亿美元,到2020年，全球与超导相关的产业的产值（按1995年的价格估算）可能达到1500亿到2000亿美元，其中高温超导占60%；2010年全球钕铁硼永磁材料的市场需求量将达万吨,产值达80亿美元，带动相关产业产值700 亿美元；生物医用材料是一个正在迅速发展的高技术领域，全球生物医用材料及制品的产值超过700亿美元，美国约为400亿美元，与半导体产业相当，是美国经济中最活跃、出口量最大的6个产业之一，一直保持每年20%以上的速率持续增长，预计到本世纪前十年左右,生物医用材料产业将达到药物市场的份额；随着可持续发展政策被各国政府的广泛采纳，生态环境材料的市场需求也将迅速增加，估计2010年的社会需求将高于500亿美元。可见，在全球经济中，特种功能材料无论是需求的规模，还是需求的增长速度，都是相当惊人的。
超导材料基础知识介绍 超导材料具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。 特性超导材料和常规导电材料的性能有很大的不同。主要有以下性能。 ①零电阻性：超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。 ②完全抗磁性：超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。 ③约瑟夫森效应：两超导材料之间有一薄绝缘层（厚度约1nm）而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后，绝缘层两侧出现电压U（也可加一电压U），同时，直流电流变成高频交流电，并向外辐射电磁波，其频率为，其中h为普朗克常数，e为电子电荷。这些特性构成了超导材料在科学技术领域越来越引人注目的各类应用的依据。 基本临界参量有以下 3个基本临界参量。 ①临界温度:外磁场为零时超导材料由正常态转变为超导态(或相反)的温度，以Tc表示。Tc值因材料不同而异。已测得超导材料的最低Tc是钨，为0.012K。到1987年，临界温度最高值已提高到100K左右。 ②临界磁场：使超导材料的超导态破坏而转变到正常态所需的磁场强度，以Hc表示。Hc与温度T 的关系为Hc=H0[1-(T/Tc)2]，式中H0为0K时的临界磁场。 ③临界电流和临界电流密度：通过超导材料的电流达到一定数值时也会使超导态破态而转变为正常态，以Ic表示。Ic一般随温度和外磁场的增加而减少。单位截面积所承载的Ic 称为临界电流密度，以Jc表示。 超导材料的这些参量限定了应用材料的条件，因而寻找高参量的新型超导材料成了人们研究的重要课题。以Tc为例，从1911年荷兰物理学家H.开默林－昂内斯发现超导电性(Hg，Tc=4.2K)起，直到1986年以前，人们发现的最高的 Tc才达到23.2K(Nb3Ge，1973)。1986年瑞士物理学家K.A.米勒和联邦德国物理学家J.G.贝德诺尔茨发现了氧化物陶瓷材料的超导电性，从而将Tc提高到35K。之后仅一年时间，新材料的Tc已提高到100K左右。这种突破为超导材料的应用开辟了广阔的前景，米勒和贝德诺尔茨也因此荣获1987年诺贝尔物理学奖金。 分类超导材料按其化学成分可分为元素材料、合金材料、化合物材料和超导陶
铁氧体.txt如果中了一千万，我就去买30套房子租给别人，每天都去收一次房租。哇咔咔~~充实骑白马的不一定是王子，可能是唐僧；带翅膀的也不一定是天使，有时候是鸟人。是镍铁尖晶石 尖晶石是一族矿物，在自然界中形成于熔融的岩浆侵入到不纯的灰岩或白云岩中经接触变质作用形成的。有些出现在富铝的基性岩浆岩中。宝石级尖晶石则主要是指镁铝尖晶石，是一种镁铝氧化物。晶体形态为八面体及八面体与菱形十二面体的聚形。颜色丰富多彩，有无色、粉红色、红色、紫红色、浅紫色、蓝紫色、蓝色、黄色、褐色等。尖晶石的品种是依据颜色而划分的，有红、橘红、蓝紫、蓝色尖晶石等。玻璃光泽，透明。贝壳状断口。淡红色和红色尖晶石在长、短波紫外光下发红色荧光。 