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日本新高技术陶瓷的战略研发动向

日本新高技术陶瓷的战略研发动向

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2021-05-05

新濠瓷砖。

日本名古屋工业技术研究所是国家级的研发机构,它的研发很大程度上带有试验性和前瞻性。该所在高技术陶瓷研究的动向是:具有协同结构的陶瓷材料;具有纳米晶粒的超级金属,具有清洁环境减少污染的陶瓷材料;生物陶瓷;具有超塑性的陶瓷;电子工业应用的氧化物陶瓷;与能源相关的陶瓷;轻质材料等。生物陶瓷方面,该所研究开发的重点方向之一是人工合成陶瓷关节材料。由于陶瓷与人类的骨头组织具有一定的亲和性,与金属人工关节相比,陶瓷人工关节具有更大的市场前景。

为解决陶瓷材料的脆性问题,该所开发出陶瓷与钛合金的复合技术,通过技术处理,在钛合金内植入羟基磷灰石陶瓷,实现二种材料的复合,其工业化实验正在进行之中。环境陶瓷的研究是目前特种陶瓷研究的一个主要方向,该所正在开发的另一种新型材料是通过多孔结构及表面物理性能的调整,可实现空气湿度的调控,作为一种智能建筑材料,有可能在未来的所谓智能房屋中得到应用。

日本发展高技术陶瓷的战略步骤,首先是用来制造日用生活品和某些发热元件,然后再转变为大 量发展高技术陶瓷产品及精密元件。

如日立公司最初采用陶瓷薄膜磁头,既降低产品成本,又提高了磁头的录音、演奏与消磁性能。紧接着正式向市场投放陶瓷光盘,产品成功打入东南亚、西欧与美国市场。日本生产的陶瓷剪刀、米酒加热器、陶瓷手术刀、人造陶瓷关节及陶瓷滚珠圆珠笔等,在印尼、泰国、新加坡与马来西亚很受欢迎。日本京都陶瓷公司还开始采用高技术陶瓷研制汽车用陶瓷发动机、内燃机零件。采用陶瓷粉末涂敷的汽车零件已大批走入市场,大大提高了汽车的工作性能。

除发展高温结构陶瓷材料外,日本非常重视研制表面薄膜陶瓷材料,除应用于机械、化工领域外,也成功生产出覆盖陶瓷薄膜的金属工艺品。

此外,如泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、塑胶复合陶瓷、陶瓷粉末润滑剂及各种精细陶瓷材料与元件等方面,日本都处于领先地位。

日本陶瓷工业之所以能形成如此强大的优势,是与以下因素分不开:其一,日本有很多从事材料的生产和研究的大公司,这些公司的中心研究所拥有先进的实验设备和一大批优秀的技术力量;其二,日本的其他工业技术发达,国内新型陶瓷材料的需求市场较大;其三,日本政府多年来启动了不少大型陶瓷应用开发科研项目来巩固其陶瓷产业的优势。

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中国高技术陶瓷迎来发展黄金期


由于中国高技术陶瓷市场需求巨大且发展迅速,5年内其年产值将达到300亿元以上,“中国高技术陶瓷已经迎来发展的黄金期。”中国工程院院士、著名陶瓷材料专家李龙土在17日召开的“2006景德镇高技术陶瓷国际论坛”上做出了这一预测。

李龙土院士介绍,高技术陶瓷是新材料的一个重要组成部分,广泛应用于通讯、电子、航空、航天、军事等高技术领域,在信息与通讯技术方面尤其有着重要的应用。多数高技术的发展都离不开高技术陶瓷,而高技术陶瓷的每一项突破均带来高技术的飞跃。目前,随着国家“十一五”规划的顺利开展实施,中国的高技术陶瓷必将形成一个巨大的产业。

我国高技术陶瓷市场需求巨大,发展速度迅猛,市场前景广阔。1995年我国高技术陶瓷产品销售额80亿元,其中电子陶瓷约占70%,约56亿元;结构陶瓷占30%,约为24亿元。虽然这仅相当于日本的1/9、美国的1/5,但当时就与全欧洲的市场规模相当。到2000年,中国高技术陶瓷产品产值已经达到110亿元,预测到“十一五”末期,中国高技术陶瓷年产值将达到300亿元,2015年将高达450亿元。

