新型陶瓷：不再是易碎品 - 清華大學(xué)消息網(wǎng)

2014-06-08 13:38 來(lái)源：http://m.sustainablelifeonearth.com/ 閱讀：次

　　我們還在磁性陶瓷材料的低溫?zé)Y(jié)方面開(kāi)展了一系列開(kāi)辟性研究，解決了一系列工藝技術(shù)和應(yīng)用的實(shí)際問(wèn)題，發(fā)展出了若干種擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)(占有多項(xiàng)發(fā)明專利成果)新型片式電感器材料和技術(shù)。其成果在山東同方魯穎電子企業(yè)實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)化，在清華同方公司建立了年產(chǎn)10億只片式電感器的生產(chǎn)基地，推進(jìn)了海內(nèi)片式元件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　潘偉：我們實(shí)驗(yàn)室的研究人員的“陶瓷膠態(tài)成型新工藝”課題獲得863方案和國(guó)家做作科學(xué)基金的贊助。通過(guò)對(duì)該課題的研究，發(fā)明了陶瓷水基膠態(tài)注射成型新工藝，提出壓力引誘陶瓷濃懸浮體固化機(jī)制，發(fā)明性的實(shí)現(xiàn)了陶瓷非塑性漿料的注射成型，戰(zhàn)勝了由溫度梯度導(dǎo)致的坯體固化不平勻景象。該工藝主動(dòng)化水平高，成型的陶瓷產(chǎn)品有機(jī)物含量低、坯體平均性好、燒結(jié)體性能優(yōu)良、制造成本低。

新型陶瓷：不再是易碎品

　　新型陶瓷改陶瓷易碎的舊形象，既堅(jiān)且韌，有些新型陶瓷則有著很好的彈性，可以制作成陶瓷彈簧。近年來(lái)還發(fā)現(xiàn)一些陶瓷具有超塑性，斷裂前的應(yīng)變可達(dá)到300％左右，這更是傳統(tǒng)陶瓷所難以想象的。實(shí)驗(yàn)室主任告知我們：“新型陶瓷的應(yīng)用則更是豐碩多彩。目前新型陶瓷已經(jīng)成為材料科學(xué)與工程方面，異�；钴S、極富挑戰(zhàn)的前沿研究領(lǐng)域�！�

　　而新型陶瓷則采取人工合成的高純度無(wú)機(jī)化合物為原料，在嚴(yán)厲節(jié)制的前提下經(jīng)成型、燒結(jié)和其余處置而制成擁有必定結(jié)晶組織的無(wú)機(jī)材料。它具有一系列優(yōu)勝的物理、化學(xué)和生物等性能，其利用范疇是傳統(tǒng)陶瓷遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能比擬的，這類陶瓷又稱為特種陶瓷或精細(xì)陶瓷。

　　該成果的根本特色是不僅僅采用通常的低燒增加劑來(lái)下降燒成溫度的措施，而是通過(guò)高燒結(jié)活性的納米陶瓷先驅(qū)體、配合復(fù)合燒助劑協(xié)同作用，將低溫?zé)Y(jié)—掌握顯微結(jié)構(gòu)—材料改性相聯(lián)合，設(shè)計(jì)奇特的材料配方和燒結(jié)工藝，達(dá)到了低溫?zé)Y(jié)與性能改良的雙重目的，解決了鐵氧體材料低溫?zé)Y(jié)與高性能難以統(tǒng)籌的技術(shù)困難，發(fā)展出了三大類新型高性能低溫?zé)Y(jié)鐵氧體材料系統(tǒng)，拓展了片式電感類元件的感量、頻率和用途空間。

　　近多少年來(lái)，通過(guò)發(fā)展格林函數(shù)理論及微擾方式（多重散射理論），本實(shí)驗(yàn)室研究職員較系統(tǒng)地對(duì)陶瓷基復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)與性能（包含線性、非線性、耦合及非線性耦合性能）之間關(guān)系進(jìn)行了系列理論模仿，構(gòu)成了描寫及猜測(cè)材料顯微結(jié)構(gòu)─性能定量關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)理論框架：顆粒多重散射理論。特殊是在這個(gè)框架中，建破了信息功能陶瓷材料的多場(chǎng)耦合效應(yīng)新理論。該名目重要成果失掉了2005年度國(guó)家天然迷信獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

