到了现代社会,陶瓷已经得到更大的发展,并在工业和科学技术中有着极为广泛的用途。这些陶瓷称为先进陶瓷或精细陶瓷。它们代表陶瓷发展的第二个阶段。也就是说,先进陶瓷的主要成分和传统陶瓷的主要成分是硅酸盐化合物不同,是指用氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、硫化物和其他无机非金属材料制作的陶瓷。先进陶瓷有许多“特异功能”,比如有的具有良好的绝缘性,有的则具有半导体性能,有些还能导电,有些甚至在一定温度下具有超导性,即完全没有电阻。有些陶瓷有一种奇特的性能,在它上面加上压力,它就能产生电压,称为压电陶瓷。
还有一些陶瓷对电、磁、光线、声音、温度冷热、潮湿等外界条件的变化很敏感,称为敏感陶瓷,可用来制造各种传感器元件。先进陶瓷还具有一般陶瓷通常具有的耐热、耐磨、高硬度、抗氧化等性能。先进陶瓷的成分也和用天然无机化合物(如硅酸盐化合物,陶土、瓷土等)烧结出的传统陶瓷有很大不同。而是以精制的高纯度人工合成的无机化合物(如各种氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物或其他无机非金属)为原料,采用精密控制的工艺方法烧结出来的。
尽管先进陶瓷有许多种,甚至难以统计,但材料学家还是按其功能和用途,大致将它们分成三类。
第一类叫电子陶瓷。电子陶瓷是指用来生产电子元器件和电子系统结构零部件的功能性陶瓷。电子陶瓷主要包括电介质陶瓷、电光陶瓷、半导体陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷等。这些陶瓷除了具有高硬度等力学性能外,对周围环境的变化能“无动于衷”,即具有极好的稳定性,这对电子元件是很重要的性能,另外就是能耐高温。
第二类先进陶瓷是结构陶瓷,它是用于作结构零件的。机械工业中的一些密封件、轴承、刀具、球阀、缸套等,都是频繁经受摩擦而易磨损的零件,用金属和合金制造有时也使用不了多久就会损坏,这时,先进的结构陶瓷零件就能经受住这种“磨难”。因为它天生硬质,就是不怕磨。另外还有在高温下工作的结构零件,用一般金属和合金甚至耐热合金也“忍受”不了。如洲际导d的端头,回收人造地球卫星的前缘,火箭尾喷管的内衬和航天飞机的外蒙皮等,在和空气摩擦时能产生几千度的高温,在这些地方,先进的结构陶瓷具有“非它莫属”的地位。
先进高温结构陶瓷按化学成分可分为:碳化硅陶瓷、碳陶瓷;氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、氮化铝陶瓷;氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化钙陶瓷及增韧氧化物陶瓷。
第三类先进陶瓷是生物陶瓷,它是用于制造人体骨骼-肌肉系统、用于修复或替换人体器官或组织的一种陶瓷材料。因为它关系到人的健康和生命,属于“人命关天”的材料,所以性能特别,首先是它必须和人体组织有相容性,即用生物陶瓷制成的人体代用“零件”,在植入体内后,绝不能引起人体组织的发炎和不适应。
生物陶瓷是使人延年益寿的材料,人体到了一定年龄,各种“零件”会老化甚至坏死。这时,只要把有病变的器官或组织去掉,用生物陶瓷器件取代,人又能恢复健康。例如人的牙齿和骨骼是经常受损的“零部件”。这时要恢复牙齿和骨骼的功能,往往要借助生物陶瓷的功能。据美国统计,有两千万人无牙或缺齿,其中至少有20%是满口假牙,这些假牙就是生物陶瓷制造的。
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