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个人ppt 功能陶瓷的分类

个人ppt 功能陶瓷的分类

5、光敏陶瓷
光敏陶瓷也称光敏电阻瓷，属半导体陶瓷。 由于材料的电特性不同以及光子能量的差 异，它在光的照射下吸收光能，产生不同的光 电效应：光电导效应和光生伏特效应。
四、超导陶瓷
四、超导陶瓷
具有超导性的陶瓷材料。其主要特性是在 一定临界温度下电阻为零即所谓零阻现象。 超导体的分类，从材料来分，可分为三大 类，即元素超导体、合金或化合物超导体、氧 化物超导体（即陶瓷超导体）。
三、敏感陶瓷
定义：当作用于材料元件上的某一外界条件如温度、 压力、湿度、气氛、电场、磁场、光及射线等改变 时，能引起该材料某种物理性能的变化，从而能从 这些元件上准确迅速地获得某种有用的信号。
分类：热敏、压敏、湿敏、气敏、声波敏感陶瓷、 磁敏和多敏性陶瓷
三、敏感陶瓷—热敏陶瓷
1、热敏陶瓷
热敏陶瓷是一类电阻率随温度发生明显变 化的材料，用于制作温度传感器、线路温度补 偿及稳频的元件-------热敏电阻。 其优点是品种繁多，可以满足不同用途的 需要；灵敏度高、稳定性好、容易制造、价格 便宜。 按照热敏陶瓷的阻温特性，可把热敏陶瓷分为 负温度系数NTC热敏陶瓷：正温度系数PTC 热敏陶瓷；临界温度热敏电阻CTR及线性阻 温特性热敏陶瓷四大类。
一、电子陶瓷—电介质陶瓷
一、电子陶瓷—电介质陶瓷
（3）. 压电陶瓷
电介质陶瓷中的第三大类即为压电陶瓷，它
包括压电陶瓷、热释电陶瓷和铁电陶瓷三种。
陶瓷在外加力场作用下出现宏观的压电效应， 称为压电陶瓷。
压电陶瓷的优点是价格便宜，可以批量生产，
能控制极化方向，添加不同成分，可改变压电特 性。
一、电子陶瓷—导电陶瓷
2、导电陶瓷
众所周知，通常陶瓷不导电，是良好的绝缘 体。例如在氧化物陶瓷中，原子的外层电子受原 子核吸引，束缚在原子周围，不能自由运动。使 氧化物陶瓷不能导电。然而，某些氧化物陶瓷加 热时，处于原子外层的电子可以获得足够的能量， 以便克服原子核对它的吸引力，而成为可以自由 运动的自由电子，这种陶瓷就变成导电陶瓷。
《功能陶瓷材料》PPT课件

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《材料物理导论》
第7章
功能陶瓷材料物理
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1
前言
材料可以分成三大类，金属、陶瓷、有机高分子。
金属材料的基本特征是：由金属元素原子构成，原子之间 的结合是金属键，含有许多自由电子。
有机高分子材料的基本特征是：主要由碳、氧、氢、硅等 非金属元素原子构成，原子之间的结合主要是共价键，一般 没有自由电子。
为了提高陶瓷质量，人们对粉料制备进行了许 多研究，发明了多种制备超细陶瓷粉料的方法。其 中，湿化学法尤其重要。
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1、共沉淀法
共沉淀是指溶液中一种不溶或难溶成分在形成沉淀过程中， 将共存的某些其它组分一起带着沉淀下去的现象。
共沉淀的原理基于表面吸附、形成混晶、异电核胶态物质相 互作用及包藏等。
金属蒸汽真空弧离子源离子注入离子束增强辅助沉积等离子源离子注入激光表面合金化激光化学气相沉积等离子体辅助化学气相沉积双层辉光等离子体表面合金化脉冲高能量等离子体表面改性技术离子注入装置举例离子注入材料表面改性的强化机理离子注入后能显著提高材料表面的硬度耐磨性耐疲劳性抗腐蚀和抗氧化等性能其改性的机理认为主要有以下几种
高度均匀性，高纯性，可降低烧结温度，可在分子水平上进
行组元控制。
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例: YSZ粉的Sol－Gel法制备 异丙醇锆 醋酸钇
↓混合搅拌 均匀溶液
↓吸水；水解－聚合反应 溶胶 ↓干燥 凝胶
↓ 煅烧
↓ YSZ粉末 纳米级大小
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三、一些特殊的烧结方法：
1、热压烧结：
就是在对样品施加压力的条件下烧结。
吸附共沉淀：特征是主沉淀成分表面积大、吸附力强， 故吸附和富集效率高。
混晶共沉淀：两种金属离子和一种沉淀剂形成的晶形、 晶核相似的晶体，称为混晶。如PbSO4-SrSO4混晶。
《功能陶瓷材料》PPT课件