H2 + 2Fe3+ +O2- ==H2O + 2Fe+ +Vo(空穴) CO2 +2Vo+ 4Fe2+ ==C +2O2- +4Fe3+ 总反应:CO2+2H2 ==2H2O +C 不同的铁磁材料磁滞现象的程度不同，磁滞回线水平方向越宽的材料，也就是磁滞回线面积越大的材料，其磁滞现象越严重。如图（a）所示，磁滞回线面积宽阔，材料的剩磁和矫顽磁力都大，其磁滞损失严重，不宜于作交变磁场中工作的铁心，而适合于作永久磁铁，这种材料称为硬磁性材料。如图（b）所示，磁滞回线瘦窄，而面积较小，这种材料称为软磁性材料，它的磁滞损失较小，适于交变磁场工作。软磁材料是电子工业中变压器、电机等电磁设备所不可缺少的材料。 软磁性材料软磁性材料的剩磁与矫顽磁力都很小，即磁滞回线很窄，它与基本磁化曲线几乎重合。这种软磁性材料适宜作电感线圈、变压器、继电器和电机的铁心。常用的软磁性材料有硅钢片，坡莫合金和铁氧体等。 1. 硅钢片硅钢片是电源变压器、电机、阻流线圈和低频电路的输入输出变压器等设备最常用的材料。硅钢片质量的好坏，通常用饱和磁感应强度B来表示。好的硅钢片饱和磁感应强度可达10000高斯以上，看上去晶粒多、片子薄、质脆、断面曲折。差的硅钢片只有6000高斯，看上去呈深黑色、片子厚、韧性大、断面平直。有一种专供C型变压器铁心用的冷轧硅钢片，它的导磁性能是有方向性的，使用时要沿导磁性强的方向制成状，用卷绕法作成“C”型变压器铁心，其饱和磁感应强度比普通硅钢片高很多，采用这种硅钢片可大大提高磁感应强度，减小铁心的体积和重量。 2. 坡莫合金坡莫合金又叫铁镍合金，它在弱磁场（小电流产生的磁场）下具有独特的优点，能满足电信工程的特殊需要。例如超坡莫合金的初始导磁率μ0可达10万以上。但坡莫合金中含有镍，比较贵重，不宜广泛地使用，只在一些要求灵敏度高、体积又必需小的电磁器件中，才采用这种材料，它是一种高级的软磁性材料。 3. 铁氧体铁氧体是目前通信设备中大量使用的磁性元件，可以用它作电感和变压器铁心。铁氧体就其形状来分有E型如图3-19，罐形如图3-20和环形如图3-21所示。E形铁氧体多用来作变压器的铁心，罐形铁氧体多用来作电感线圈和某些变压器的铁心，环形铁氧体用来作特殊要求的电感线圈。 铁氧体是一种非金属的磁性材料，其电阻率较高，在102～109欧姆—厘米之间，涡流损耗小，起始导磁率大，其值可由几十到几千。使用频率范围不同，则可选用不同类型的铁氧体，其频率可由几百赫到几百兆赫。这种磁性材料的主要缺点是机械性能脆，热稳定性差，饱和磁感应强度低。 实验表明，任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同．根据物质在外磁场中表现出的特性，物质可粗略地分为三类：顺磁性物质，抗磁性物质，铁磁性物质． 根据分子电流假说，物质在磁场中应该表现出大体相似的特性，但在此告诉我们物质在外磁
压电陶瓷材料及应用 一、概述 1.1电介质 电介质材料的研究与发展成为一个工业领域和学科领域，是在20世纪随着电气工业的发展而形成的。国际上电介质学科是在20世纪20年代至30年代形成的，具有标志性的事件是：电气及电子工程师学会（IEEE）在1920年开始召开国际绝缘介质会议，以后又建立了相应的分会（IEEE Dielectric and Electrical Insulation Society）。美国MIT建立了以Hippel教授为首的绝缘研究室。苏联列宁格勒工学院建立了电气绝缘与电缆技术专业，莫斯科工学院建立了电介质与半导体专业。特别是德国德拜教授在20世纪30年代由于研究了电介质的极化和损耗特性与其分子结构关系获得了诺贝尔奖，奠定了电介质物理学科的基础。随着电器和电子工程的发展，形成了研究电介质极化、损耗、电导、击穿为中心内容的电介质物理学科。 我国电介质领域的发展是在1952年第一个五年计划制定和实行以来，电力工业和相应的电工制造业得到迅速发展，这些校、院、所、首先在我国开展了有关电介质特性的研究和人才的培养，并开出了“电介质物理”、“电介质化学”等关键专业课程，西安交大于上海交大、哈尔滨工大等院校一道为我国培养了数千名绝缘电介质专业人才，促进了我国工程电介质的发展。80年代初中国电工技术学会又建立了工程电介质专业委员会。 近年来，随着电子技术、空间技术、激光技术、计算机技术等新技术的兴起以及基础理论和测试技术的发展，人们创造各种性能的功能陶瓷介质。主要有： （1）、电子功能陶瓷如高温高压绝缘陶瓷、高导热绝缘陶瓷、低热膨胀陶瓷、半导体陶瓷、超导陶瓷、导电陶瓷等。 （2）、化学功能陶瓷如各种传感器、化学泵等。 （3）、电光陶瓷和光学陶瓷如铁电、压电、热电陶瓷、透光陶瓷、光色陶瓷、玻璃光纤等。（电介质物理——邓宏）
