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功能陶瓷一、功能陶瓷的简介功能陶瓷是一类颇具灵性的材料，它们或能感知光线，或能区分气味，或能储存信息。
因此，说它们多才多能一点都不过分。
它们在电、磁、声、光、热等方面具备的许多优异性能令其他材料难以企及，有的功能陶瓷材料还是一材多能呢！而这些性质的实现往往取决于其内部的电子状态或原子核结构，又称电子陶瓷。
常见的功能陶瓷有压电陶瓷、生物陶瓷、超导陶瓷、磁性陶瓷、化学陶瓷等。
此外，还有半导体陶瓷、绝缘陶瓷、介电陶瓷、发光陶瓷、感光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶瓷、催化陶瓷、特种功能薄膜等，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。
二、功能陶瓷的制备1、配料：根据配方（化学反应的配比）和生产需要的数量计算出各种原料所需的质量。
用天平称取各原料。
为使后面的化学反应顺利进行，原料的颗粒尽量小些（不要超过2 m，最好为纳米粉），纯度要高。
对于配料中用量多的原料，最好先清除其中的有害杂质。
2、混合：通常使用转动球磨机或振动球磨机进行，有用干法的，也有用湿法的，所用的球大多是玛瑙球。
用球磨法不但可以混合，同时还可以使原料颗粒进一步被粉碎。
球磨要足够长时间以使各成分原料均匀混合，最大限度地彼此接触，以利于后面的化学反应。
当然，混合也可以采用其它方法，只要达到各原料的均匀混合就行。
3、预烧：混合好的料进行预烧，目的是让各成分间进行化学反应，生成目标化合物。
不同的化学反应有不同的条件（温度、压力、气氛等）要弄清这些条件。
4、粉碎、成型：将预烧后的材料粉碎是为了成型。
成型是按使用要求将材料做成某种特定形状的坯体。
成型根据不同要求可以采用模压、轧膜等方式。
为便于成型，成型前通常要在粉碎的料中加入某种粘合剂。
常用粘合剂的配方及重量比为：聚乙烯醇15%，甘油7%，酒精3%，蒸馏水75%；在90℃下搅拌溶化。
功能陶瓷材料的分类及发展前景功能陶瓷是指在应用时主要利用其非力学性能的材料，这类材料通常具有一种或多种功能。
如电、磁、光、热、化学、生物等功能，以及耦合功能，如压电、压磁、热电、电光、声光、磁光等功能。
功能陶瓷已在能源开发、空间技术、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等领域得到广泛应用。
1.电子陶瓷电子陶瓷包括绝缘陶瓷、介电陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、热释电陶瓷、敏感陶瓷、磁性材料及导电、超导陶瓷。
根据电容器陶瓷的介电特性将其分为６类：高频温度补偿型介电陶瓷、高频温度稳定型介电陶瓷、低频高介电系数型介电陶瓷、半导体型介电陶瓷、叠层电容器陶瓷、微波介电陶瓷。
其中微波介电陶瓷具有高介电常数、低介电损耗、谐振频率系数小等特点，广泛应用于微波通信、移动通信、卫星通信、广播电视、雷达等领域。
2.热、光学功能陶瓷耐热陶瓷、隔热陶瓷、导热陶瓷是陶瓷在热学方面的主要应用。
其中，耐热陶瓷主要有Al2O3、MgO、SiC等，由于它们具有高温稳定性好，可作为耐火材料应用到冶金行业及其他行业。
隔热陶瓷具有很好的隔热效果，被广泛应用于各个领域。
陶瓷材料在光学方面包括吸收陶瓷、陶瓷光信号发生器和光导纤维，利用陶瓷光系数特性在生活中随处可见，如涂料、陶瓷釉。
核工业中，利用含铅、钡等重离子陶瓷吸收和固定核辐射波在核废料处理方面广泛应用。
陶瓷还是固体激光发生器的重要材料，有红宝石激光器和钇榴石激光器。
光导纤维是现代通信信号的主要传输媒介，具有信号损耗低、高保真性、容量大等特性优于金属信号运输线。
透明氧化铝陶瓷是光学陶瓷的典型代表，在透明氧化铝的制造过程中，关键是氧化铝的体积扩散为烧结机制的晶粒长大过程，在原料中加入适当的添加剂如氧化镁，可抑制晶粒的长大。
其可用作熔制玻璃的坩埚，红外检测窗材料，照明灯具，还可用于制造电子工业中的集成电路基片等。
3.生物、抗菌陶瓷生物陶瓷材料可分为生物惰性陶瓷和生物活性陶瓷，生物陶瓷除了用于测量、诊断、治疗外，主要是用作生物硬质组织的代用品，可应用于骨科、整形外科、口腔外科、心血管外科、眼科及普通外科等方面。
