介电、半导体、导体陶瓷以及高临界温度Tc的超导陶瓷。
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12.1.2 研究精细陶瓷的意义及方法
• 研究精细陶瓷的意义这主要表现在以下几个方面: ①精细陶瓷具有多方面的、优异的综合性能以及广泛的实用价值; ②精细陶瓷的功能可通过某些特定的方法和手段来改变,从而实现材料结
构与功能的可设计性; ③从资源上讲,精细陶瓷的主要原料为在地球上储量丰富,价格便宜,易于获
• 功能陶瓷正在能源、空间、电子、传感、激光、光电子、 红外、生物、环境科学等领域得到广泛应用。
• 功能陶瓷包括具有电磁功能、半导体功能、光学功能、超 导功能、热学、生物、化学等功能的陶瓷，如电介质陶瓷， 铁电陶瓷、压电陶瓷、热释电陶瓷、半导体（气敏、湿敏、 压敏） 陶瓷等等。
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12.2.1 电介质陶瓷
得; ④精细陶瓷的发展历史较短,研究的深度与广度远不及金属和高分子材料,
因此发现新材料,获得新功能的比率很高。
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12.1.2 研究精细陶瓷的意义及方法
• 精细陶瓷的研究内容主要是:研究和提高现有材料的性能;发掘材料的 新功能;探索和开发新材料;研究与发展材料制备技术与加工工艺。
• 随着对相关领域研究的深入,陶瓷科学逐渐同冶金学、物理学、化学与 化工等学科相互交叉渗透,从而逐步构建其完整的科学体系。
高性能陶瓷(high performance ceramics)、高技术陶瓷(high technology ceramics)、特种陶瓷(special ceramics)。指采用高 度精选的原料，具有精确控制的化学组成，按照便于控制的制 造技术加工的便于进行结构设计，并具有优异特性的陶瓷。 • 促成精细陶瓷产生的几个因素：原料改进，工艺进步，陶瓷科 学发展，显微技术，性能研究，材料无损评估，材料化学和化 工对陶瓷材料的发展起了重要作用。
陶瓷功能与组成、 工艺、性能和结 构的关系
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12.1.3 精细陶瓷的制备工艺
• 精细陶瓷制备工艺包括粉体制备（见第2篇）、成型和烧结三个主要 步骤。
12.1.3.1 精细陶瓷成型方法 （1）成型前的原料处理（调整和改善其物理‘化学性质，使之适应后
续工序和产品性能要求’） ① 原料煅烧 ②原料的混合 ③塑化 塑化剂指使坯料具有可塑能力的物质。塑化剂由三种物质组 成, a. 粘接剂 b. 增塑剂 c. 溶剂。 ④制粒,常用的制粒方法可分为三类：普通制粒法。压块制粒法和喷雾 制粒法。
（1）介电材料在交变电场中的特性
①体积电阻率ρv =Rv S/d ρv是体积电阻率，S为测量电极面积，d为试样厚度。
②极化与介电常数 电介质在电场作用下产生感应电荷的现象称为电极化，是电介质最基
本和最主要的性质。介电常数ε是综合反映介质内部电极化行为的一
个主要宏观物理量 ③极化与介质损耗介质损耗
在电场作用下，电介质在单位时间因放入而消耗的能量称为电介质损
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12.1.3.2 精细陶适当的环境或气氛中受热， 通过一系列物理、化学变化，使粉末颗粒间的黏结 （相互接触）发生质的变化，形成预期的矿物组成的 显微结构，达到固定的外形和所要求的性能。
• 不同陶瓷的反应情况是不同的： 液相烧结 固相烧结（驱动力主要是来源于坯料的表面能和晶粒 界面能）
耗功率或者简称介质损耗tanδ。
④介电强度 造成电介质击穿的电场强度产物介电强度，也称击穿强度。
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12.2.1 电介质陶瓷
电介质陶瓷分为电绝缘陶瓷即装置陶瓷和介电陶瓷两类。 （2）电绝缘陶瓷
• 电绝缘陶瓷—体积电阻率很大，介电常数小，介电损耗tan
小，介电强度大。 （3）介电陶瓷
也是电的绝缘体，特别着眼于介电性能及其应用。 主要用于陶瓷电容器（介电常数高，介质耗损小，体积电阻率 较高，具有高的介电强度和稳定性）和微波介质元件（适当的 介电常数，其值稳定；介质损耗小；适当的介电常数温度系数， 小的热膨胀系数，谐振频率温度系数小）。
第3篇 新兴无机精细化学品制备 工艺和研究进展
第12章 精细陶瓷 第13章 无机膜 第14 章 新型多孔材料 第15章 纳米颗粒催化剂和负载型催化剂
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第12章 精细陶瓷
• 12.1 概述
• 传统陶瓷－以China为垄断地位的陶瓷 • 精细陶瓷（fine ceramics），又称先进陶瓷(advanced ceramics)、
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12.1.1 精细陶瓷的分类
• 精细陶瓷从性能上可分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。 • 结构陶瓷是以力学机械性能为主的一大类陶瓷。 • 功能陶瓷则主要利用材料的电、磁、光、声、热和力等性能及
其耦合效应、如铁电、压电陶瓷、正或负温度系数陶瓷、敏感 陶瓷、快离子导体陶瓷等，以及主要从电性能上考虑的绝缘、
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12.1.3.1精细陶瓷成型方法
（2）主要的成型方法 成型的任务是将粉末制成要求形状的半成品。
• 成型过程的实质是是陶瓷粉料均匀而尽可能致密地充满所设计好的空 间，以便形成一个均匀密实并且具有一定强度的坯体。成型方法 有 以下几种： – 钢模压制（干压成型） – 等静压制 – 凝胶注膜成型（料浆浇注成型） – 直接凝固注膜成型 – 薄膜成型法 薄膜成型技术有流延成型和轧制成型等。
• （3）微波烧结 基于材料本身的介质损耗而发热。 • （4）反应烧结 目前反应烧结仅限于少量几个体系，如反应烧
结氮化硅(Si3N4),氮氧化硅（Si2ON2）和碳化硅（SiC）等。 • （5）自蔓延高温合成（SHS）致密化
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12.2 功能陶瓷
• 在功能材料中，陶瓷占有十分重要的地位，在精细陶瓷中 功能陶瓷又占60％的销售量，而且每年以20％的速度增加。
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精细陶瓷常用的烧结方法
• （1）普通烧结 传统陶瓷多半在隧道窑中烧结。而精细陶瓷主要在 电炉中烧结，包括管式炉、立式炉、箱式炉、电阻炉、感应炉、磁管 炉和其它各种炉子。采用一定的气氛(如氢、氩、氮气等)，也可在真 空和空气中进行。
• （2）热压烧结法（HP法）（包括高温等静压法，HIP）热压 烧结法是同时给予热和压力而进行烧结的方法。