作为“景德镇国际陶瓷博览会”的重要组成部分,由国家商务部、江西省人民政府、中国贸促会、中国轻工业联合会主办的“景德镇高技术陶瓷国际论坛”已经成功举办了两届,旨在把握国内外先进陶瓷最新热点动态,加强产、学、研的交流,探讨有市场前景的研究开发项目和课题,促进中国先进陶瓷新材料的研究与产业的国际化合作。来自美国、德国、日本的30多位海外专家,清华大学、中科院上海硅酸盐研究所等50多所专业研究院所,以及风华高科、中材高新等50多家企业400多人出席了本次论坛。

景德镇发展高技术陶瓷从何入手?


高技术陶瓷具有广阔的发展空间和市场前景,代表着陶瓷产业发展的方向和未来。景德镇市具有悠久的制瓷历史和良好的产业基础,只要把握机会,大力扶持,加快发展,就能抢占高技术陶瓷的制高点。

当前,景德镇市陶瓷正由解困发展走向全面振兴,由传统走向现代,努力形成以高技术陶瓷为核心竞争力的大陶瓷格局,在世界陶瓷产业重组的过程中把握机遇、重振雄风。

这个前景诱人的发展目标从何下手?景德镇人以世界的眼光、海纳百川的胸襟重新审视自己,诚邀众多专家学者共谋发展大计。

据报载,2008年10月31日,中科院与景德镇市先进陶瓷产业规划及项目孵化推介座谈会在景德镇市紫晶宾馆举行。这是一次为了加快景德镇高技术陶瓷的发展,探讨如何与中科院加快合作,实现科研转化成果,以"院地合作,共促景瓷创新发展"为主题的会议。另据报道,3月18日,中国科学院上海硅酸盐研究所所长罗宏杰一行5人专程来到景德镇,在浮梁古县衙接待中心会议室召开的景德镇高技术陶瓷产业发展规划研讨会上,与来自学院、国家日用及建筑陶瓷工程中心的教授、专家们及有关部门、单位负责人一起,共同研讨景德镇高技术陶瓷产业发展规划。

不管是来自中科院,还是来自南京、上海的科研院所,这些专家学者都畅所欲言,直言不讳,提出了自己的见解和建议。综合他们的真知灼见,大致可以归纳为以下几个观点

观点一:坚持“两条腿”走路,高新技术陶瓷与传统陶瓷产业并存,提升工业的水平

要实现的复兴,落脚到产业、关键也是产业。景德镇艺术陶瓷的地位在世界上已经具有不可撼动的地位,具有完整的产业链,产业集成度也是最好的。艺术陶瓷售价非凡,古代官窑瓷器的价值已经是1个亿、2个亿,甚至更多,它是为未来创造价值的。

景德镇不适应发展消耗能量大、污染大的企业,应该发展高新技术陶瓷产业,实现“两条腿”走路。既要未雨绸缪发展高新技术陶瓷产业,还要把传统陶瓷产业做新,做优,做强,提高市场占有率,实现景德镇的产业转轨。

在发展高新技术陶瓷产业方面,首先要引起大企业、大项目;二是实现科研院所与地方的合作,孵化成果。

目前,景德镇的优势众多:有青山绿水的生态环境;有中国第一瓷,可以把传统的青花玲珑,三羊开泰色釉这些传统瓷发扬光大;有中国唯一的直升机研发机构,全国最大的无氟压缩机生产基地;有中国著名的茶叶、景德板鸡,形成了一个相互配套的产业。

观点二:通过政策扶持,科研院所与地方合作,创造高新技术产业生态,构成产、学、研、贸的合作方式,为高新技术陶瓷产业打造厚实基础

多年前,景德镇对高新陶瓷技术渴望求来已久,可是发展高技术陶瓷的难度比较大。一是高新技术在中国的发展过程相对较短,二是国际市场基本被日、德、英、美等国家占据,另外,高新技术陶瓷是高投入、高产出、高技术人力资源、高研发费用的支持。