信息获取材料—传感器 传感器是重要的信息获取材料。传感器的作用相当于人的各种感觉器官，它利用材料所具有的不同的物理、化学和生物效应制成对光、声、磁、电、力、温度、湿度、气体等敏感的器件，它既是信息获取、感知和转换所必需的元件，也是自动控制、遥感技术的关键。它对材料的要求近乎苛刻，必须具有高敏感性、高选择性、工作温度低、稳定性好等特性。敏感材料的种类很多，可分为半导体、陶瓷、有机膜及金属间充化合物等。根据用途的不同可分为光敏、声敏、磁敏、电敏、热敏、湿敏、气敏、力敏传感器等。 光敏传感器指对紫外到红外的光敏感，并将光能量转换成电信号的器件。当光照到两端接上电源的半导体材料时，这些材料（又称光电晶体）将吸收光能而产生电子一空穴对，电子向正极，空穴向负极移动，从而产生光电流。通常，随着入射光的增强，半导体的电阻减小，光电流增大，这种光电流信号可引出进行测量。这就是光敏传感器的工作原理。在光电晶体中，硫化镉对可见光敏感，砷化镓和锗对红外光敏感，而硫化锌对紫外光敏感。因此，根据所需感知的光的波长，可以选用不同的材料来制成光敏传感器。由光敏电阻器制成的光敏传感器在日常生活中应用日趋广泛。例如，能白天自动关灯，晚上自动开灯的路灯控制器、施工警灯；也可制成报警器、防盗器等。 声敏传感器是声波振动所产生的压力在压电导体中与自由载流子（电子或空穴对）相互作用，从而产生压电效应的器件。大部分声敏传感器采用硫化镉、氧化锌等制成。目前也常用压电陶瓷（如锆钛酸铅陶瓷，统称PZT）、压电晶体（石英等）以及新发展起来的压电高聚物（聚偏二氯乙烯等）来感知声的振动。 磁敏传感器是根据半导体的磁电阻率随磁场强度的增强而加大的特性制成的器件。常用材料是在锑化铟中加1%镍而得到的锑化铟与锑化镍的共晶，以及砷化铟等材料。 电敏传感器是利用一种伏安特性为非线性的电阻元件制成的器件。当这种传感器的两端施加的电压增加到某一特定值时，其电阻值就会急剧变小。碳化硅金属氧化物、钛酸钡、硒化镉等材料都具有这种特性。 热敏传感器是利用电阻值对温度极为敏感的电阻元件而制成的器件。例如，用钛酸钡半导体陶瓷加微量稀土元素可制成正温度系数热敏半导体；用多晶金属氧化物半导体或硅、锗、玻璃等半导体材料可制成负温度系数热敏半导体。这种传感器应用广泛，涉及从温度测量（超低温至高温）、温度控制、火灾报警、气象探空、过荷保护一直到空间技术、火箭导弹等军事技术。 湿敏传感器是由感湿层、基片以及感湿层上的两个电极组成的。当吸湿程度变化时会导致电阻率的改变。感湿层以氧化物性能最佳。例如，碱金属氧化物加五氧化二钒加硅粉、三氧化二铬、氧化锡及氧化锑等。 气敏传感器一般是利用半导体表面吸收某种气体分子后发生氧化或还原反应，引起导电性能变化而制成的器件。采用三氧化二铟、氧化锌、二氧化锡、二氧化钛、五氧化二矾等的N型半导体，遇还原性气体时电阻减小，可检出氢、一氧化碳、甲烷等气体；采用氧化亚镍、三氧化二铬、氯化亚铜等的P型气敏半导体，遇氧化性气体时电阻减小，可检出氧、氯、二氧化氮等气体。例如，煤气泄漏及取暖器不完全燃烧时会释放出危险的一氧化碳气体，用二氧化锡、催化剂钯和金电极制成的薄膜型气敏传感器，其厚度仅0.6毫米左右，在室温至100 C时对一氧化碳气体极为敏感。 力敏传感器是根据材料电阻率随外加应力变化而改变的原理制作的器件。压电陶瓷、石英晶体、硅、硒锑合金等都是具有将压力（机械能）转变为电能的功能。利用力敏传感器可测量受力时材料内部的应力分布情况，也可用来测量人体血压、脑压及心音，还可用作地震探头来预报地震等。 专家们认为，在传感器敏感材料的开发中最有发展前途的是陶瓷材料。因为它稳定可靠，