纳米陶瓷及其应用

纳米陶瓷及其应用

摘要介绍了纳米材料的特性阻及钠米陶瓷的制备方法，针对纳米陶瓷特有的特性，介绍了纳米陶瓷材料在信息、生物、抗菌、压电、增韧、军事、涂料工业以及汽车工业等领域的特殊应用，并对纳米陶瓷的应用前景提出了几个发展方向。关键词纳米陶瓷；制备；特性；应用

Abstract Introduces the characteristics of nano material and nano resistance ceramic preparation method, aiming at the characteristic of nano ceramics, nanometer ceramic materials in information, biology, antibacterial, piezoelectric, toughening, military, coating industry and the automotive industry in areas such as special application, and the application prospect of nano ceramic put forward several development directions. Keyword Nano ceramic; preparation; characteristics; application

1 引言

纳米陶瓷的研究始于20世纪80年代中期，它是指通过有效的分散、复合使异质相纳米颗粒均匀、弥散地保留于陶瓷基质结构中而得到的复合材料，当其具有某种特殊功能时便称之为纳米功能陶瓷。现今，通过对纳米尺度的复杂多元氧化物体系的物理、化学及结构、组成、性能和使用效能等相互关系的研究，并借助于离子置换、掺杂等方法调节优化其功能，已经出现了许多具有优异性能或特殊性能的纳米陶瓷。

目前，各国都相继加大了对纳米陶瓷研究的力度，以便能使性能优良的陶瓷材料与新兴的纳米科技结合，产生1+1>2的效果，使纳米陶瓷具有特殊的使用性能。通过往陶瓷中加入或生成纳米级颗粒、晶须、晶片纤维等，使晶粒、晶界以及他们之间的结合都达到纳米水平，使材料的强度、韧性和超塑性大幅度提高。纳米陶瓷克服了工程陶瓷许多不足，对材料的力学、电学、热学、磁光学等性能产生了重要影响，为工程陶瓷开拓了新的应用领域1。

2 纳米陶瓷

所谓纳米陶瓷是指在显微结构中物相所具有的纳米级尺度的陶瓷材料，就是说晶粒尺寸，晶界的宽度，第二相分布，缺陷尺寸等都是在纳米量级的水平上，它被认为是陶瓷研究发展的第三个台阶。陶瓷粉料颗粒大小决定了陶瓷材料的徽观结构和宏观性能。

3 纳米陶瓷的制备方法2

3.1 气相合成法

气相合成法主要有热化学气相反应法，激光气相法和等离子体气相合成法。

3.1.1 热化学气相反应法(CVD法)

CVD法是目前世界上用于制备纳米粉体的常用方法，CVD法制备纳米粉体工艺是一个热化学气相反应和形核生长的过程．在高于热力学计算，临界反应温度条件下，反应产物的蒸气形成很高的过饱和蒸气压，使得反应产物自动凝聚形成大量的核，这些核在加热区不断地长大聚积成颗粒，在合适的温度下会晶化成为徽晶．随着载气气流的输运和真空的抽送，反应产物迅速离开加热区进入低温区，颗粒生长、聚集、晶化过程停止，最后进入收集室收集起来，就可以获得所需的纳米粉体．此工艺过程可通过调节浓度、流速、温度和组成比例等工艺参数获得最佳工艺条件，实现对纳米粉体组成、形貌、尺寸和晶相等的控制．CVD 法可制备出SiC，Si3N4等单相粉体，并且被用来制备各种复合粉体．能制备出小于35姗的无定形SiC／Si3N4纳米粉体，且做到SiC／Si3N4比例可调，该设备简单，采用电阻炉外加热方式，通过工艺参数调节，制备不同晶型和尺寸的粉体，全套工艺便于放大，但是产物便于在炉管壁沉淀成型，产率不高。

3.1.2 激光气相法

以激光为快速加热热源，利用反应气体分子对特定激光束的吸收布产生热解或化学反应，在瞬间完成了气相反应的成核，长大或终止，形成超细微粒。通常采用连续波CO2激光器，式加热速率快，高温驻留时间短，迅速冷却，可获得均匀超细，最低尺寸小于10 nm的粉体。此法污染小。

3.2 湿化学法3

湿化学法主要使用于纳米氧化物粉体，它具有无需高真空、易放大的特点，并能得到性能优异的粉体。对纳米的粒子团聚体的形成或强度的控制是该法关键。可通过共沸蒸馏有机溶剂的洗涤等方法进行有效的控制，可致密度可达到理论上的98.5％以上。湿化学法包括化学深沉淀法，高压水热法和乳浊液法等几种方法。

3.3 溶胶凝胶法

此方法的基本的工艺过程包括醇盐或无机盐水解→SOL→GEL→干燥、焙烧→纳米粉体，也可以运用有机金属化合物作起始原料，制备非氧化物超细陶瓷粉体，溶液的PH值、浓度、反应温度和反应时间的几个重要参数对溶胶凝胶化过程有着重要影响。

