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功能陶瓷材料的制备与研究进展摘要：该文重点介绍了三种功能陶瓷的发展和制备情况，并针对我国功能陶瓷的研究存在的问题提出应对方法，以期为我国未来功能陶瓷的研究提供参考。
关键词：功能陶瓷制备研究功能陶瓷自20世纪30年代发展以来，经历了电介质陶瓷到高温超导陶瓷的发展历程，目前功能陶瓷在计算机技术、微电子技术、光电子技术等领域应用广泛，成为推动我国科技发展的重要功能性材料。
1 功能陶瓷情况介绍1.1 微波介质陶瓷微波介质陶瓷主要应用于现代通讯设备中，尤其在介质天线、滤波器、谐振器等设备中发挥着至关重要的作用。
在现代通讯技术影响下，我国十分重视微波介质陶瓷的研究和发展。
微波介质陶瓷研究对其基本要求如下。
为了实现微波元器件小型化发展要求，在使用的微波波段中微波介质陶瓷介电常数ε应尽可能的大；为了保证较好的通讯质量和良好的滤波性质，微波介质陶瓷的品质因数Q应尽可能的小；应保证谐振频率的温度系数可调节或者最大限度的小。
除此之外，还应充分分析微波介质陶瓷的绝缘电阻、传热系数等参数。
目前对微波介质陶瓷的研究、开发主要集中在以下方面。
首先，高品质因数和低介电常数的微波介质陶瓷，这类材料主要以BaO-ZnO-Nb2O5、BaO-ZnO-Ta2O5、BaO-MgO-Ta2O5或者它们之间的复合材料为代表。
当满足f≥10?GHz，Q=(1-3)×104，ε=25-30，谐振温度系数几乎为零时，可广泛应用于毫米、厘米波段的卫星直播通信系统中。
其次，中等的Q和ε微波介质陶瓷，其组成材料主要有Ba2TiO20、(Zr，Sn)TiO4以及BaTi4O9等。
当满足f≤3-4?GHz，Q=(6-9)×104，ε≈40，谐振温度系数小于等于5×10-6/℃，可作为微波军用雷达通信系统的重要器件。
最后，低Q和高ε微波介质陶瓷，以BaO、TiO2、Ln2O3为主要组成材料，该类陶瓷在目前微波介质陶瓷研究中受到人们的广泛关注。
1、如何区分结构陶瓷和功能陶瓷？结构陶瓷是指在应用是主要利用其力学机械、热及部分化学功能的先进陶瓷，如果能在高温下应用的陶瓷就称为高温结构陶瓷。
功能陶瓷是指应用是主要利用其非力学性能的先进陶瓷材料，这类材料具有一种或多种功能，如电学、磁学、光学、热学、化学、生物等；有的有耦合功能，如压电、压磁、热电、电光、声光、磁光等。
2、功能陶瓷的耦合效应有哪些？压电、压磁、热电、电光、声光、磁光等。
3、功能陶瓷如何分类电磁功能陶瓷:电介质陶瓷(电绝缘陶瓷,电容器陶瓷,压电陶瓷)、半导体陶瓷、磁性陶瓷、超导陶瓷、化学功能陶瓷、生物功能陶瓷4、功能陶瓷的热学性质有哪些？了解其含义。
①热导率：热导率又称导热系数，是反映材料导热性能的物理量；②热膨胀系数: 固体在温度每升高1K时长度或体积发生的相对变化量。
5、什么是绝缘强度？当电场强度超过某一临界值时，介质由介电状态变为导电状态。
相应的临界电场强度称为绝缘强度。
6、功能陶瓷的电学性质有哪些？了解其含义。
①电导率：电导率是表示物质传输电流能力强弱的一种测量值；②介电常数：是衡量介质极化行为或介质储存电荷能力的重要特征参数；③介质损耗：电介质在单位时间内消耗的能量；④击穿电场强度：当电场强度超过某一临界值时，介质由介电状态变为导电状态，相应的临界电场强度称为击穿电场强度。
7、电介质陶瓷的电导机制是什么？了解其含义。
离子电导离子作为载流子的电导机制。
8、什么是极化？自发极化？极化方式和基本原理。
极化：在外电场作用下，电介质内部沿电场方向产生感应偶极矩，在电介质表面出现极化电荷的现象叫作电介质的极化。
自发极化：极化状态并非由外电场所引起，而是由晶体内部结构特点所引起，晶体中每个晶胞内存在固有电偶极矩。
极化方式:（1）位移式极化：电子或离子在电场作用下的一种完全弹性、不消耗电场能量、介质不发热、平衡位置不发生变化、瞬间就能完成、去电电场时又恢复原状态的极化方式。