首先,要营造高新技术产业生态,这种生态与其它产业的生态一样,就是在人力资源、配套上游下游资源、生态环境、人文创新等方面营造出一种良好的生态。政府、企业、院所,可以构成一个产、学、研、贸的合作方式,为进入园区企业营造良好政策氛围、输送技术人才,提供技术技持。通过这样的努力,这些陶瓷企业会由小到大、由大到强,就会逐渐形成一种良好高技术生态环境。

其次,需要政府在税收政策方面进行支持。因为高新技术陶瓷产业需要很高的开发费用,需要政策支持,将高投入的开发费用纳入到税后税前,实施一些减免政策,让企业得到相应回报。目前企业的研发费用,好的在5%-7%,一般的有3.5%,否则就会影响这些企业的可持续发展。

最后、形成产业聚集和产业提升。让可以做大做强的企业推动它们作为上市公司,有了这个目标,才能促进企业花力气,才能短时间做大做强。

观点三:全面合作、项目研发、孵化科技成果

首先要进行陶瓷方面的高技术孵化。高新技术产业,不是今天明天就能看到效益,有一个技术转化的过程,但也是着眼于未来的方向。

景德镇高技术陶瓷需要嫁接创新的翅膀才可以腾飞。除了规划之外,要转化成直接应用。应该具体化运作,拿出项目规划,深化科研院所与地方的合作,互相了解,达成共识。

观点四:加大传统陶瓷科技创新,提升产品市场占有率,带动高新技术的发展

景德镇需要看到自身的优势,扬长避短。景德镇生态环境的巨大变化,有千年的陶瓷文化底蕴,有传统陶瓷的得天独厚优势。景德镇发展高技术陶瓷产业要作好高技术产业的发展规划,注重高新技术人才的培养,深化合作,使科研成果孵化,转化为生产力;从目前国内情况看,一些生产陶瓷的城市,想建已建的高技术产业基地的非常之多。那么景德镇应走一条不一样的道路;景德镇传统陶瓷有青花、玲珑这些极具传统特色的瓷器,应该进一步进行这方面产业的提升,设计方面的创新,进行一场传统陶瓷的科技创新,来带动高技术产业的发展。

综上所述,就不难看出,景德镇发展高科技陶瓷思路清晰,定位得当,能否抢占发展先机,真正形成以高科技陶瓷为核心竞争力的大陶瓷格局,其胜算的底气和实力都不容小视。可以肯定的是,当前和将来很长一段时间里,与科研院所互动合作,寻找到能够转换科研成果的高技术企业,既是景德镇发展高科技陶瓷的入手点,也是能否实现大陶瓷发展格局的关键所在。

与做任何一件大事一样,景德镇发展高科技陶瓷的征程不会一帆风顺,也不会一蹴而就的。

好运,景德镇!

高技术陶瓷国际论坛在景德镇成功举行


10月16日至18日,由科技部、江西省人民政府共同主办的“2008景德镇高技术陶瓷国际论坛”在学院举行。副省长谢茹出席了开幕式。中国科学院院士葛昌纯,中国工程院院士李龙土、顾真安、吴以成、洪茂椿和来自国内外高技术陶瓷领域的200多位科技及产业界的专家、学者、企业家参加了会议。

论坛以“加强自主创新,促进高技术陶瓷产业化”为主题,围绕国家发展高技术陶瓷科技产业最新政策、电子陶瓷及其应用新进展、绿色建材发展思路、日本先进陶瓷产业技术发展综述等热点话题进行了深入的研讨和交流。大会征集的近百篇学术论文进行了宣读讨论。

作为景德镇国际陶瓷博览会的重要组成部分,“高技术陶瓷国际论坛”已经成功举办了三届,每次的规模都在200人以上。论坛的举办旨在把握国内外先进陶瓷最新热点动态,加强产、学、研的交流,探讨有市场前景的研究开发项目和课题,促进我国先进陶瓷新材料研究与产业的国际化合作,促进我国先进陶瓷产业的快速发展。