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精选ppt
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• 在制备工艺上，突破了传统陶瓷以炉窑为主 要生产手段的界限，广泛采用真空烧结，保 护气氛烧结、热压、热静压等手段。
• 在性能上，特种陶瓷具有不同的特殊性质和 功能，如高强度、高硬度、耐腐蚀、导电、 绝缘以及在磁、电、光、声、生物工程各方 面具有的特殊功能，从而使其在高温、机械、 电子、宇航、医学工程各方面得到广泛的应 用。
• 陶瓷器即使在高温下仍保持坚硬、不燃、不生 锈，能承受光照或加压和通电，具有许多优良
性能
• 广义陶瓷定义为无机原料经过热处理后的“陶
瓷器”制品的总称
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1.1 精细陶瓷定义与分类
• 相对这种用天然无机物烧结的传统陶瓷
➢精细陶瓷 (Fine Ceramics)又称先进陶瓷(Advan ced Ceramics)： 以精制的高纯天然无机物或人工合成的 无机化合物为原料，采用精密控制的制 造加工工艺烧结，具有远胜过以往独特 性能的优异特性的陶瓷
(定义、分类、特性、制备方法、应用)
• 功能陶瓷材料
(电介质陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、 超导陶瓷、生物陶瓷)
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第一节 精细陶瓷
• 精细陶瓷作为仅次于金属、塑料的“第三类材 料”，正在越来越多地在结构材料方面崭露头
脚，成为现代工程材料的三大支柱之一
• 陶瓷原大多数指料
郑伟宏
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1
1、陶瓷材料的发展概况
陶瓷在人类生活和社会建设中是不 可缺少的材料，它和金属材料、高分子 材料并列为当代三大固体材料。
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2
我国的陶瓷研究历史悠久、成就辉煌， 它是中华文明的伟大象征之一，在我国 的文化和发展史上占有极其重要的地位。
功能陶瓷介绍ppt

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超导计算机
用超导芯片将大大提高计算机的运算速度，并减少体积。 美国IBM公司研制的一台运算速度为8000万次/秒的超导计 算机，体积只有一部电话机大小，其元件不发热，可长时 间高效率运行。
超导材料的应用实例
电力输送与储存 目前有大约30%的电能损耗在输电线路上 ，采用超导体输电，可大大减少损耗，且省去 了变压器和变电所。 使用巨大的超导线圈，经供电励磁产生磁 场而储存能量。超导磁储能系统所存能量几乎 可以无损耗的储存下去，其转换率可高达95% 。
超导磁悬浮列车
时速 400 ~ 500km.
电阻的现象。 超导体：低于某一温度出现超导电性的物质。
超导电性的基本特征
➢ 完全导电性（零电阻）
➢ 完全抗磁性：迈斯纳 （Meissner)效应
处于超导状态的金属，不 管其经历如何，磁感应强度B始 终为零。
磁力线不能进入 超导体内部
观察迈斯纳效应的磁悬浮试验
在锡盘上放一条永久磁铁，当温度低于锡的 转变温度时，小磁铁会离开锡盘飘然升起， 升至一定距离后，便悬空不动了，这是由于 磁铁的磁力线不能穿过超导体，在锡盘感应 出持续电流的磁场，与磁铁之间产生了排斥 力，磁体越远离锡盘，斥力越小，当斥力减 弱到与磁铁的重力相平衡时，就悬浮不动了。
绝缘陶瓷，它必须具备如下性能: • 体积电阻率ρ ≥ 1012 Ωcm • 相对介电常数ε ≤30 • 损耗因子≤0.001 • 介电强度≥ 5.0KV/mm
➢ 陶瓷存在电子式载流子和离子式载流子。其中 离子式载流子占主要影响。
➢ 离子电导率受离子的荷电量和扩散系数的影响 。荷电量和体积越小越容易扩散，因此碱离子 影响比较大。
钠—硫电池的金属电极容易发生腐蚀，尤其在高温条件下 更是如此。腐蚀作用是多种多样的，除因电极腐蚀而减少导电 能力外，还可能在电极表面形成一种增加接触电阻的表面层， 最终导致电池工作性能变坏，寿命缩短。
稀土功能陶瓷材料-课件