4 纳米陶瓷的特性4

4.1 高强度

纳米陶瓷材料在压制、烧结后，其强度比普通陶瓷材料高出4 5倍，如在-223℃下!纳米TiO2

陶瓷的显微硬度为13000kN/mm2，而普通TiO2陶瓷的显微硬度低于2000kN/mm2。日本的新原皓一制备了纳米陶瓷复合材料!并测定了其相关的力学性能!研究表明，纳米陶瓷复合材料在韧性和强度上都比原来基体单相材料有较大程度的改善。

4.2 高韧性

传统的陶瓷由于其粒径较大，表现出很强的脆性!而纳米陶瓷由于其晶粒尺寸小至纳米级!在受力时可产生变形而表现出一定的韧性。如室温下的纳米TiO2陶瓷表现出很高的韧性!压缩至原长度的1/4 仍不破碎。

4.3 超塑性

所谓超塑性是指在拉伸试验中，在一定的应变速率下，材料产生较大的拉伸形变。普通陶瓷材料只有在1000℃以上!应变速率＜10-4s-1时才表现出塑性" 而纳米陶瓷在高温下具有类似与金属的超塑性。纳米TiO2陶瓷在室温下就可发生塑性形变，在-180℃下塑性形变可达100％。

4.4 烧结特性

纳米陶瓷材料的烧结温度比传统陶瓷材料约低600℃烧结过程也大大缩短。12nm的TiO2粉体,不加任何烧结助剂，可在低于常规烧结温度400～600℃下进行烧结，同时陶瓷的致密化速率也迅速提高。

4.5 磁学性能

纳米颗粒由于尺寸超细!一般为单畴颗粒，其磁化过程由晶粒的磁各向异性和晶粒间的磁相互作用所决定。晶粒的磁各向异性与颗粒的形状，晶体结构内应力以及晶粒表面的原子状况有关。另外在纳米材料中存在大量的界面成分，当晶粒尺寸减小到纳米级时，晶粒之间的铁磁性相互作用并开始对材料的宏观磁性产生重要影响。

5 纳米陶瓷的应用5

5.1 信息领域

电子陶瓷的应用范围日趋广阔，包括基板、传感器、感测器、电容器、压电蜂鸣器和热敏电阻等。纳米陶瓷粉体之所以广泛地用于制备电子陶瓷，原因在于陶瓷粉体晶粒的纳米化会造成晶界数量的大大增加，当陶瓷中的晶粒尺寸减小一个数量级，晶粒的表面积及晶界的体积亦以相应的倍数增加。纳米功能陶瓷可降低产品的成本，并且大大提高产品的质量。如纳米Y2O3和ZrO2 在较低温度烧结的陶瓷具有很高的韧性和强度，被用于轴承和刀具等耐磨器件。用纳米Al2O3 陶瓷粉体为基体，利用其致密速度快、烧结温度低和良好的界面延展性，在烧结过程中控制颗粒尺寸在200~500nm 的最佳范围，可以获得具有良好超塑性的纳米陶瓷材料。

5.2 生物领域6

生物功能陶瓷能够模仿人体某些特殊生理行为，可以用来构成牙齿和骨骼等某些人体部位，甚至可望部分或整体地修复或替换人体的某种组织器官，或者增加其功能[8]。要使生物陶瓷具有特殊生理行为，必须满足下述生物学要求：（1）与生物机体相容，对生物机体组织无毒、无刺激、无过敏反应、无致畸、致突变和致癌等作用；（2）满足一定的力学要求，有足够的强度弹性形变和被替换的组织相匹配；（3）能和人体其它组织相互结合。

利用纳米微粒可在体内方便传输的特点，科学家开发出放射疗法用的陶瓷微粒。把可放射β射线的化学元素掺入纳米微粒内，制成β射线源材料，把它植入肿瘤附近，就可直接照射癌细胞又不损伤周围正常组织。目前，一种生物陶瓷材料硅酸铝钇（Y AS）就可以满足这些要求。初步临床表明，用这种材料治疗可以大大延长病人的寿命。

5.3 抗菌方面

抗菌陶瓷是一种保护环境的新型功能材料，是抗菌剂、抗菌技术与陶瓷材料结合的产物，也是材料科学与微生物学相结合的产物，是利用高科技抑制和杀灭细菌，使传统产品增加科技含量的典型例证。由于纳米材料具有表面与界面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量

子隧道效应，其纳米抗菌粉体的抗菌效果将更强，能够广泛用于卫生、医疗、家庭居室、民用或工业建筑，有着广阔的市场前景，已成为高技术产品研究开发的热点之一。目前，按照作用于微生物的机理来划分，抗菌陶瓷可分为两大类：一类是银系缓释型抗菌陶瓷；另一类是纳米钛系光触媒型抗菌陶瓷。其中纳米磷酸锆载银抗菌粉体载陶瓷釉具有缓释性，使得载银抗菌瓷具有持久抗菌性。

5.4 压电方面

纳米陶瓷晶体结构上没有对称中心，具有压电效应。压电陶瓷具有易于制造、成本低、不受尺寸和形状的限制等很多优点。通过精选材料组成体系和添加物改

性，可以获得高性能和低温烧结兼优的压电纳米陶瓷材料。通过控制纳米晶粒的生长可获得量子限域效应，以及性能奇异的铁电体，以提高压电热解材料机电转换和热释性能。近年迅速发展的各类压电变压器、压电驱动器、大功率超声焊接技术、压电式振动给料器、超声CVD 新工艺和核电站相配套的大功率超声工程都是纳米陶瓷在压电方面的应用。