从高技术陶瓷发展趋势看业如何再度崛起


高技术陶瓷开启通向振兴之门

瓷博会期间,l号展馆3楼的高技术陶瓷成果与粉体展展厅吸引了人们的眼球。展出的高性能陶瓷、功能陶瓷、陶瓷基复合材料等三大类高技术陶瓷,广泛用于通讯、国防、航空、电子、化工、医疗卫生等领域,从运载火箭到宇宙飞船。从深海潜艇到巡航导弹,从陶瓷(人工)关节到高温陶瓷涂料。从太阳能利用到燃料电池……展厅所展示的高技术陶瓷新成果、新产品、新装备有上千件。多种多样的纳米陶瓷粉体材料,晶莹剔透的陶瓷晶体材料,琳琅满目的结构陶瓷,应用广泛的功能陶瓷,神奇耐用的纳米(生物)陶瓷和获国家大奖的高校陶瓷研制项目,让人们目不暇接。

展厅内汇聚了北京大学、清华大学、上海交通大学、华南理工大学等全国15所知名高校,国家建材研究院等6所著名研究院所,英国摩根坩锅集团等4家知名外资企业,24家国内企业和我市12家特种陶瓷企业共62家单位的产品,展台布置各有特色,高技术陶瓷和相关技术设备产品在这里得到推广。

引领新潮流高科技成就大产业

高技术陶瓷是一种集耐高温、耐腐蚀、耐磨损、高硬度等多种特性于一身,且具有良好的自润滑性的新颖工用材料,是继钢铁、高分子材料之后的第三大材料体系。多数高技术发展离不开高技术陶瓷,而高技术陶瓷的每一项突破均带来高技术的飞跃,两者相辅相成,交相辉映。

高技术陶瓷的普及应用将是世界工业生产的一大趋势。从上世纪90年代初开始,发达国家在高技术领域取得了良好的发明和应用成果:上至航天飞机,下到海洋钻井,很多民用产品都能寻找到高技术陶瓷的足迹。随着高科技陶瓷产品的研发,高技术陶瓷全面进入工业化领域已为期不远。

我国高技术陶瓷市场需求巨大,发展速度迅猛,市场前景广阔。目前,高技术陶瓷已形成一个巨大的产业。1995年,我国高技术陶瓷产品销售额80亿元人民币,2000年,达到110亿元。预测到2010年,将达到300亿元,2015年450亿元。

作为高技术陶瓷产业的上游——粉体工业,近几年来进入了高速发展阶段,越来越多的新产品、新设备在市场上出现,显示出旺盛的生机和活力。

我国著名材料专家,“原国际材联”主席李恒德院士曾经写下“无细不成体,有粉能为材”,高度评价粉体对材料工业的重要性。

可见,高技术陶瓷与粉体工业关系是密不可分的。

瞄准产业化坚持依靠技术创新

工业上一般把细微粉的集合体称为粉体。超微粉体材料的粒径一般在lμm以下至纳米级。最早的超微粉是从陶瓷工业的待烧结粉料化工工业的催化剂的磁记录材料发展起来的。

特种陶瓷包括结构陶瓷和功能陶瓷。所谓结构陶瓷,是指经过加工后成为机器或机件中的构件,可取代传统材料,呈现优越性能。功能陶瓷是指具有特殊的电、磁、光、热等性能的陶瓷材料,如正温度系数热敏电阻(ptc)、氧化锌压敏电阻器等。陶瓷基复合材料是通过材料设计的方法来改善单组份陶瓷的性能或取得多组份材料性能互补洗势的材料。

从新技术的研究开发、生产到进入市场,并实现商业利润的经济技术活动,不同于一般的技术发明,技术创新,而是技术的商品化过程。

技术创新和制度创新是一个有机整体,前者提供效益、后者为前者提供保障。市场实现程度和获得商业利益是检验创新成功与否的最终标准。

技术创新不单纯注重技术水平,而要整体考虑技术的先进性,市场适应性和经济合理性,追求的最终目标是企业的经济效益。

企业是技术创新的主体,只有使企业成为决策的主体、开发的主体、投资的主体、承担风险的主体和利益分配的主体,才能真正实现新技术的商品化,从而取得最大的商业利润。

科学技术是生产力,而创新则是提高科技水平的关键。

比如:这几年唐山陶瓷企业的技术创新有不少可借鉴。以骨质瓷为例,其生产技术通过自主摸索和创新已趋成熟,相继研发出无铅花纸、无铅熔块,有效解决了骨质瓷铅镉溶出量不易控制的难题,再如纳米自洁釉卫生洁具的研发和产业化等,都是自主创新方面的例子。

