隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,迫切要求研制與發(fā)展具有特殊性能的新一代陶瓷材料。這是因?yàn)橛呻x子鍵和共價(jià)鍵結(jié)合的先進(jìn)陶瓷材料,具有金屬和高分子材料不具備的高模量、高硬度、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、抗侵蝕、良好的生物相容性以及優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、磁電、壓電、熱電等特性,從而在航天航空,國(guó)防軍工,機(jī)械化工、生物醫(yī)療、信息電子、核電與新能源等領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用,已成為國(guó)家某些重大工程和尖端技術(shù)中不可或缺的關(guān)鍵材料,因此具有重要的科學(xué)價(jià)值和國(guó)家戰(zhàn)略意義。
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,迫切要求研制與發(fā)展具有特殊性能的新一代陶瓷材料。這是因?yàn)橛呻x子鍵和共價(jià)鍵結(jié)合的先進(jìn)陶瓷材料,具有金屬和高分子材料不具備的高模量、高硬度、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、抗侵蝕、良好的生物相容性以及優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、磁電、壓電、熱電等特性,從而在航天航空,國(guó)防軍工,機(jī)械化工、生物醫(yī)療、信息電子、核電與新能源等領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用,已成為國(guó)家某些重大工程和尖端技術(shù)中不可或缺的關(guān)鍵材料,因此具有重要的科學(xué)價(jià)值和國(guó)家戰(zhàn)略意義。
近二十年來,在國(guó)家重大工程和尖端技術(shù)中對(duì)陶瓷材料及其制備技術(shù)也提出了更高的要求和挑戰(zhàn);例如航天工業(yè)火箭發(fā)射中液氫液氧渦輪泵用的氮化硅陶瓷軸承在低溫極端條件下無滑狀態(tài)下高速運(yùn)轉(zhuǎn),要求陶瓷抽承強(qiáng)度高、初性好、耐磨損、表面加工精度高;激光武器需使用大尺寸大功率Nd-YAG激光透明陶瓷,導(dǎo)彈天線罩需使用高透波高強(qiáng)度陶瓷材料;核電站主泵用的大尺寸陶瓷密封環(huán)需要長(zhǎng)壽命高可靠性,特別是地球衛(wèi)星拍攝地面目標(biāo)的對(duì)地監(jiān)測(cè)使用的碳化硅陶瓷反射鏡,除了高彈性模量、低熱膨脹系數(shù)和輕量化,要求高精度超鏡面和大尺寸(直徑1米至幾米),這對(duì)大尺寸結(jié)構(gòu)陶瓷材料的成型技術(shù)、燒結(jié)技術(shù)、加工技術(shù)都是一個(gè)挑戰(zhàn);又如在微電子工業(yè)中使用的微型陶瓷劈刀,其內(nèi)孔只有20-30微米;而光通訊中的光纖連接器陶瓷插芯,其內(nèi)孔為125微米,并且要求極高的表面光潔度與尺寸精度及同心度。
此外,超高溫結(jié)構(gòu)陶瓷(如ZrB2、HfB2)的及陶瓷基復(fù)合材料(Cf/SiC、SiCf/SiC)快速發(fā)展,使航天飛機(jī)能在邀游太空后重返地球;B4C陶瓷成為反應(yīng)雄中不可缺少的吸收中子的控制棒;高硬度陶瓷刀具可比傳統(tǒng)刀具提高加工效率3~10倍;Si3N4、SiC陶瓷作為發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的高溫關(guān)鍵部件,可使渦輪進(jìn)口溫度提高到1370℃,從而可以大幅度提高熱效率和節(jié)省燃料;耐熱隔熱的陶瓷涂層在航空發(fā)動(dòng)機(jī)和重型燃?xì)廨啓C(jī)中應(yīng)用越來越多;高鐵和電動(dòng)汽車中IGBT功率控制模塊封裝對(duì)高性能的AIN陶瓷基板,高強(qiáng)度高韌性高導(dǎo)熱Si3N4陶瓷基板需求迫切。汽油柴油車需要性能更佳的蜂窩陶瓷及催化劑載體,從而大大減少汽車排放和環(huán)境污染。
這些例子充分顯示了先進(jìn)陶瓷材料對(duì)現(xiàn)代科學(xué)和工程技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要。特別是近十年來,由于各種高純氧化物陶瓷(Al203、ZrO2、SiO2、MgO、Y203、MgAl204),氮化物陶瓷(Si3N4、BN、AlN、AION等)、碳化物陶瓷(SiC、B4C等)、硼化物陶瓷(TiB2,ZrB2、HfB2等)發(fā)展,特別是陶瓷材料制備技術(shù)和納米陶瓷復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展,新一代陶瓷材料的各種力學(xué)性能、熱學(xué)性能、透光透波性能大幅提高,應(yīng)用領(lǐng)域更加廣闊,令人矚目。