5.5 增韧方面

纳米功能陶瓷很好地解决了陶瓷的脆性问题，将纳米金属颗粒尤其是高温合金相制成的纳米颗粒，加入到陶瓷材料中，可以使陶瓷的韧性和抗冲击力得到很大的提高，又不降低原有的强度和硬度，综合了陶瓷和金属两方面的优势，应用领域十分广泛。特别是轴承工业，目前，陶瓷材料己被成功地用来制造机床滚动轴承、水泵滑动轴承等。如水泵中的陶瓷滑动轴承，由于它能够在含有泥沙类固相颗粒的液体中运转，并且具有良好的耐腐蚀性，因而对于直接

输送海水或江水的船用泵来说，具有特别重要的意义。加之良好的导热性能，使泵在一定的干运转期间，不会因过高的升温而发生烧毁。目前纳米陶瓷在轴承中的应用主要有以下几个方面：（1）制成全陶瓷的纳米陶瓷，使制品与常规陶瓷材料相比，其综合性能，尤其是抗断裂韧性有大幅度的提高；（2）将纳米陶瓷添加到橡胶等轴承材料中，改善原材料的强度和耐磨性；（3）通过在原轴承材料表面涂覆纳米陶瓷涂层，提高原轴承材料的耐磨性和使用寿命。

5.6 军事领域7

随着纳米功能陶瓷研究的不断发展，其在军事领域的应用已变得日趋重要起来。纳米陶瓷具有高活性和耐冲击的性能，可有效提高主战坦克复合装甲的抗弹能力，能够增强速射武器陶瓷衬管的抗烧蚀性和抗冲击性，可以制成坚硬如钢的防弹背心，还能够提高火炮、鱼雷等高射武器的抗烧结冲击能力，延长其使用寿命[18]。特种纳米功能防弹陶瓷以其优异的防弹性能、较轻的质量及相对便宜的价格已成为使用最为广泛的防弹材料。目前，国内外主要使用的特种防弹陶瓷有Al2O3、SiC、Si3N4等。

纳米吸波材料在具有良好吸波性能的同时，兼备了宽频带、兼容性好、质量轻、厚度薄等特点，可作军用隐身材料。目前研究较多的纳米碳化硅陶瓷吸波材料，不仅吸波性能好、能减弱发动机红外信号，而且具有密度小、强度高、韧性好、电阻率大等特点，是国内外发展很快的吸收剂之一。

此外，有的纳米陶瓷材料润滑作用十分突出，可使坦克炮塔转动灵活，使枪管润滑从而提高弹丸初速，同时提高武器使用寿命。纳米陶瓷材料制成的烧结体可作为储氢材料、热交换器、微孔过滤器以及检测温度气体的多功能传感器。5.7 汽车工业8

纳米陶瓷具有高硬度、高韧性、超塑性、高耐磨性以及耐高温高压性、抗腐性、气敏性、易加工可切削性等性能，拓展了它在汽车工业中的应用领域[21]。纳米陶瓷既可作连杆、推杆、轴承、气缸内衬、活塞顶等材料，又可作氧传感器材料以用于检测汽车尾气，还可用于制造燃料电池汽车中的高温燃料电池。如用纳米陶瓷作为气缸内衬材料，因耐高温，可促使燃料燃烧，使燃料的热效率提高；涂覆于汽车玻璃表面可起到防污和防雾、隔热作用，还具有保洁杀菌功能；掺入油漆中，不仅能抗老化变脆、防脱落，极大地提高粘接性能、耐污染性能和汽车面漆的耐候性能，而且还具有吸波隐身功能和自修功能，可作为磁致冷的工作物质。

5.8 涂料工业

纳米陶瓷粉末涂料在高温环境下具有优异的隔热保温效果，不燃烧、不脱落、耐水、防潮、无毒，对环境没有污染。经测试证明，几个厘米厚的纳米陶瓷涂料涂在热力管道外面，就可以有效地防止热力向外扩散；涂料涂在炼钢厂等高温炉内，能使炉外表温度控制在50℃以内，适用于冶金、化工工业电厂的热力锅炉及焦化煤气等热力设备和热力管网等高温设备的防腐、炉外降温。

重防腐纳米陶瓷涂料，可以有效防护航标、灯座、船舶、石油化工设备和各类贮罐、桥梁、桥墩、铁路涵洞、钻井设备、海上油田等设施以及强酸强碱等生产设备的外表面，在较长的时间内防止强酸碱、盐雾、冻融、霉菌等的浸渍。

6 应用前景9

纳米复合陶瓷与普通陶瓷材料相比，在力学性能、表面光洁度、耐磨性以及高温性能诸方面都有明显的改善。目前，纳米陶瓷材料的研究已涉及到有机和无机材料。近年来国内外对纳米复相陶瓷的研究表明，在微米级基体中引入纳米分散相进行复合，可使材料的断裂强度、断裂韧性提高2～4倍，使最高使用温度提高400～600℃，同时还可提高材料的硬度和弹性模量，提高抗蠕变性和抗疲劳破坏性能。由于纳米陶瓷具有不同f传统陶瓷的独特性能，纳米陶瓷材料制成的烧结体可作为储气材料、热交换器、微孔过滤器以及检测气体温度的多功能传感器，它的发展使陶瓷材料跨人了一个新的历史时期。随着纳米技术的高速发展，纳米陶瓷材料的应用将越来越广泛。