稀土功能陶瓷材料-课件


气敏传感器
稀土功能陶瓷材料的表面活性和 气敏性能使其在气体传感器中具 有广泛应用。
储氢材料
稀土功能陶瓷材料的孔结构和特 殊吸附性能使其成为理想的储氢 材料。
生物医学材料
稀土功能陶瓷材料的生物相容性 和药物传输性能使其在生物医学 领域具有潜在应用。
市场前景
1 全球市场概览
稀土功能陶瓷材料市场正在迅速增长，预计 未来几年将保持良好发展态势。
2 发展趋势与前景
随着新技术的不断涌现和应用领域的扩大， 稀土功能陶瓷材料有望在未来发展中发挥更 大的作用。
总结
稀土功能陶瓷材料具有独特的特点和广泛的应用领域，但也存在一些挑战。 未来发展的重点将是提高材料性能和拓宽应用领域。
制备方法
1 热处理制备法
通过高温烧结和热处理将稀土氧化物与其他 化合物反应得到陶瓷材料。
2 溶胶-凝胶法
通过溶胶和凝胶的形成过程控制陶瓷材料的 结构和性能。
3 液相制备法
通过液相反应得到稀土功能陶瓷材料。
4 物理-化学合成法
结合物理和化学方法制备稀土功能陶瓷材料。
性能表征
1
结构表征
使用X射线衍射和扫描电子显微镜等技术分析稀土功能陶瓷材料的结构。
稀土功能陶瓷材料-课件
欢迎来到稀土功能陶瓷材料的课件！在本课件中，我们将了解稀土功能陶瓷 材料的特点、制备方法、性能表征、应用领域和市场前景。
概述
稀土功能陶瓷材料是一类具有特殊功能和优异性能的材料。它们具有高温稳 定性、电学性能、机械性能等特点，广泛应用于储能器件、光伏电池、气敏 传感器、储氢材料和生物医学材料等领域。
2
物理性质表征
通过测量热膨胀系数、热导率和电阻率等参数来评估稀土功能陶瓷材料的物理性 能。
功能陶瓷 PPT课件

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• 超导陶瓷广泛的应用于一些电力领域。 例如：超导磁体制成了超导发电机， 超导输电线路等；超导计算机，有超 导材料制成的晶体管，在避免超大规 模集成电路散热的同时，还减少了计 算机的容量和体积，最终大大提高了 计算机的运行速度；利用超导材料还 发明了磁悬浮列车，给人们的出行带 来了极大的便利。
超导陶瓷
• 磁性陶瓷的应用非常广泛，主要用于 两个方面：第一方面就是信息存储， 如磁盘、磁卡、软硬磁盘等；第二方 面就是磁性流体，外加磁场时，磁性 流体表现为顺磁性。新兴发展起来的 如磁性药流载体就是一个很好的例子。
磁性陶瓷
化学陶瓷
• 化学功能指一些化学物质遇到陶 瓷材料会表现出的敏感性、催化性、 吸附性等性质。特别利用其表现出的 催化性和吸附性可制成在化工领域里 必不可少的催化剂及其载体。另外还 可利用一些孔材料用于污水治理、环 境保护等方面。
容器达百亿支，在计算机中完成记忆功 能。而敏感陶瓷的电性能随湿、热、光、 力等外界条件的变化而产生敏感效应： 热敏陶瓷可感知微小的湿度变化，用于 测温、控温；而气敏陶瓷制成的气敏元 件能对易燃、易爆、有毒、有害气体进 行监测、控制、报警和空气调节；而用 光敏陶瓷制成的电阻器可用作光电控制， 进行自动送料、自动曝光、和自动记数。 磁性陶瓷是部分重要的信息记录材料。
化学陶瓷
其他功能陶瓷
•
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、
• 所谓压电效应是指某些介质在力的作 用下，产生形变，引起介质表面带电， 这是正压电效应。反之，施加激励电 场，介质将产生机械变形，称逆压电 效应。这种奇妙的效应已经被科学家 应用在与人们生活密切相关的许多领 域，以实现能量转换、传感、驱动、 频率控制等功能。
光催化抗菌功能陶瓷介绍PPT

