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二、 先进陶瓷的制备
• 陶瓷研究已从微米陶瓷向纳米陶瓷方向发展。 • 纳米陶瓷是指晶粒尺寸，晶界宽度，第二相分布， 气孔尺寸，缺陷尺寸均处在100nm及其以下的一 种陶瓷材料。 • 制备纳米陶瓷时很重要的一个问题是避免团聚， 无团聚的均匀纳米粉体是制备纳米陶瓷的必要前 提， • 常用的纳米粉体制备方法包括：共沉淀法、共沸 蒸馏法、水热法、热喷射法，溶胶-凝胶法、沉淀 水解法、溶剂萃取法、高温热解法、碳热还原反 应法、自蔓延燃烧法、热等离子法..... • 纳米陶瓷的制备过程主要包括成型和烧结两步。
7.0%
6.0% 12.0% 4.0% Thick LED film
chips
Electrical& electronic devices 71.0% SMD
2008年度对新型功能器件的市场需求示意图
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三、功能陶瓷的发展趋势
1 、总体发展趋势
l）小型化／微型化: ★ 随着移动通信和卫星通信尤其是近两年来蓝牙、WAP 、GPS 等技术的 迅速发展，在硬件上对器件小型化／微型化的要求越来越迫切; ★ 小型化／微型化（包括片式化）是目前元器件研究开发的一个重要目标, 实现小型化／微型化的基础在于提高陶瓷材料的性能和发展陶瓷纳米晶 技术和相关工艺。 2）高频化与频率系列化: ★ 数字化技术的核心是将各种信息变成脉冲编码信号，为了获得足够的带 宽和处理速度，要求较高的工作频率。目前商品化的CPU 时钟频率最 高可达2~3 GHz 。移动通信所使用的频率也在不断升高：以模拟信号的 调制为主要特征的第一代移动通信所用的频段在800~900 MHz ，以数 字信号为主要特征的第二代移动通信所用的频段则为900 MHz~1.8 GHz ★ 寻找具有良好高频特性以及系列化工作频率的功能陶瓷材料是目前新型 电子元器件领域的一个研究热点。
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• 凝胶直接成型法 • 凝胶直接成型属于湿法成型。其他的成型方法(原位成型 除外)中，粉体制备和素坯成型是分步进行的。而粉体制 备时在干燥等工艺过程中很容易产生团聚，对其后烧结不 利。凝胶直接成型特点是粉体制备与成型过程一气呵成， 从而有效地减少了团聚的可能，所得坯体具有更好的结构 均匀性，有利于在低温下烧结纳米陶瓷。 • 渗透固化成型法 • 渗透固化是一种新的纳米陶瓷成型力法。其基本过程包括： • 将纳米粉体的悬浮液放在一可使液体通过但陶瓷颗粒不能 通过的半透膜袋中，将半透膜袋置于采用相同溶剂的高浓 度的高分子溶液中，同时保证高分子不能透过半透膜。由 于半透膜内液体的化学势比半透膜外要高很多，在化学势 的作用下，半透膜中的溶剂向外渗透，在理想条件下、这 种渗透要达到半透膜内外的势能相同为止。 • 人们利用该方法已经成功地进行了ZrO2素坯的成型。
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分类与应用
市场应用
压电 引爆器
声音 转换器
超声波 探测仪
陶瓷
压电 点火器
压电 驱动器
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微波介质陶瓷
谐振器件
介质波导
微波天线
微波滤波器 介质基片
介质电容器
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功能陶瓷材料及市场需求
铁电材料
磁性材料 热电材料
压电材料 导电材料
介电材料
半导体材料
光电材料
Sensitive devices HIC
无机功能材料陶瓷
一、 二、 三、 四、 五、 陶瓷的简介 先进陶瓷的制备 陶瓷的现代应用 陶瓷的分类 陶瓷的发展趋势 11级 鹏飞
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一、 陶瓷
• “陶瓷”这一名词，源自 古代希腊的“烧物”， 它意味着陶瓷器等是经 烧成而赋于其强度的材 料。 • 现在陶瓷被定义为“经 高温热处理工艺所合成 的非金属无机材料”。
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功能陶瓷分类
• （1）结构陶瓷：在电子元件作基体、外壳，固定件和绝缘部件。
• 滑石瓷：MO-Al2O3-SiO2体系 • 氧化铝陶瓷：Al2O3,99瓷（刚玉瓷），95瓷，90瓷，高铝瓷，着色氧 化铝陶瓷。 • 高热导率瓷：BeO瓷，BN瓷，AlN瓷，SiC瓷。
• （2）电容器介质陶瓷
• • • • • 铁电介质陶瓷：BaTiO3,PbTiO3. 半导体电解质陶瓷：ZnO 高频电容器陶瓷：TiO2，金红石瓷。 微波介质陶瓷：BaO-TiO2系统， BaO-Ln2O3-TiO2系统. 压电陶瓷： PbTiO3， PbTiO3- PbZrO3系统，
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• 陶瓷 • 绝大部分材料由元素周期表中电负性小的元素和电负性 大的元素形成的化合物构成，这种材料大部分以离子键， 一部分以共价键、金属键为主体。 • 陶瓷的共同特征是： • ①耐热性忧良； • ②除电绝缘性、半导体性之外，还具有磁性、介电性等多 种功能； • ③不易变形，断裂时属于脆性破坏，韧性低等。
陶瓷分类
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陶瓷与陶瓷材料
• 陶器 • 陶器是用黏土 或陶土经捏制 成形后烧制而 成的器具。 • 陶器历史悠久， 在新石器时代 就已初见简单 粗糙的陶器。 陶器在古代作 为一种生活用 品，在现在一 功能陶瓷的基本性能： • 电学性能（电导率，介电常数，介质损耗，绝缘 性能） • 力学性能（弹性模量，机械强度，断裂韧性） • 热学性能（比热容，膨胀系数，热导率） • 光学性能，磁学性能，耦合性能等，
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（4）磁性陶瓷软磁铁氧体： 硬磁铁氧体：永磁材料：CoFe2O4- Fe2O3 旋磁铁氧体： Mg-Mn Fe2O4，Ni-CuFe2O4 ，NiZnFe2O4 巨磁铁氧体： Mg-Mn Fe2O4，Li-Mn Fe2O4 （5）生物陶瓷 惰性生物医学陶瓷：Al2O3, ZrO2, SiC。 生物表面活性陶瓷：生物医用玻璃：Na2O-CaOSiO2-P2O5， MgO-CaO-SiO2-P2O5 。 磷酸钙生物陶瓷：羟基磷灰石 （6）超导陶瓷 氮化物，碳化物，硼化物，硫化物，氧化物： YBa2Cu3O7。
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（3）敏感陶瓷 热敏陶瓷：正温度系数（PTC）热敏电阻；负温度 系数（NTC）热敏电阻； (Sr,Pb)TiO3 压敏陶瓷：压敏电阻器（SiC, ZnO, BaTiO3, Fe2O3, SnO2). 气敏陶瓷：ZnO, SnO2, Fe2O3。 湿敏陶瓷：MgC2O4-TiO2, ZnC2O4-LiZnVO3,TiO2V2O5. 光敏电阻瓷：ZnSe, CdS, ZnTe, CdSe, ZnO。