要以人为本优化人才创业环境

景德镇如何突破传统,走新型科技化发展之路?景德镇日用陶瓷如何发展壮大?记者就此采访了华南理工大学科学与工程学院教授曾令可。

作为参加过几届景德镇高技术陶瓷国际论坛的主持人曾令可,感到本届论坛在参与人数和论文数量方面变化非常大。许多上届没来参加的专业门类专家学者,今年都来参加了,论文数量比上几届要多得多。

曾令可对记者说,当今各行各业发展都离不开高科技,日用陶瓷更是如此。以传统工艺陶瓷为主,但日用陶瓷、工业陶瓷等的发展却相比广东、山东的知名产瓷区显得薄弱,高科技手段的应用,更是少之又少。

他认为,要把先进的高科技手段应用到陶瓷方面,首先就需要引进先进的制造设备,贮备优秀的专业人才,培植良好的工作环境和生产条件,这些因素之间相互联系,缺一不可。这就需要政府重视,相关部门进行配合形成合力确保实施效果。

“以人为本、人才是关键”,曾令可再一次强调这个问题。他说:有一个例子可以说明,我经常在陶瓷界进行学术交流,发现每年从学院流向佛山的人才非常之多,而留在本地发展却比较少。初步估计,在佛山从事陶瓷行业的陶瓷学子不下4000人。佛山近年来取得的陶瓷科研成果,与大量引进景德镇培养出来的优秀人才有着直接的关系。

看兄弟城市已经占据发展先机

近年来,我国粉体工业发展势头迅猛,已成为一个跨行业、跨学科的大产业,据专家预测,2l世纪中国超细粉体产品的市场需求量将以平均每年8.5%左右的速度增长。

高技术陶瓷产业作为粉体技术应用领域中的重要部分,近年来发展势头亦较迅猛,多数高技术的发展都离不开高技术陶瓷,而高技术陶瓷的发展丽样也需要粉体技术予以支撑。

北京中科科仪技术发展有限责任公司的郭先生,作为公司代表第一次参加瓷博会,他的公司此次主推的“数字化扫描电子显微镜”,主要用于粉体检测。这是在几十年的扫描电镜研究和生产基础上,引用现代最新计算机及数字图像技术开发出的高性能产品,该产品可以非常便捷地得到各种分析测试数据或试验报告,现在被广泛应用于粉体检测行业。中国高技术陶瓷市场需求巨大,发展速度迅猛,市场前景广阔。因此,他对于高技术陶瓷的发展前景充满了希望。

两次参加瓷博会的上海摩根美超技术陶瓷有限公司周先生介绍:此次摩根公司带来的是氧化铝瓷、滑石瓷等产品。氧化铝可以通过众多陶瓷烧成加工等方式制成不同形状尺寸的陶瓷件,并且极易通过金属化和焊接技术与金属或其他陶瓷材料相结合。有良好的强度和硬度,良好的耐磨性,优秀的耐腐蚀性,出色的热稳定性,卓越的介电性能、低电容率和损耗因数,广泛应用于密封环、研磨介质、耐磨部件、激光显象管、电绝缘体、热电偶保护管、医用假体等领域。

在高科技陶瓷已经成为陶瓷界加剧竞争的热点高地时,看来,景德镇在兄弟瓷区高科技陶瓷加速发展的态势中,真的必须认真想一想,我们今后振兴陶瓷、突破重围的增长点和发展力到底在哪里?

高技术陶瓷国际论坛和成果展北京天津招展显成效


近日,博览会执委会办公室负责人率高科技展览部招展工作人员一行4人前往北京和天津,就2008瓷博会高技术陶瓷国际论坛和成果展等相关事宜进行了实地招展,并取得了显著成效。