光催化抗菌功能陶瓷介绍PPT

涂次数( 1，2，5，10) 可得到厚度不同的光催化膜。其抗 菌性能显示，黑光灯光照条件下，5 次浸涂的膜比2 次和1 次浸涂膜具有更大的光催化活性。这主要是由于随着膜厚 的增加，光催化反应表面积增大，对光的吸收能力增强， 光催化活性提高。但10 次浸涂膜与5 次浸涂膜相比，两者 的抗菌性能基本上没有什么差异。这是由于膜厚的过分增 大，表面凝聚加著，在烧结过程中晶粒粒径增大， 薄膜 中有效粒子表面积相对减少的缘故
五、TiO2纳米粒子的光催化
• 5.1什么是光催化 • 光催化特性是半导体具有的独特性能之一。光照射下
把光能转化为化学能，促进化合物的合成或降解的过 程称为光催化。 • 光催化的具体过程 • 半导体材料中电子分布的特征是在它的导带和价带之 间有带隙存在。许多化合物半导体的价带是满的，导 带是空的。当它们受到光照时，只要光子能量超过半 导体的带隙能()时， 就能使电子从价带跃迁到导带， 从而产生导带电子和价带空穴。这类导带电子有很强 的还原力而价带空穴则有很强的氧化力。只要能够抑 制或延缓电子-空穴的复合过程，就有可能利用这类光 生载流子来氧化或还原半导体表面上的吸附物。
• 氧化钛剂抗菌陶瓷适于建筑卫生陶瓷高温烧成， 但烧成温度越高，抗菌性越低。因此要做抗菌率 较高的内墙砖比较容易，地板次之，卫生陶瓷最 难。
• 氧化钛抗菌陶瓷存在薄膜与坯体结合不紧密的问 题，这主要是由于烧成温度过低造成的。这样的 薄膜抗洗刷能力较差，由于薄膜厚度不均易产生 彩虹效应。解决这些问题除了要注意烧成温度外 还可以在釉料中适量添加改性剂以改善其结合性 能。
氧化钛系抗菌
• 纳米Ti02经光催化产生的空穴和形成于表面的活
性氧类能与细菌细胞或细胞内的组成成分进行生 化反应，使细菌单元失活而导致细胞死亡，并且 使细菌死亡后产生的内毒素分解 • 日本最近开发出用于Ti涂覆的抗菌陶瓷，在光照 下可完全杀死其表面的细菌。最近福州大学也研 制出坚固的掺杂Ti02膜的陶瓷材料，对大肠杆菌 和空气中的浮游菌具有稳定的杀灭作用和抑制细 菌生长的能力
第7章 功能陶瓷

第7章 功能陶瓷


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功能陶瓷的定义和分类
功能陶瓷材料的分类：
按功能和主要用途分类（见书中图5-1）：
1）电功能陶瓷：绝缘陶瓷、介电陶瓷、铁电陶瓷、压 电陶瓷、半导体陶瓷、高温超导陶瓷、快离子导体 陶瓷；
2）磁功能陶瓷：软磁铁氧体、硬磁铁氧体、记忆用铁 氧体；
3）光功能陶瓷：透明Al2O3陶瓷、透明MgO陶瓷、透 明Y2O3-ThO2陶瓷、透明铁电陶瓷；
工艺简单、气孔率低 生坯强度较低
价廉易得、工艺简单 坯体强度低
工艺简单，生坯有一定强度 价格贵且有毒
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③干压成型要素
a. 加压方式：单向加压受压一端压力大，离加压端越远、 坯体密度越小。双向加压时两端直接受压密度大，中间 密度较小。因此双向加压坯体密度不均匀性要比单向加 压小得多，但双向加压的模具比较复杂。
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功能陶瓷的性能与工艺特征
1.超微细粉的制备 高性能陶瓷与普通陶瓷不同，通常以化学计量进行配料，要求高纯超
细（<1μm），其具体要求： （1）粉末组成和化学计量比可以精确地调节和控制，粉料成分有良好
地均一性； （2）粒子地形状和粒度要均匀，并可控制在适当水平； （3）粉料具有较高的活性，表面洁净，不受污染； （4）能制成掺杂效果、成形和烧结性能都较好的粉料； （5）使用范围较广、产量大、成本低； （6）操作简便、条件适宜、能耗小、原来来源充分方便。
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（2） 等静压成型(Isostatic Pressing)
湿袋式等静压（Wet-bag isostatic pressing ，也叫湿法 等静压)： 将粉料装入橡胶等可变形的容器中，密封后放入
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功能陶瓷材料PPT课件