包括电子极化，离子极化（2）松弛式极化：非弹性的、平衡位置发生变化、完成的时间比位移极化长、消耗电场能量、介质发热，是一种可逆的过程，去掉电场时不能恢复原状态的极化方式。
介电陶瓷制备原理及应用介电陶瓷是一种在电场作用下具有高电介质常数和低电导率的陶瓷材料。
其制备原理主要是通过合成、成型、烧结和后处理等步骤完成。
首先，介电陶瓷的合成主要依靠化学方法或物理方法。
化学方法一般是通过溶胶-凝胶法、水热法或共沉淀法等将金属离子与酸碱盐等反应生成介电陶瓷材料的前驱体。
而物理方法则是通过固相反应、熔融法或热反应合成所需的化合物。
第二步是成型。
常见的成型方法包括注塑成型、压片成型、涂覆成型和压坯成型等。
其中，注塑成型是一种常用的方法，通过将粉末与有机溶剂混合形成浆料，然后利用注塑机将浆料注入模具，最后通过烘干将浆料固化成形。
第三步是烧结。
通过高温烧结可以使得陶瓷晶体生长并形成致密的结构。
烧结温度和时间的选取主要根据材料的组成和烧结性能要求。
烧结过程中必须注意控制氧气分压和烧结温度，以保证陶瓷材料的物理性能。
最后，烧结后的介电陶瓷通常需要进行后处理，如热处理、压制、抛光和涂层等。
这些后处理工艺可以改善介电陶瓷的性能，增加材料的稳定性和耐久性。
介电陶瓷的应用非常广泛。
一方面，由于其高电介质常数和低电导率的特点，介电陶瓷常被应用于电容器、超声换能器和压电换能器等电子产品中。
另一方面，介电陶瓷具有良好的介电性能和化学稳定性，所以也常被用于制备传感器、滤波器和微波器件等。
此外，介电陶瓷还具有良好的机械性能和耐热性能，因此它们也被广泛应用于高温环境下的工业设备和航空航天器件中。
例如，介电陶瓷可用于制备氧化锆烧结体，用于航空航天中的热变形测量和高温压力传感器等。
总的来说，介电陶瓷制备原理主要包括合成、成型、烧结和后处理等步骤。
而其应用范围广泛，常用于电子产品、传感器、过滤器以及高温环境下的工业设备和航空航天器件等领域。
国内外有关陶瓷的研究综述国内外对陶瓷的研究综述导言陶瓷作为一种重要的材料，在人类历史上起着不可忽视的作用。
从古至今，陶瓷一直是人类生活中不可替代的一部分，无论是生活用品还是艺术品都离不开陶瓷的存在。
随着科技的发展，人们对陶瓷材料的研究也越来越深入。
本文将从国内外的角度对陶瓷的研究进行综述，探讨陶瓷在不同领域中的应用和技术进展。
一、陶瓷的定义和分类陶瓷是一种无机非金属材料，由粘土、石英和长石等天然矿物质制成。
根据材料的组成和特性，可以将陶瓷分为多个类别，如结构陶瓷、功能陶瓷和装饰陶瓷等。
1. 结构陶瓷结构陶瓷是指用于支撑、承载或隔热等结构应用的陶瓷材料。
这种陶瓷具有高强度、硬度和耐磨损性，广泛应用于航空航天、汽车工业和高速列车等领域。
近年来，新型结构陶瓷材料的研究呈现出多样化的发展趋势，如纳米陶瓷和多孔陶瓷等。
2. 功能陶瓷功能陶瓷是指具有特定性能和功能的陶瓷材料，如磁性陶瓷、电介质陶瓷和敏感陶瓷等。
这些陶瓷能够在磁场、电场或热场中表现出特定的响应和效应，被广泛应用于电子器件、传感器和储能设备等领域。
3. 装饰陶瓷装饰陶瓷是指用于装饰和艺术品制作的陶瓷材料，如瓷砖、陶艺和瓷器等。
这些陶瓷通常以其美观的外观和精美的工艺而闻名，代表着一定时期和地区的文化和艺术水平。
二、陶瓷的制备技术陶瓷的制备技术是陶瓷研究的核心内容之一。
随着科学技术的进步，陶瓷的制备技术也得到了不断发展和改进。
1. 传统制备技术传统的陶瓷制备技术主要包括手工制作和传统窑炉烧制。
这些技术虽然历史悠久，但制作过程繁琐，生产效率低下。
2. 现代制备技术随着现代科技的发展，陶瓷的制备技术得到了革命性的改变。
如现代陶瓷材料的制备常常采用机械成型、注浆成型和胶结烧结等自动化和半自动化的工艺，大大提高了陶瓷制作的效率和质量。
三、陶瓷的应用领域陶瓷作为一种多功能材料，其应用领域广泛。
无论是在传统行业中还是在现代技术领域，陶瓷都发挥着重要的作用。
1. 材料工程领域陶瓷在材料工程方面的应用主要体现在结构陶瓷和功能陶瓷的领域。