招展人员刚抵北京便赶往高技术陶瓷国际论坛承办单位之一的北京中材高新《人工晶体报》编辑部,就论坛内容及邀请院士专家等具体事项进行具体磋商,并达成一致协议。

为邀请当地著名高校和科研院所携带更多、更好、更新的高技术陶瓷产品及科研成果来到我市参展,在京津招展期间,招展人员克服交通不便的困难,顶着烈日,冒着酷暑,穿梭在北京、天津各大高校之间。清华大学、北京大学、北京航空航天大学、天津大学、北京交通大学、北京科技大学等著名高校和中国建材院陶瓷科学研究所,以及北京爱瑞德科技有限公司、北京天业科太新技术有限公司等知名陶瓷企业欣然接受邀请前来参展,并争取带上更多的陶瓷产品和研发成果参加今年瓷博会期间的高技术陶瓷论坛与成果展。

景德镇高技术陶瓷产品成果展将成瓷博会一大亮点


高技术陶瓷以其低能耗、高附加值成为陶瓷领域最具生命力、最具前景的产业,发展高技术陶瓷产业也是我市传统陶瓷产业优化升级重要举措。一直以来,瓷博会举办的高技术陶瓷成果展成为国内外硅酸盐材料领域重要信息成果的发布平台。今年瓷博会期间举办的高技术陶瓷成果展与往届有何不同?9月2日,记者前往瓷博会执委办,了解成果展参展企业、参展成果等情况。

相关负责人介绍,今年瓷博会期间举办的高技术陶瓷成果展将在往年的基础上,凸显成果更新、信息更权威、对接更具实效的特色,将成为今年瓷博会上的一大亮点。

据了解,至2013年止,成果展共吸引了上百多万人次参观、洽谈、采购,为重点院校提供最新科研成果交流孵化,为参展企业对接、吸收最新科研项目。特别是近年来,参展高校、研究院所、陶瓷企业数量逐年增多,高科技新成果转化、交易增长较快,成果展的行业影响力和推动力与日俱增。

此次成果展有多少展位?分哪些区域?有哪些企业和科研所、院校?……负责人介绍,本届成果展展区面积约1100M2左右,共有66个标准展位,其中包括:功能陶瓷、结构陶瓷、耐火耐磨材料、原料粉体以及机械窑炉设备等5大区域。邀请的企业有45家,其中有上市企业广东东方锆业科技股份有限公司;中外合资企业广州派勒机械设备有限公司、沈阳星光特种陶瓷有限公司、宁波伏尔肯机械密封件制造有限公司;国内行业领军企业众多,如陶瓷激光打印行业的香港轩艺、武汉优能信息技术有限公司,材料结构件行业的深圳市宏通陶瓷科技有限公司,高分子耐磨复合材料行业的宁波思易哲新材料科技有限公司等。同时被邀请的高校、科研院所有11家,其中重点高校有:清华大学、西安科技大学、湖南大学等;以及中科院上海硅酸盐研究所、中钢集团洛阳耐火材料研究院等国内顶级科研机构。

“高技术陶瓷产品及成果展”(以下简称成果展)作为瓷博会的一个重要组成部分,着重展示国内外高技术陶瓷研究领域的最新成果及产品和相关设备,是高校、科研院所、高技术陶瓷企业产品展示、技术交流和商贸交易的重要平台。此次成果展有哪些最新成果呢?负责人介绍,本届成果展各参展单位将带来最新的成果产品,如上海上惠纳米科技有限公司将带来纳米金属氧化物粉体、纳米复合功能粉体和纳米微分散浆液等已得到市场认可的尖端产品;衢州飞瑞特种陶瓷有限公司将带来半导体设备核心部件、耐磨耐高温抗腐蚀结构件、高热导氮化铝陶瓷基片及抛光片(最高10nm)、氧化铝陶瓷基片及抛光片(最高20nm)、光学材料碳化硅加工主镜、氧化锆镜面陶瓷刀等高尖端产品;江西高环将带来主要用于机动车发动机尾气净化系统中核心的关键零部件的蜂窝陶瓷催化剂载体;宁波思易哲将带来已在全国二十多个省市十几个行业的工业领域中得到了广泛应用的与中国科学院合作开发的碳化硅系列的高分子耐磨防腐材料和节能材料。

纳米陶瓷技术是解决陶瓷脆性战略途径


陶瓷材料作为材料的三大支柱之一,在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。但是,由于传统陶瓷材料质地较脆,韧性、强度较差,因而使其应用受到了较大的限制。随着纳米技术的广泛应用,纳米陶瓷随之产生,希望以此来克服陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有象金属一样的柔韧性和可加工性。英国材料学家Cahn指出纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。