功能陶瓷材料PPT课件


2021
9
先进陶瓷（Advanced ceramics）又称现代陶瓷， 是为了有别于传统陶瓷而言的。
先进陶瓷有时也称为精细陶瓷(Fine Ceramics)、 新型陶瓷(New Ceramics)、特种陶瓷(Special Ceramics)和高技术陶瓷(High-Tech. Ceramics)等。
目前，功能陶瓷主要用于电、磁、光、声、热
和化学等信息的检测、转换、传输、处理和存储等，
并已在电子信息、集成电路、计算机、能源工程、
超声换能、人工智能、生物工程等众多近代科技领
域显示出广阔的应用前景。
2021
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根据功能陶瓷组成结构的易调性和可控性，可 以制备超高绝缘性、绝缘性、半导性、导电性和超 导电性陶瓷；
2021
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黏土作用概括为五个方面：
1)黏土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成形的基础。 2)黏土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性。 3)黏土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性。 4)黏土是陶瓷坯体烧结时的主体，黏土中的Al2O3含量和杂质含
量是决定陶瓷坯体的烧结程度、烧结温度和软化温度的主要 因素； 5)黏土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源。
黏土的组成：黏土的组成可从几个方面来分析，一般可 从矿物组成、化学组成和颗粒组成三个方面来进行分析。
2021
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黏土的性质 黏土的性质对陶瓷的生产有很大的影响。它主要包括可塑 性、结合性、离子交换性、触变性、干燥收缩和烧成收缩、烧 结温度与烧结范围和耐火度等。
黏土的工艺性质 主要取决于黏土的矿物组成、化学组成与颗粒组成。其中， 矿物组成是基本因素。 黏土在加热过程中的变化包括两个阶段：脱水阶段与脱水 后产物的继续转化阶段。
功能陶瓷 第三章 介电陶瓷PPT

功能陶瓷 第三章 介电陶瓷PPT

2009-8-25 安徽工业大学材料科学与工程学院 9
3.3.1 陶瓷电容器
用于制造电容器的介电陶瓷，在性能上一般应达到如下要求： （1）介电常数应尽可能高，介电常数越高，陶瓷电容器的体 积可以做得越小。 （2）在高频、高温、高压及其他恶劣环境下，陶瓷电容器性 能稳定可靠。 （3）介电损耗要小，这样可以在高频电路中充分发挥作用， 对于高功率陶瓷电容器，能提高无功功率。 （4）比体积电阻高于1010Ω·m，这样可保证在高温下工作。 （5）具有较高的介电强度，陶瓷电容器在高压和高功率条件 下，往往由于击穿而不能工作，因此提高电容器的耐压性 能，对充分发挥陶瓷的功能有重要作用。
2009-8-25 安徽工业大学材料科学与工程学院 3
2009-8-25
安徽工业大学材料科学与工程学院
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2009Байду номын сангаас8-25
安徽工业大学材料科学与工程学院
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3.2 极化与介质损耗
2009-8-25
安徽工业大学材料科学与工程学院
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实际用的绝缘材料，其电阻不可能无穷大，在外电场作用 下，总有一些带电质点会发生移动而引起漏导损耗。 一切介质在电场中均会呈现出极化现象，除电子、离子的 弹性位移极化基本上不消耗能量外，其他缓慢极化（如 松弛极化、空间电荷极化等）在极化缓慢建立的过程中 都会因克服阻力而引起能量的损耗，这种介质损耗一般 称为极化损耗。 tgδ的倒数Q（Q=1/tgδ）称为介电陶瓷材料的电学品质因数， 这也是介电陶瓷重要的特征评价参数。
安徽工业大学材料科学与工程学院
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温度补偿电容器陶瓷的介电特性
2009-8-25
安徽工业大学材料科学与工程学院
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(2) 半导体电容器陶瓷
材料科学前沿之功能陶瓷优秀课件

材料科学前沿之功能陶瓷优秀课件

材料科学前沿之功能陶瓷优秀课件
Various effects in materials
INPUT
Material Device
OUTPUT
OUTPUT INPUT ELEC. FIELD MAG. FIELD STRESS HEAT LIGHT
CHARGE
MAGNETI STRAIN
CURRENT
侧重于高技术和军事工程，在水声、电光、光电子、红外技 术和半导体封装等领域处于优势。 韩国：近年来在电子陶瓷领域发展迅速，引人注目。
材料科学前沿之功能陶瓷优秀课件
二、功能陶瓷的研究现状
1．装置陶瓷 1）主要包括用于电子技术、微电子技术和光电子技术中起电
绝缘作用的陶瓷装置零件、陶瓷基片以及多层陶瓷封装等。 2）装置陶瓷是功能陶瓷中市场份额最大的一类材料，大体上
2） 微波介质陶瓷的主要性能要求是：适当的介电常数、高Q 值（低介 电可损分耗为）五和类近：零谐振温度系数f。根据其性能与用途，微波介质陶瓷
①超低损耗类。主要是钡基复合钙钛矿陶瓷，其性能指标为=20~30，
在10GHz时，Q 信。
>
20000，-5×10-6
<f
<
5×10-6
/℃，主要用于卫星通
②合中钙介钛电矿常陶数瓷类，。其包性括能B指aT标i4O为9、=B30a~2T40i9O，2在0、4(GZHr,Szn时)T, QiO>4及5部00分0，钡-基复 10×10-6 < f < 10×10-6 /℃，主要用于卫星通信及移动通信基站。
★随着电子整机向数字化、高频化、多功能化和薄、轻、小、便携式 的方向发展，压电陶瓷器件也在向片式化、多层化和微型化方向发 展。
★近年来，包括多层压电变压器、多层压电驱动器、片式化压电频率 器件、声表面波（SAW）器件等一些新型压电陶瓷器件不断研制成 功，并得到应用。