透明陶瓷鲁成强（山东轻工业学院）摘要：简要地介绍了透明陶瓷的研究现状，同时探讨了透明陶瓷透光的原理以及影响透明性能的主要因素，叙述了透明陶瓷的制备方法，并展望了透明陶瓷研究发展趋势。
关键字：透明陶瓷现状原理制备发展趋势1 透明陶瓷的现状透明陶瓷是二十世纪50年代末发展起来的。
经过几十年的发展，已制备了一系列的透明陶瓷。
如氧化铝透明陶瓷、氧化钇透明陶瓷、氮化铝透明陶瓷以及电光透明陶瓷和激光透明陶瓷等。
所谓透明陶瓷就是能透过光线的陶瓷。
通常陶瓷是不透明的，其原因是陶瓷材料内部含有的微气孔等缺陷对光线产生折射和散射作用，使得光线几乎无法透过陶瓷体。
1959年通用电气公司首次提出了一些陶瓷具有可透光性,随后美国陶瓷学家R.L.Coble制备得到透明氧化铝陶瓷证实了这一点。
这种材料不仅具有较好的透明性，且耐腐蚀，能在高温高压下工作，还有许多其他材料无可比拟的性质，如强度高、介电性能优良、低电导率、高热导性等，所以逐渐在照明技术、光学、特种仪器制造、无线电子技术及高温技术等领域获得日益广泛的应用[1]。
2 影响透明陶瓷性能的主要因素2.1 气孔率对透明陶瓷透光性能影响最大的因素是气孔率。
普通陶瓷即使具有很高的致密度，往往也不是透明的，这是因为其中有很多封闭的气孔。
文献指出 ,总气孔率超过1%的氧化物陶瓷基本是不透明的，因为气孔的折射率非常低(约为1.0)，这些气孔在光线传播的过程中会使光线发生多次反射，从而大大降低材料的透明度。
陶瓷内部的气孔可存在于晶体之间和晶体内部。
晶体之间的气孔处于晶界上容易排除，而晶体内部的气孔即使是小于微米级的也很难排除。
因此晶体内部气孔对于获得透明陶瓷是最危险的。
因此要从每一个工艺阶段：原料粉体的制备、预烧、烧成。
来防止气孔的产生。
2.2 晶界结构首先，晶界是破坏陶瓷体光学均匀性、从而引起光的散射、致使材料的透光率下降的重要因素之一。
当单位体积晶界数量较多，晶体配置杂乱无序，入射光透过晶界时，必然引起光的连续反射、折射，这样其透光率也就降低。
陶瓷在光电领域的应用
陶瓷材料在光电领域的应用广泛，主要因其具有优异的光学、电学和热力学性能。
以下是陶瓷材料在光电领域的一些具体应用：
1. 透明陶瓷：高透明度的氧化铝、氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）、氧化镁铝尖晶石（MgAl2O4）等透明陶瓷材料被用于制备高功率激光器窗口材料、光纤连接器、透镜、光导管、光学传感器以及高强度照明设备的散热基板等。
2. 光电功能陶瓷：如铁电陶瓷（PZT、PLZT等）在电光调制器中应用广泛，它们可以将电信号转化为光信号或反之，实现光信息处理、光通信系统中的开关和调制功能。
3. 半导体陶瓷：氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等宽禁带半导体陶瓷在高温、高压和高频条件下表现出色，是制造高效能电力电子器件（如二极管、晶体管、LED灯珠等）的理想材料。
4. 光催化陶瓷：二氧化钛（TiO2）等光催化陶瓷在光照下能够分解有机污染物，应用于空气净化、水净化等领域，并且在太阳能转换和环境修复方面有着重要作用。
5. 光电传感器陶瓷：包括热释电陶瓷、光电导陶瓷等，应用于红外探测器、光敏电阻、光电池等器件中。
6. 激光陶瓷：Nd:YAG、Nd:YVO4等掺杂稀土元素的激光陶瓷，由于其优良的光学质量和良好的热稳定性，在固体激光器领域有重要应用。
7. 集成光路陶瓷基板：高性能陶瓷材料作为集成光路（Integrated Optics, IO）的基板材料，可提供良好的光传输通道，适用于微波光子学、光纤通信等领域。
综上所述，陶瓷材料在光电领域的应用不断拓宽和深化，成为现代光电技术发展中不可或缺的一部分。
电子陶瓷材料电子陶瓷材料概述陶瓷学定义为制造和应用固体制品的技艺和科学,这种固体制品主要是由无机非全属材料作为基本组分组成的。
电子陶瓷是应用于电子技术中的各种陶瓷现代陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类，是航天、新能源、新材料、微电子、激光、海洋工程和生物工程等高新技术的重要组成部分和不可缺少的物质基础，也是当前高技术竞争的热点之一。
结构陶瓷指用于制造电子元件、器件、部件和电路中基体、外壳、固定件和绝缘零件等陶瓷材料,又称装置瓷。
功能陶瓷是利用其特有的电、磁、声、光、热、弹等直接效应及其耦合效应所提供的一种或多种性质来实现特定的使用功能。