参考文献

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(完整版)纳米抗菌材料国内外研究现状

1.国内外研究现状和发展趋势 （1）多尺度杂化纳米抗菌材料的国内外研究进展 Ag+、Zn2+和Cu2+等金属离子具有抗菌活性，且毒性小、安全性高而被广泛用作抗菌剂使用。但是，由于其存在易变色、抗菌谱窄、长效性差、耐热性和稳定性不好等缺点而成为其进一步发展的障碍。相比而言，纳米银、纳米金、纳米铜、纳米氧化锌等纳米材料则可以在一定程度上克服这些问题。例如纳米银，在抗菌长效性和变色性方面均比银离子（多孔纳米材料负载银离子）抗菌剂有显著改善，而且其毒性也更低（Adv. Mater. 2010）；关于其抗菌机理，被认为是纳米银释放出银离子而产生抗菌效果（Chem. Mater 2010，ACS Nano 2010）。纳米金也有类似的效果（Adv. Mater. Res.2012），尽管活性比纳米银稍差，但其对耐药菌株表现出良好的抗菌活性(Biomaterials 2012)。铜系抗菌材料可阻止“超级细菌”（NDM-1）的传播（Lancet Infec.Dis. 2010）。活性氧化物是使用时间最长、使用面最广泛的一类长效抗菌剂，其中氧化锌是典型代表，特别是近年来随着纳米技术的发展，一系列低维结构氧化锌的出现，为氧化锌系抗菌材料提供了极大的发展空间，由于其良好的安全性，氧化锌甚至可用于牙科等口腔材料（Wiley Znter Sci.，2010）。本项目相关课题组多年的研究发现，ZnO的形貌差异、结构缺陷和极化率等都会影响其抗菌活性（Phys. Chem. Chem. Phys. 2008）；锌离子还可以与多种成分杂化，产生协同抗菌活性而提高其抗菌性能（Chin. J. Chem. 2008, J. Rare Earths 2011）。 利用杂化纳米材料结构耦合所带来的协同作用提高纳米材料的抗菌活性是近年来的研究热点。例如：纳米铜与石墨烯杂化体系中存在显著的协同抗菌作用（ACS Nano2010）。用络氨酸辅助制备的Ag-ZnO杂化纳米材料，表现出良好的抗菌和光催化性能（Nanotechnology 2008）；但是Ag的沉积量过大，催化活性反而有所降低（J. Hazard. Mater. 2011）。以壳聚糖为媒质，通过静电作用合成得到均匀的ZnO/Ag纳米杂化结构，结果显示，ZnO/Ag纳米杂化结构比单独的ZnO 和单独纳米Ag的抗菌活性都高，表现出明显的协同抗菌作用（RSC Adv. 2012）。Akhavan等用直接等离子体增强化学气相沉积技术，结合溶胶-凝胶技术把锐钛

特种陶瓷整理版

1名词解释 特种陶瓷：采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工的，便于进行结构设计，具有优异特性的陶瓷。 粉体颗粒：指在物质的本质结构不发生改变的情况下，分散或细化而得到的固态基本颗粒。 团聚体：由一次颗粒通过表面力吸引或化学键键合形成的颗粒，它是很多一次颗粒的集合体。 胶粒：即胶体颗粒。胶粒尺寸小于100nm，并可在液相中形成稳定胶体而无沉降现象。 6什么是固相法、气相法、液相法，简述工艺流程 固相法就是以固态物质为出发原料，通过一定的物理与化学过程来制备陶瓷粉体的方法。 固相原料——配料——混合——合成——粉碎——粉体 气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体，使之在气体状态下发生物理变化或化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成粉体的方法。 蒸发-凝聚法（PVD）：原料——高温气化——急冷——粉体 蒸发-凝聚法是将原料加热至高温(用电弧或等离子流等加热)，使之气化，接着在电弧焰和等离子焰与冷却环境造成的较大温度梯度条件下急冷，凝聚成微粒状物料的方法。 气相化学反应法(CVD)：金属化合物蒸气——化学反应——粉体 气相化学反应法是挥发性金属化合物的蒸气通过化学反应合成所需物质的方法。 液相合成法也称湿化学法或溶液法。溶液法从均相的溶液出发，将相关组分的溶液按所需的比例进行充分的混合，再通过各种途径将溶质与溶剂分离，得到所需要组分的前驱体，然后将前驱体经过一定的分解合成处理，获得特种陶瓷粉体，可以细分为脱溶剂法、沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等。 溶液制备——溶液混合——脱水——前驱体——分解合成——粉体 7常用的气相法有哪些，各有何特点（3个）