功能陶瓷材料-电功能陶瓷ppt课件

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缺陷对陶瓷导电的影响
晶体缺陷对陶瓷导电行为的影响比较复杂。陶瓷中点缺陷对材 料电性能影响较大，一般都是使陶瓷材料的电导有所增加。
例如立方ZrO2，其结构中的正离子作立方密堆积，负离子占据全部 四面体间隙，而全部八面体间隙空着，这就便于其他离子在其间移动。 如果在立方ZrO2中加入8at%的Y2O3，Y3+部分替代Zr4+后在晶格中形成部 分氧离子空位，使ZrO2的导电性增强。
功能陶瓷
❖ 功能陶瓷主要是指利用除机械性能外的陶瓷的其它 物理性能，包括导电和半导体性能、绝缘性和介电性、 磁性和热学性能、各种敏感特性，机、电、磁、光、 热等物理性能之间的耦合和转换效应，以及化学和生 物效应制成的一大类材料。
1
电功能陶瓷：
绝缘陶瓷、介电陶瓷、 铁电陶瓷、压电陶瓷、 半导体陶瓷、快离子导 体陶瓷、高温超导陶瓷
和点缺陷不同，位错、层错、晶界等晶体缺陷一般会降低陶瓷 材料的导电性。
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掺杂可能改变陶瓷材料的导电性。
例如在ZnO中掺杂Al3+ 可以增加材料的导电性，原因是当三价的铝 替代了二价的锌后，原先二价锌的位置上变成了三价的离子。为了保持 电中性，使得Al3+附近的锌变成了一价，而一价锌是不稳定的，又会变成 二价的锌，同时放出一个电子，增加了材料的导电性。
3Leabharlann ❖ 对于传统陶瓷，人们利用陶瓷材料的电性能主要是其绝缘 性能；而对于先进陶瓷材料，除了其绝缘性能外，人们更关 心的是陶瓷材料的导电能力。目前高温超导氧化物的导电能 力已超过金属，得到应用的先进陶瓷材料的电导率覆盖了从 良导体到绝缘体的范围。
❖ 陶瓷材料的导电机制比较复杂，其导电性能与材料组成、 掺杂、微结构、晶体缺陷、制备工艺及后处理过程等密切相 关。
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超导材料的应用实例
电力输送与储存 目前有大约 30% 的电能损耗在输电线路上 ，采用超导体输电，可大大减少损耗，且省去 了变压器和变电所。 使用巨大的超导线圈，经供电励磁产生磁 场而储存能量。超导磁储能系统所存能量几乎 可以无损耗的储存下去，其转换率可高达 95% 。 磁悬浮列车 时速 400 ~ 500km.
钠—硫电池的金属电极容易发生腐蚀，尤其在高温条件下 更是如此。腐蚀作用是多种多样的，除因电极腐蚀而减少导电 能力外，还可能在电极表面形成一种增加接触电阻的表面层， 最终导致电池工作性能变坏，寿命缩短。 为了解决这个问题，人们在电极表面涂覆各种导电材料， 如铝、钼、镍，铬及其各种合金。但是，所有这些金属材料， 在钠—硫电池中都缺乏足够的稳定性。
金属的电阻率与温度的关系？ 1911年Onnes 在研究极低温度下金属导电性时发现， 当温度降到4.2K时，汞的电阻率突然降低到接近于 零。这种现象称为汞的超导现象。 从此，超导材料的研究引起了广泛的关注，现已发 现了上千种超导材料。 定义： 超导现象：材料的电阻随温度降低而减小并最终出现零 电阻的现象。 超导体：低于某一温度出现超导电性的物质。
3. 在性能上，特种陶瓷具有不同的特殊性质和功能，如高强度、高
硬度、耐腐蚀、导电、绝缘、以及在磁、电、光、声、生物工程 各方面具有的特殊功能，从而使其在高温、机械、电子、宇航、 医学工程各方面得到广泛的应用。 4. 在应用上，传统陶瓷主要应用于制造日用器皿、卫生洁具等生活
用品，而新型陶瓷则主要用于工业技术，特别是高新技术方面。
高温技术
显微结构 分析方法
原料纯化 陶瓷制备 的新工艺 陶瓷理论
先进陶瓷 (微米级)
无损评估 更深入的 性能研究 相关学科 的推动
纳米陶瓷
3：广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非 金属固体材料和制品的通称.
4：由于陶瓷的基本生产过程都遵循着“原料处 理一成型—煅烧”这种传统方式。因此，陶瓷 又可以认为是用传统的陶瓷生产方法制成的无 机多晶产品
2.导电陶瓷
传统陶瓷是良好的绝缘体，这是人所共知的。在现今社会，凡 是有电的地方，都可以看到各种用传统陶瓷制成的绝缘器件。由此给
人们留下了一个错觉：陶瓷材料都是绝缘体。其实不然！在精细陶瓷
中，不仅有良好的绝缘体，也有电子导电体、离子导电体、半导体及 其他导电材料。 可用于燃料ห้องสมุดไป่ตู้池、陶瓷高温发热体、钠硫电池等。
氧化锆陶瓷是一种耐高温、抗氧化的复合氧化物，是在纯
氧化锆中加进１０％的氧化镱制成的导电陶瓷。它能象金
属那样把电能转变成热能，并能发光。 把导电陶瓷做成圆棒，作为在高温氧化中的发热元件，是 再好不过的材料了。导电陶瓷在空气中十分稳定，不与氧 发生反应，最高的发热温度高达2000℃以上，而且可以长 时间使用，寿命超过1000小时以上。因此，导电陶瓷已成 为现代冶金、陶瓷、玻璃工业中广泛采用的高温发热体。