　　有些新型陶瓷則有著很好的彈性，可以制造成陶瓷彈簧。近年來(lái)還發(fā)明一些陶瓷具有超塑性，斷裂前的應(yīng)變可到達(dá)300％左右，這更是傳統(tǒng)陶瓷所難以設(shè)想的。新型陶瓷的運(yùn)用則更是豐盛多彩。目前新型陶瓷已經(jīng)成為材料科學(xué)與工程方面，無(wú)比活潑、極富挑釁的前沿研究領(lǐng)域。

　　在該項(xiàng)目研究進(jìn)程中，研制成功了國(guó)際上第一臺(tái)膠態(tài)注射成型機(jī)，并已成功能于多種高技術(shù)陶瓷產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。該項(xiàng)目標(biāo)研究成果中已經(jīng)獲授權(quán)的中國(guó)發(fā)明專利有14項(xiàng)、獲受權(quán)的適用新型專利有2項(xiàng)。該項(xiàng)目的研究獲得了2005年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

　　在信息功能陶瓷材料及器件的研討上，咱們繚繞高機(jī)能信息功效陶瓷致密化新技巧與把持原理，低溫?zé)Y(jié)和集成技術(shù)，高性能鐵性陶瓷及薄膜的組成—構(gòu)造—功能關(guān)系、設(shè)計(jì)實(shí)踐跟調(diào)控，新型信息功能陶瓷資料系統(tǒng)進(jìn)行了摸索研究，對(duì)相干元器件進(jìn)行了技術(shù)開(kāi)發(fā)。

　　面向電感類元件片式化和集成化工藝的中心技術(shù)問(wèn)題，在國(guó)度863打算的支撐下我們對(duì)低溫?zé)Y(jié)鐵氧體材料進(jìn)行了體系的研究，提出并發(fā)展了新鮮的軟磁鐵氧體陶瓷低溫?zé)Y(jié)技術(shù)路線，這項(xiàng)研究的成果取得了2005年度國(guó)家技術(shù)發(fā)現(xiàn)二等獎(jiǎng)。

　　起源：《科技日?qǐng)?bào)》2007-11-14

　　我們應(yīng)用陶瓷膠態(tài)成型新工藝結(jié)果樹(shù)立了陶瓷膠態(tài)（打針）成型中試基地，研制勝利存在自主常識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝設(shè)備，開(kāi)發(fā)了造紙機(jī)全陶瓷脫水元件、高功率金紅石陶瓷電容器、超大功率新型復(fù)合陶瓷臭氧產(chǎn)生器薄壁管、高性能陶瓷系列微珠等產(chǎn)品。

　　潘老師：是的，日常生活里用到陶瓷的處所良多,清華大學(xué)培訓(xùn)，比方我們喝水的陶瓷杯子，地上鋪的瓷磚等等都是用陶瓷做的，做這些用處的陶瓷就叫傳統(tǒng)陶瓷，傳統(tǒng)陶瓷主要是采用自然的巖石、礦物、黏土等材料做原料制成的。

　　記者：潘老師你好，陶瓷在日常生涯里隨處可見(jiàn)，那實(shí)驗(yàn)室研究的新型陶瓷和日常生活里的陶瓷有什么差別呢？

　　在高性能結(jié)構(gòu)陶瓷及其復(fù)合材料的研究上，我們主要圍繞高性能陶瓷的結(jié)構(gòu)與組分設(shè)計(jì)理論、陶瓷工藝與材料性能的牢靠性研究,脆性材料的斷裂與損壞機(jī)理的研究，極其環(huán)境下的陶瓷新材料探索、陶瓷材料的低本錢高性能制備技術(shù)，無(wú)傳染、近凈尺寸陶瓷成型技術(shù)，新型耐高溫、高強(qiáng)度、高韌性，耐腐化、耐磨損陶瓷材料及其部件的成型與燒結(jié)制備技術(shù)，耐高溫低導(dǎo)熱陶瓷材料及其熱障涂層，透明陶瓷材料及其制備技術(shù)等方面發(fā)展研究工作。

　■編者按

　　在人們的印象中，陶瓷是一種堅(jiān)硬但易碎的物體，缺乏韌性，缺乏塑性。當(dāng)我們的記者走進(jìn)新型陶瓷與精細(xì)工藝國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，卻發(fā)現(xiàn)了陶瓷的“另一面”。