纳米材料的特性及相关应用

纳米材料的研究属于一种微观上的研究，纳米是一个十分小的尺度，而一些物质在纳米级别这个尺度，往往会表现出不同的特性。纳米技术就是对此类特性进行研究、控制。那么，关于纳米材料的特性及相关应用有哪些呢？下面就来为大家例举介绍一下。 一、纳米材料的特性 当粒子的尺寸减小到纳米量级，将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。比方说：被广泛研究的II-VI族半导体硫化镉，其吸收带边界和发光光谱的峰的位置会随着晶粒尺寸减小而显著蓝移。按照这一原理，可以通过控制晶粒尺寸来获得不同能隙的硫化镉，这将大大丰富材料的研究内容和可望获得新的用途。我们知道物质的种类是有限的，微米和纳米的硫化镉都是由硫和镉元素组成的，但通过控制制备条件，可以获得带隙和发光性质不同的材料。也就是说，通过纳米技术获得了全新的材料。纳米颗粒往往具有很大的比表面积，每克这种固体的比表面积能达到几百甚至上千㎡，这使得它们可作为高活性的吸附剂和催化剂，在氢气贮存、有机合成和环境保护等领域有着重要的应用前景。对纳米体材料，我们可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。“更轻”是指借助于纳米材料和技术，我们可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件，减小器件的体

积，使其更轻盈。如现在小型化了的计算机。“更高”是指纳米材料可望有着更高的光、电、磁、热性能。“更强”是指纳米材料有着更强的力学性能(如强度和韧性等)，对纳米陶瓷来说，纳米化可望解决陶瓷的脆性问题，并可能表现出与金属等材料类似的塑性。 二、纳米材料的相关应用 1、纳米磁性材料 在实际中应用的纳米材料大多数都是人工制造的。纳米磁性材料具有十分特别的磁学性质，纳米粒子尺寸小，具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性，用它制成的磁记录材料不仅音质、图像和信噪比好，而且记录密度比γ-Fe2O3高几十倍。超顺磁的强磁性纳米颗粒还可制成磁性液体，用于电声器件、阻尼器件、旋转密封及润滑和选矿等领域。 2、纳米陶瓷材料 传统的陶瓷材料中晶粒不易滑动，材料质脆，烧结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上运动，因此，纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性，这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后做表面退火处理，就可以使

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报告摘要 氧化铝陶瓷覆铜板电容压力传感器在各种汽车上用量巨大，市场达近 百亿，但是目前氧化铝陶瓷覆铜板主要依赖进口，国内的陶瓷氧化铝板在 材料的弹性模量、弹性变形循环次数、使用寿命和可靠性凤方面还有差距，尚未进入商业化实际应用。 氮化铝陶瓷是一种高温耐热材料，其热导率高，较氧化铝陶瓷高5倍 以上，膨胀系数低，与硅性能一致。使用氮化铝陶瓷为主要原材料制造而 成的基板，具有高热导率、低膨胀系数、高强度、耐腐蚀、电性能优、光 传输性好等优异特性，是理想的大规模集成电路散热基板和封装材料。随 着我国电子信息产业蓬勃发展，我国市场对PCB基板的需求不断上升，氮 化铝陶瓷基板凭借其优异性能，市场占有率正在不断提升。 该陶瓷基板项目计划总投资17478.10万元，其中：固定资产投资11771.00万元，占项目总投资的67.35%；流动资金5707.10万元，占 项目总投资的32.65%。 达产年营业收入40395.00万元，净利润7015.97万元，达产年纳 税总额3979.03万元；达产年投资利润率53.52%，投资利税率62.91%，投资回报率40.14%，全部投资回收期3.99年，提供就业职位564个。

广东特种陶瓷项目商业计划书目录 第一章概述 第二章建设背景分析 第三章项目市场前景分析 第四章产品规划方案 第五章土建工程分析 第六章运营管理模式 第七章项目风险概况 第八章 SWOT分析 第九章项目实施安排方案 第十章投资可行性分析 第十一章项目经济效益分析 第十二章项目综合评估

第一章概述 一、项目名称及建设性质 （一）项目名称 广东特种陶瓷项目 （二）项目建设性质 该项目属于新建项目，依托某循环经济产业园良好的产业基础和创新氛围，充分发挥区位优势，全力打造以陶瓷基板为核心的综合性产业基地，年产值可达40000.00万元。 二、项目承办单位 xxx有限责任公司 三、战略合作单位 xxx科技发展公司 四、项目建设背景 陶瓷基板材料以其优良的导热性和气密性，广泛应用于功率电子、电子封装、混合微电子与多芯片模块。 在如今的电子时代，几乎每个人都有属于自己的电子设备，现如今的电子设备，也不仅仅只限于手机电脑这种了，包括汽车、家居等等都在物联网的推动下变成了“电子设备”。在互联网基础上的物联网，正在突飞