近几十年来,随着宇航、原子能和电子工业的迅速发展， 对陶瓷材料无论从性能、质量、品种等方面，均提出了越 来越高的要求：
陶瓷材料的研究和发展已从传统陶瓷阶段跃入到先进陶瓷 阶段
先进陶瓷是以化学方法制备的高纯度或纯度可控制的材料 做原料，通过调整材料的成分和结构获得传统陶瓷无法比 拟的卓越性能。先进陶瓷从性能上可分为结构陶瓷 (Structural Ceramics)和功能陶瓷(Functional Ceramics)。 到20世纪90年代，陶瓷材料的研究又进入了第3阶段—— 纳米陶瓷阶段，它将促使陶瓷材科研究从工艺到理论，从 性能到应用都提高到一个崭新的阶段。
1、普通电瓷 天然黏土+长石+石英 1250-1320C烧结 用于高压，电阻….等的绝缘。 2、氧化铝瓷，镁质瓷 电子元器件和电路中基体、 外壳、固定件，又称为装臵瓷。 Al2O3 MgO-Al2O3-SiO2
绝 缘 子
3、氮化硅瓷基片 集成电路基片材料的要求是：高电阻率，导热性好 ，热膨胀系数小，耐热处理和化学处理。 氮化硅瓷基片具有高强度、热膨胀系数与硅材料匹 配、介电常数小、热导率高 。烧结温度1700C 4、氮化硼瓷基片(BN) 最突出的优点是高热导率与低电导率。 5、金刚石薄膜 金刚石是自然界中硬度最高的材料，同时又具有极 高的弹性模量。金刚石的热导率是所有已知物质中最高 的，室温下(300K)，金刚石的热导率是铜的5倍，液氮温 度下(77K)，金刚石的热导率则是铜的25倍。金刚石是一 种禁带很宽的材料，因而非掺杂的本征金刚石是极好的 电绝缘体。
后来将发明的这种导电陶瓷材料，涂覆于电极表面。因为 这种材料不仅具有良好的抗腐蚀性能，而且具有足够的导电性 能，所以较好地解决了上述的问题。
3 超导陶瓷
一、超导发展简史
1．低温的获得 气体的液化 氢气的液化 1898年 杜瓦 （英） 氦的液化 1908年 昂尼斯（荷兰） 2．超导的发现 1911年 昂尼斯（荷兰） 1913年获诺贝尔物理学奖 转变温度 临界磁场 临界电流 3．迈斯纳效应 1933年 迈斯纳和奥森菲 尔德（德）
常用绝缘陶瓷材料及其性能
• 绝缘陶瓷材料的分类方法很多，若按化学组成分 类测可分为氧化物系和非氧化物系两大类。氧化 物系绝缘陶瓷已得到广泛应用，而非氧化物系绝 缘陶瓷是70年代才发展起来的，目前应用的主要 有氮化物陶瓷，如Si3N4、BN、AlN等。 • 除多晶陶瓷外，近年来又发展了单晶绝缘陶瓷， 如人工合成云母、人造蓝宝石、尖晶石及石英等 。
从发展的历程来看是先有陶器，后有瓷器，在 西汉时陶器和瓷器才分开。
表 陶器与瓷器的区别
类别 陶器 材料 普通粘土 （紫砂泥） 温度 700-900度 釉 上低温釉 或不上釉 声音 雄浑 源产地 世界范围
瓷器
瓷土
（高岭土）
1200度以上 上高温釉
清脆
中国独有
陶
高铝质粘 土和瓷土 釉的发明
器
瓷 器 传统陶瓷
功 能 陶 瓷
引言
• 陶瓷业是一个富有“源远流长、独特工艺、文 化载体、现代科技”属性的行业。可以说是中 国的第五大发明，是中国最具世界影响力的产 业，是一个与千家万户有关的产业。
白釉青花一火成，花从釉里透分明。 可参造化先天妙，无极由来太极生。
1：陶瓷是陶器和瓷器的总称。
2：陶瓷是指用粘土、石英等天然硅酸盐原 料 经过粉碎、成型、煅烧等过程而得到的具有一 定形状和强度的制品。
功能陶瓷介绍
功能陶瓷是一类颇具灵性的材料：
能感知光线，或能区分气味，或能储存信息…… 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 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。
已在能源开发、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、环境科学等方面有 广泛应用。
绝缘材料在电气电路或电子电路中所起的作用主 要是根据电路设计要求将导体物理隔离，以防电 流在它们之间流动而破坏电路的正常运行。此外 ，绝缘材料还起着导体的机械支持、散热及电路 环境保护等作用。
照明绝缘陶瓷套管
绝缘装置陶瓷
根据室温电阻率ρ的大小，材料可分为 超导体ρ→0 Ωcm 、 导体ρ≤10-2Ωcm 半导体ρ=10-2Ωcm…109 Ωcm 和绝缘体ρ ≥ 109 Ωcm
d. 陶瓷金超导体
1986年发现了陶瓷超导体，使超导材料获得了更高 的临界温度，如 YBaCuO （Tc＝ 90K ）、TiBaCaCuO （Tc ＝ 120K）等。最大缺点为脆性大，加工困难。 高温超导材料：Tc＞77K（液N温度）
e.
高分子超导体
高分子材料通常为绝缘体，但在数亿帕气压作 用下也可以转变成为超导体。 如：四硫富瓦稀四腈代对苯醌二甲烷 目前高分子超导体的最高临界温度仅仅达到10K
信息功能陶瓷材料—— 信息功能陶瓷材料—— 信息技术的重大需求 信息技术的重大需求
几种常见功 能陶瓷
半导体陶瓷 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
1、绝缘陶瓷
超导材料