　　近年來(lái)，依據(jù)常壓燒結(jié)技術(shù)及缺點(diǎn)化學(xué)原理，我們研制出細(xì)晶、高介、抗還原BaTiO3基陶瓷，為新一代高性能賤金屬內(nèi)電極多層陶瓷電容器薄層化、微型化供給了要害材料技術(shù)，在新型賤金屬內(nèi)電極片式多層陶瓷電容器領(lǐng)域領(lǐng)有了多項(xiàng)創(chuàng)造專利成果。高性能低燒多層陶瓷壓電變壓器及背光電源已在西健康鴻公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，這一具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的翻新性成果在國(guó)家有關(guān)部委及國(guó)家863規(guī)劃的支持下，在西安建立了片式壓電變壓器出產(chǎn)基地。目前該基地年產(chǎn)值過(guò)億元，對(duì)聲援西部經(jīng)濟(jì)建設(shè)施展了主要作用。

　　記者：哦，本來(lái)新型陶瓷有著這些巧妙的功能，那新型陶瓷與精細(xì)工藝國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主要研究些什么呢？

　　潘偉：我們實(shí)驗(yàn)室主要集中在五個(gè)方面開(kāi)展研究工作，一是信息功能陶瓷材料研究，即古代信息通訊技術(shù)用微型（片式）電子元器件材料與技術(shù)研究；二是高性能結(jié)構(gòu)陶瓷研究，即刻薄環(huán)境及精細(xì)機(jī)械部件用陶瓷材料及加工制作技術(shù)；三是陶瓷材料設(shè)計(jì)與微加工研究，即陶瓷新材料、新結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和陶瓷元器件的微加工技術(shù)研究；四是功能復(fù)合陶瓷材料研究，即新型陶瓷基復(fù)合材料及設(shè)計(jì)理論；五是能源與環(huán)境材料研究，即新型能源與環(huán)境友愛(ài)材料及工藝。

　　潘偉辦公室里最惹人注視的是掛在柜子上的一串色彩斑斕的千紙鶴。豈非潘偉愛(ài)做手工？走近一瞧，才看到最大的一只紙鶴上面寫著對(duì)潘偉老師的新年祝愿，題名是全部學(xué)生，下面墜著的每只小紙鶴上都寫著一個(gè)名字�？磥�(lái)，潘偉的學(xué)生緣還真不錯(cuò)。

　　日本的企業(yè)家和陶瓷科學(xué)家為了轉(zhuǎn)變?nèi)藗儗?duì)陶瓷的傳統(tǒng)印象，特別把這種高技術(shù)陶瓷改制成剪刀和水果刀作為禮品，贈(zèng)予給公司、企業(yè)的客人，稱之為永不卷刃、永不生銹、永不磨損的刀具。

　　記者：據(jù)我們所知，實(shí)驗(yàn)室在重視基本研究的同時(shí)，也非常注重科技成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化工作，而且在這方面也取得了可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　記者：環(huán)繞上述研究范疇，試驗(yàn)室獲得了哪些研究成果呢？

　　在很多人的印象中，陶瓷是一種堅(jiān)挺但易碎的物體，缺少韌性，缺乏塑性。而許多新型陶瓷則是既堅(jiān)且韌，一改陶瓷易碎的舊形象。例如，相變?cè)鲰g氧化鋯陶瓷就十分堅(jiān)韌，能夠制備陶瓷機(jī)械零部件和日用的生果刀等。

記者：唐婷陳瑜
主任：潘偉
時(shí)光：2007年11月9日
地點(diǎn)：清華大學(xué)逸夫樓

　　潘偉：是這樣的。

　　冬日暖暖的午后，記者二人走進(jìn)了清華校園，途徑兩旁的銀杏葉子在陽(yáng)光的照射下顯得分內(nèi)的透明、澄黃。在迷宮似的逸夫樓里，記者幾經(jīng)周折才找到了新型陶瓷與精致工藝國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任潘偉的辦公室。

　　我們?cè)诤颖焙惛咝录夹g(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)建立陶瓷膠態(tài)注射成型成果轉(zhuǎn)化和范圍化生產(chǎn)基地，占地166畝，現(xiàn)已建成近萬(wàn)平方米的生產(chǎn)車間和年產(chǎn)5000噸陶瓷微珠生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值2億元，利稅5000—6000萬(wàn)元。還以該技術(shù)為核心成立了邯鄲市進(jìn)步陶瓷工程技術(shù)研究院，整體晉升和改革邯鄲市的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

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