纳米产品及其抗菌原理

纳米产品及其抗菌原理 一、纳米材料基本知识 “纳米”是一种长度单位，1纳米为十亿分之一米。通常我们把材料超细化到纳米级（1~100nm）的技术称之为纳米技术。纳米材料具有尺寸小、比表面积大等特点，将其进行表面改性后就成为纳米功能材料。 功能材料是21世纪材料的发展方向，我国在纳米技术、尤其是应用领域的研究开发，与美、日、德等国家齐头并进。随着人们物质生活水平的提高，人们对生活质量、健康环保的要求与日俱增，因此以纳米材料为代表的新型材料逐渐成为人们关注的热点，负离子空气净化、与人接触的物品用具的抗菌、防霉、自洁、食品保鲜、生物保暖、各种室外材料的防紫外、抗老化、抗辐射以及材料的抗静电都将成为人们生活中必不可少的需求。 二、纳米银系抗菌原理、安全性及功能 无机纳米银系抗菌剂的抗菌原理主要是银离子与细菌接触后，Ag+与细菌体蛋白酶上的巯基（-SH）结合在一起，使蛋白酶丧失活性，造成细胞固有成分被破坏产生功能障碍而死亡。反应如下： 在整个过程中， Ag+基本不损耗，这也决定了无机纳米银系抗菌剂的长效性。

无机纳米银系抗菌剂的经口毒性非常低，安全性能极高。国际上部分无机银系抗菌剂已被美国FDA认可为天然抗生剂。经医学部门和临床验证，无机银系抗菌适用的范围很广，如：感冒、咳嗽、扁桃腺炎、口臭、脚气、青春痘、盲肠炎、糖尿病、枯草热（有害于眼、鼻、口腔的过敏性疾病）、皮肤结核、淋巴腺炎、髓膜炎、寄生虫感染、肺炎、风湿症、白癣、猩红热、口腔败血症、疱疹、皮肤癌、葡萄球菌感染、连锁球菌感染、梅毒、所有病毒性疾病、胃溃疡、甲状腺炎、结膜炎、脑膜炎、肋膜炎、干癣、膀胱炎、白血病、皮肤炎、消化不良、艾滋病、前列腺炎以及擦伤等。 三、关于负离子 空气负离子被喻为空气维生素或生长素，是人类提神醒脑的保健空气。经过仪器测量发现，茂密的森林、海滩和充满活力的喷泉边，负离子的浓度较高，可以感到空气十分新鲜。然而在城市居室、办公室、宾馆、饭店、医院等室内的负离子含量较少，空气显得浑浊。所以，负离子对人体的健康、对人体保持精力充沛具有极大的作用。自英国学者威尔逊与法国学者埃尔斯特和格特尔证实空气负离子的存在后，人们对空气负离子的研究经历了近百年的发展，现在已经进入应用阶段。 （一）负离子粉的作用原理 负离子粉含有多种元素，如Si、Mg、Fe、Al、K、Na，负离子粉产生微量的放射线，微量的放射线有刺激生长、延长寿命的功效。负离子粉产生的放射量为一年1mSv以下，对人体无任何伤害。

【包装印刷造纸】高阻隔食品包装材料浅谈

PET 之高阻隔性浅谈 曾凯 高分子科学与工程学院2007级加工三班 摘要：聚对苯二甲酸乙二醇酷(PET)是一种线性的热塑性高聚物，俗称涤纶，最早是1948年由英国ICI公司和美国杜邦公司开发生产，开始主要用于纤维工业生产。随着有关聚酯生产工艺、成型加工技术等方面研究的不断深入，聚酷产能的不断扩大，聚酯产品的应用领域也在不断拓宽。在包装领域，聚酷树脂是近二十多年来塑料包装制品中最具有发展潜力的，也是增长速度最快的品种。由于其与常用的塑料相比在强度、透光性、可印刷性、可回收性、阻隔性、耐热性、等方面有显著提高, PET被用于制造包装容器，并很快被食品、饮料包装业所接受，目前已成为碳酸类饮料的主要包装容器之一。但是由于啤酒是一种对氧气十分敏感的饮料，很容易因氧气的进入和二氧化碳溢出而影响口味。这就要求包装材料对氧气和二氧化碳气体有足够的阻隔性。 关键词：PET 高阻隔啤酒瓶 第一章绪论 1.1前沿 包装的主要功能是保护商品，使之便于使用和保存。而对于食品来说，由于其与人们的身体健康息息相关，因此，为防止食品污染变质，不仅要求食品包装外形美观宜人，方便实用，更重的是保证质量，确保食品安全。因此，现代包装除了作为产品的容器，有合理的尺寸、形状、方便使用外，作为产品安全的第一道防线，还需要提供必要的阻隔性和整体密封性，以满足保质期要求的物理强度，并经受运输过程可能面临的任何情况。包装材料的阻隔性，狭义来讲，包括氧气阻隔性和水蒸气阻隔性。氧气阻隔性对于食品特别是含有脂肪、蛋白质的食品保质期起到关键作用，这是因为食品中的脂肪等成分在氧气存在条件下容易发生氧化、变质，所以像油脂含量高的食物如食用油、零食、肉类、月饼等必须采用有一定氧气阻隔性的包装材料，才能保证保质期内食品不发生变质，因此，食品包装材料氧气透过性的降低有非常重要的意义。 啤酒作为大众喜爱的饮品之一，在全球的消费量十分巨大，其包装材料的需求量也相当可观，市场前景广阔。目前用于包装啤酒的材料主要是玻璃瓶，铝制易拉罐，木质啤酒桶和少量的聚对苯二甲酸乙二醇酷(PET)塑料啤酒瓶。根据《中国酿酒工业年鉴一2002》的统计，玻璃瓶包装占居了92.2%的份额。传统的玻璃啤酒瓶虽然具有阻隔性好、刚性大、耐压力高、透明度好及制造成本低廉等许多优点，但是生产能耗大、易破碎、质重、运输和储存费用高，存在爆瓶等安全隐患。因此开发性能更优的啤酒包装材料以替代传统的玻璃瓶成为国内外研究的热点。 聚对苯二甲酸乙二醇酷(PET)是一种线性的热塑性高聚物，俗称涤纶，最早是1948年由英国ICI公司和美国杜邦公司开发生产，开始主要用于纤维工业生产。随着有关聚酯生产工艺、成型加工技术等方面研究的不断深入，聚酷产能的不断扩大，聚酯产品的应用领域也在不断拓宽。在包装领域，聚酷树脂是近二十多年来塑料包装制品中最具有发展潜力的，也是增长速度最快的品种。由于其与常用的塑料相比在强度、透光性、可印刷性、可回收性、阻隔性、耐热性、等方面有显著提高【1】, PET被用于制造包装容器，并很快被食品、饮料包装业所接受，目前已成为碳酸类饮料的主要包装容器之一。但是由于啤酒是一种对氧气十分敏感的饮料，很容易因氧气的进入和二氧化碳溢出而影响口味。这就要求包装材料对氧气和二氧化碳气体有足够的阻隔性。而纯PET塑料瓶的阻隔性能还不能满足这一要求。因此提高PET啤酒瓶包装材料的阻隔性成为研究的关键。 第二章渗透机理