元素超导体 合金超导体 金属间化合物超导体 陶瓷超导体 高分子超导体
a. 元素超导体
在低温常压下， 具有超导特性的化学 元素共有26种，由于 临界温度太低，无太 大实用价值
Nb 的 Tc 最 高 ， 仅为9.26K
b. 合金超导体 合金超导体是机械强度最高、应力应变较小、磁场强 度低、临界电流密度高的超导体，在早期得到实际应 用。超导合金主要有 Ti-V 、 Nb-Zr 、 Mo-Zr 、 Nb-Ti 等 合金系，其中Ge-Nb3的临界温度最高（23.2K）。 c. 金属间化合物超导体 金属间化合物超导体的临界温度与临界磁场一般比合 金超导体的高，但此类超导体的脆性大，不易直接加 工成带材或线材。
超导计算机
用超导芯片将大大提高计算机的运算速度，并减少体积。 美国IBM公司研制的一台运算速度为8000万次/秒的超导 计算机，体积只有一部电话机大小，其元件不发热，可长 时间高效率运行。
超导电性的基本特征
完全导电性（零电阻）
完全抗磁性：迈斯纳 （Meissner)效应 处于超导状态的金属，不 管其经历如何，磁感应强度B始 终为零。
磁力线不能进入 超导体内部
观察迈斯纳效应的磁悬浮试验
在锡盘上放一条永久磁铁，当温度低于锡的 转变温度时，小磁铁会离开锡盘飘然升起， 升至一定距离后，便悬空不动了，这是由于 磁铁的磁力线不能穿过超导体，在锡盘感应 出持续电流的磁场，与磁铁之间产生了排斥 力，磁体越远离锡盘，斥力越小，当斥力减 弱到与磁铁的重力相平衡时，就悬浮不动了。
超导材料的应用实例
电力输送与储存 目前有大约 30% 的电能损耗在输电线路上 ，采用超导体输电，可大大减少损耗，且省去 了变压器和变电所。 使用巨大的超导线圈，经供电励磁产生磁 场而储存能量。超导磁储能系统所存能量几乎 可以无损耗的储存下去，其转换率可高达 95% 。