所谓纳米陶瓷,是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷材料,也就是说晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在纳米量级的水平上。要制备纳米陶瓷,这就需要解决:粉体尺寸形貌和粒径分布的控制,团聚体的控制和分散。块体形态、缺陷、粗糙度以及成分的控制。Gleiter指出,如果多晶陶瓷是由大小为几个纳米的晶粒组成,则能够在低温下变为延性的,能够发生100%的范性形变。并且发现,纳米TiO2陶瓷材料在室温下具有优良的韧性,在180℃经受弯曲而不产生裂纹。许多专家认为,如能解决单相纳米陶瓷的烧结过程中抑制晶粒长大的技术问题,从而控制陶瓷晶粒尺寸在50nm以下的纳米陶瓷,则它将具有的高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等传统陶瓷无与伦比的优点。上海硅酸盐研究所在纳米陶瓷的制备方面起步较早,他们研究发现,纳米3Y-TZP陶瓷(100nm左右)在经室温循环拉伸试验后,在纳米3Y-TZP样品的断口区域发生了局部超塑性形变,形变量高达380%,并从断口侧面观察到了大量通常出现在金属断口的滑移线。Tatsuki等人对制得的Al2O3-SiC纳米复相陶瓷进行拉伸蠕变实验,结果发现伴随晶界的滑移,Al2O3晶界处的纳米SiC粒子发生旋转并嵌入Al2O3晶粒之中,从而增强了晶界滑动的阻力,也即提高了Al2O3-SiC纳米复相陶瓷的蠕变能力。

虽然纳米陶瓷还有许多关键技术需要解决,但其优良的室温和高温力学性能、抗弯强度、断裂韧性,使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等诸多方面都有广泛的应用,并在许多超高温、强腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作用,具有广阔的应用前景。

日本开发出一种环保陶瓷成型技术


日本产业技术综合研究所尖端制造工艺研究部门,在与日本NGKINSULATORS公司的联合研究中,日前成功地开发出了只需添加不足过去一半的有机粘合剂,即可形成陶瓷的全新工艺技术。其特点是直接使有机粘合剂的单分子层在陶瓷原料粒子的表面发生化学胶合,然后通过外部刺激,再使粘合剂层之间相互发生胶合。由于有机粘合剂通过更牢固的化学胶合,将原材料粒子相互粘接起来,从而就形成一种可有效减少粘合剂在陶瓷生产工艺中用量的手段。

目前,为了使陶瓷成型,必须添加有机高分子粘合剂。聚乙烯醇(polyvinylalcohol)、甲基纤维素(methylcellulose)、丙烯酸树脂(acrylicresin)、琼脂(agar)等最常用的粘合剂在烧结过程中被燃料后,作为其分解物就会而排放出二氧化碳。为了降低环境负荷,必须减少有机粘合剂的用量。为了实现环保型陶瓷生产工艺,产综研与NGKINSULATORS公司自平成15年度起,就各自投入一定的资金开始了联合研究。具体的研究课题包括减少或不使用有机粘合剂的技术、低温烧结技术,以及无烧结技术。过去的高分子有机粘合剂只是吸附在原料粒子的表面,或者接合不够紧密,因此原料粒子之间的胶合强度不够。另外,由于高分子有机粘合剂与原料粒子表面的亲和性差,二者之间相互分离后,就会部分地发生凝固,因而就使有机粘合剂起不到有效的作用。为此,要想实现良好的成型特性,确保成型后的形状保持特性,就必须大量添加有机粘合剂。

此次,首先在单分子层状态下将反应性非常高的有机分子固定到陶瓷原料粒子的表面,然后再利用外部刺激使单分子层的有机粘合剂发生化学胶合,从而在全世界首次成功地实现了原料粒子之间直接通过化学胶合进行接合的结构。另外,由于有机粘合剂是以单分子层的状态在原料粒子表面接合的,因此就能防止原料粒子与有机粘合剂的相互分离。这是一项对陶瓷原料粒子的表面处理技术进行研究的过程中,通过提高粒子表面的化学活性而实现的技术。

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