纳米陶瓷涂层的典型应用领域

纳米陶瓷涂层的一些典型应用领域: 飞机发动机、燃气轮机零部件： 热障涂层（TBC）被广泛地应用在飞机发动机、涡轮机和汽轮机叶片上，保护高温合金基体免受高温氧化、腐蚀，起到隔热、提高发动机进口温度和发动机推重比作用的一种陶瓷涂层材料。8YSZ材料被用做热障涂层材料在军用发动机已应用几十年了，它的缺点是不能突破1200o C的使用温度，但现在军用发动机的使用温度已经超过1200o C，因此急需材料方面的突破。另外，地面燃气轮机的热障涂层材料基本受制于国外，也亟待国产化。国内外研究指出含锆酸盐的双陶瓷热障涂层被认为是未来发展长期使用温度高于1200o C的最有前景的涂层结构之一。用纳米结构锆酸盐粉体喂料制备的纳米结构双陶瓷型n-LZ/8YSZ热障涂层的隔热效果明显好于其它现有涂层，与相同厚度的传统微米结构单陶瓷型8YSZ 热障涂层相比，隔热效果提高了70%。而且，纳米结构的双陶瓷型涂层具有比其它两种涂层层更好的热震性能。 军舰船舶零部件： 纳米结构的热喷涂陶瓷涂层早已广泛应用于美国海军装备(包括军舰、潜艇、扫雷艇和航空母舰)上的数百种零部件。纳米结构陶瓷涂层的强度、韧性、耐磨性、耐蚀性、热震抗力等均比目前国内外商用陶瓷涂层材料中质量好、销量大的美科130涂层的性能显著提高。有着高出1倍的韧性，高出4-8倍的耐磨性，高出1-2倍的结合强度和抗热震性能和高出约10倍的疲劳性能。表1给出了纳米结构的热喷涂陶瓷涂层在美国海军舰船上的一些典型应用。 表1 一些美国海军舰船上应用的热喷涂纳米Al2O3/TiO2陶瓷涂层 零部件船上系统基体材料使用环境 水泵轴储水槽NiCu合金盐水 阀杆主柱塞阀不锈钢蒸汽 轴主加速器碳钢盐水 涡轮转子辅助蒸汽碳钢油 端轴主推进发动机青铜盐水 阀杆主馈泵控制不锈钢蒸汽 膨胀接头弹射蒸汽装置CuNi合金蒸汽 支杆潜艇舱门不锈钢盐水 流量泵燃料油碳钢燃料油 柴油机、工程机械零部件: 高性能纳米结构陶瓷涂层可以大幅度提高材料或零部件的硬度、韧性、耐磨性、抗腐蚀性和耐高温性能，因此可广泛应用于柴油发动机、工程机械等领域。如缸体、泵轴、机轴、曲轴、凸轮轴、轴瓦、连杆瓦、柱塞、阀杆、阀座、液压支杆、缸盖、活塞销、活塞和活塞环等零部件。如：纳米陶瓷涂层来大幅度提高曲轴的抗疲劳强度、硬度和耐磨性；纳米陶瓷涂层用于活塞无疑会是最具有高性价比的工艺技术；纳米陶瓷涂层将给与主轴瓦及连杆瓦以更高的强度、硬度和韧性，显著提高其耐磨性能，极大地减小曲轴的磨损、有效地防止烧瓦、抱瓦及烧