电子陶瓷——无机多晶体微观结构上，陶瓷是介乎单晶与玻璃之间的一类物质●电子陶瓷的主要化学结合力：离子键及共价键●化学组成主要有：碳、氧化物、氮化物、碳化物以及硼化物等●电子陶瓷晶相的晶体结构：单质材料主要有石墨和金刚石结构；AB型化合物主要有NaCl（岩盐）型结构、立方ZnS（闪锌矿）型结构、六方ZnS（纤维锌矿）型结构等；AB2型化合物主要有CaF2（萤石）型结构、TiO2（金红石）型结构等；A2B3型化合物则以α-Al2O3（刚玉）型结构为代表；ABO3型化合物主要有CaTiO3（钙钛矿）型结构、FeTiO3（钛铁矿）型结构及CaCO3（方解石）型结构；AB2O4型化合物最重要的结构是尖晶石结构，典型材料包括MgAl2O4、MnFe2O4、ZnFe2O4等。
●电子陶瓷晶相的晶体结构：单质材料主要有石墨和金刚石结构；AB型化合物主要有NaCl（岩盐）型结构、立方ZnS（闪锌矿）型结构、六方ZnS（纤维锌矿）型结构等；AB2型化合物主要有CaF2（萤石）型结构、TiO2（金红石）型结构等；A2B3型化合物则以α-Al2O3（刚玉）型结构为代表；ABO3型化合物主要有CaTiO3（钙钛矿）型结构、FeTiO3（钛铁矿）型结构及CaCO3（方解石）型结构；AB2O4型化合物最重要的结构是尖晶石结构，典型材料包括MgAl2O4、MnFe2O4、ZnFe2O4等。
中华人民共和国国家标准电子陶瓷名词术语Terms for electronic ceramics本标准规定了电子陶瓷名词术语的定义．包括基础理论、瓷料种类、性能与测试、设备和工艺及其它，共五部分。
1基础理论1.1 电子陶瓷electronic ceramics在电子技术中用于制造电子元件和器件的陶瓷材料，一般可分为结构陶瓷和功能陶瓷。
1.2 电子结构陶瓷electronic structural ceramics．用于制造电子元件、器件、部件和电路中的基体、外壳、固定件和绝缘零件等的陶瓷材料，又称装置瓷。
它大致可分为电真空瓷、电阻基体瓷和绝缘零件瓷等．1.3功能陶瓷functional ceramics用于制造电容器、电阻器、电感器、换能器、滤波器、振荡器、传感器等并在电路中起一种或多种作用的陶瓷材料。
它又可分为电容器瓷、铁电瓷、压电瓷、半导体瓷、导电陶瓷以及磁性瓷等。
1.4多相系统polyphase system在热力学中把所研究对象的物质总体称为系统。
系统中具有相同的物理、化学性质的部分称为相。
当系统达到热力学平衡时，按相的数目可分为单相系统和多相系统。
前者又称均匀系统，后者又称非均匀系统。
陶瓷材料一般是由晶相、玻璃相和气相组成的多相系统。
1.5晶相crystal phase在多相系统中由晶体构成的部分。
1.6 晶粒crystal grain在显微镜下观察到的有形的晶体的通称。
1.7玻璃相glass phase在多相系统中由玻璃态构成的部分．它是由主要组分、添加物和杂质等熔融后凝结而成的。
1.8气相gas phase在多相系统中，由气体构成的部分。
1.9气孔pore存在于陶瓷体中的小孔．与大气连通的称开口气孔，封闭的称闭口气孔，包在晶粒内部的称晶内气孔，处在晶粒之间的称晶间气孔。
1.10 显微结构microstructure在显微镜下观察到的瓷体内各相的种类、形状、大小、数量、分布、取向以及晶界、显微缺陷等，总称陶瓷材料的显微结构。
功能陶瓷的种类
1. 电子陶瓷：电子陶瓷是指具有电性能、热性能、机械性能和光学性能的特殊陶瓷材料。
这些陶瓷材料广泛应用于电子元器件、高频电器、电气绝缘、传感器、导波器等领域中。
2. 磁性陶瓷：磁性陶瓷即氧化铁磁性陶瓷，是一种具有铁磁性质的陶瓷材料。
该类材料广泛应用于电子、环保、能源、医疗等领域中，如磁性材料、电磁传感器、水处理等。
3. 生物陶瓷：生物陶瓷是一种具有生物相容性和骨组织相似性的材料，常用于人造骨、牙科修复、骨块修复、种植等领域。
4. 光学陶瓷：光学陶瓷是指具有优异光学性能的特殊陶瓷材料，广泛应用于光学仪器、激光器、光伏电池、光导纤维、光学传感器等领域中。
5. 复合陶瓷：复合陶瓷是将两种或两种以上的材料组合而成的材料，具有优异的综合性能。
这类材料广泛应用于摩擦材料、复合刀具、内衬材料、热障涂层等领域中。
6. 耐磨陶瓷：耐磨陶瓷是指具有优异耐磨性能的特殊陶瓷材料。
这类材料广泛应用于磨损零部件、耐腐蚀零部件、煤矿机械等。