纳米陶瓷及其主要性能简析

纳米陶瓷 及其主要性能简析 [摘要] 纳米陶瓷的超细晶粒、高浓度晶界以及晶界原子邻近状况决定了它们具有明显区别于普通陶瓷的特异性能。本文对纳米陶瓷的这些主要的特异性能进行了阐述。 [关键词] 纳米陶瓷、显微结构、晶界、扩散、烧结、强度、韧性、超塑性 [引言] 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。英国著名材料专家 Cahn 在《自然》杂志上撰文说：纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。 一、纳米陶瓷及其结构简介 所谓纳米陶瓷是指在陶瓷材料的显微结构中，晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸等都是纳米水平的一类陶瓷。 我们知道陶瓷的烧结中粉料的粒度是重要的影响因素。粒度越小，粉粒的表面积越大，表面能越大，烧结的推动力越大；同时晶界所占体积越大，扩散越容易，因而烧结速度越快。当陶瓷中晶粒尺寸减小一个数量级，晶粒的表面积及晶界的体积亦以相应的倍数增加。如晶粒尺寸为nm 6~3，晶界的厚度为nm 2~1时，晶界的体积约占整个体积的%50。由于晶粒细化引起表面能的急剧增加。 纳米陶瓷由纳米量级的粉料烧结而成，是晶粒尺寸在nm 100~1之间的多晶陶瓷。所以结构中包含纳米量级的晶粒、晶界和缺陷。由于晶粒细化，晶界数量大幅度增加。当晶粒尺寸在nm 25以下，若晶界厚度为nm 1，则晶界处原子百分数达%50~%15，单位体积晶界的面积达32/600cm m ，晶界浓度达3 19/10cm 。 纳米陶瓷这样的特殊结构，使得其具有特殊的性能。 二、纳米陶瓷的主要性能及其简析 纳米陶瓷中纳米量级的晶粒、晶界和缺陷决定了它们具有区别于普通陶瓷的特殊性能，是纳米陶瓷性能优于普通陶瓷的根本原因所在。 1、 较低的烧结温度和较快的致密化速度

特种陶瓷教学大纲

《陶瓷工艺学》教学大纲

的物理化学变化。 本章难点：配方计算包括由化学组成计算配方，由实验公式计算配方，由矿物组成计算配方，由分子式计算配方，以及更换原料时的重配计算。可塑泥团的流变特性，陶瓷泥浆的流变特性及影响因素。矿物煅烧时的变化。 第三章釉层的工艺基础（6学时） 3.1 釉料的组成 3.1.1 釉的分类 3.1.2 确定釉料组成的依据 3.1.3 釉料配方的计算 3.2 釉层的形成 3.2.1 釉层形成过程的反应 3.2.2 釉料与坯体的作用 3.2.3 釉层的显微结构 3.3 釉层的性质 3.3.1 釉层的物理化学性质 3.3.2 坯-釉适应性 3.3.3 釉的析晶 本章重点：铅釉，石灰釉，长石釉的主要特性，釉料成分的种类，确定釉料组成的依据，釉料冷却过程的变化，釉的熔融温度范围，釉的粘度与表面张力，釉的化学稳定性，坯釉适应性，釉熔体的析晶过程，影响釉熔体析晶的因素，析晶对釉面光学性质的影响。 本章难点：釉料加热过程的变化，釉层中气泡的产生，釉料与坯体的作用，长石质透明釉，乳浊釉的显微结构，釉的热膨胀性，釉的弹性，釉的硬度，釉的介电性质。 第四章生产过程（16学时） 4.1 原料的处理 4.1.1 原料的精选 4.1.2 原料的预烧 4.1.3 原料的合成 4.2 坯料的制备 4.2.1 坯料的种类和质量要求 4.2.2 原料的细粉碎 4.2.3 泥浆的脱水 4.2.4 造粒及陈腐和真空处理 4.3 陶瓷成型方法与模具 4.4 生坯的干燥 4.4.1 干燥的工艺问题 4.4.2 干燥制度确定 4.4.3 干燥方法 4.5 施釉 4.5.1 釉浆的制备 4.5.2 施釉 4.6 烧成 4.6.1 烧成制度的制订 4.6.2 低温烧成与快速烧成 4.6.3 烧成新方法

纳米陶瓷材料综述

纳米陶瓷材料综述 Summary of nano-ceramic material 摘要： 本文是一片比较全面的纳米陶瓷材料的综述文章。主要内容涵盖了陶瓷的发展，纳米陶瓷的发展，纳米陶瓷的结构与性能（力学性能、电学性能、超塑性等）、纳米陶瓷的应用（防护材料、耐高温材料、生物材料、压电材料、信息材料等）、纳米陶瓷的制备方法，包括纳米粉的制备，成型及烧结。此外还有纳米材料的发展展望。 关键词：纳米陶瓷结构与性能应用制备方法展望 Abstract: This paper is a comprehensive review article of the nano-ceramic material. The main content covers the development of the ceramic, the development of nano-ceramic nano-ceramic structure and properties (mechanical properties, electrical properties, superplasticity, etc.), the application of nano-ceramic (protective materials, high temperature materials, bio-materials, piezoelectric materials, information materials, etc.), nano-ceramic preparation methods, including nano-powders, molding and sintering. In addition to the development of nanomaterials Outlook. Keywords: nano-ceramic structure and performance preparation method Prospects 引言：著名的诺贝尔奖获得者Feynman在1959年就曾预言：“如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话，我们就能使物体得到大量异于寻常的特性，就会看到材料性能产生丰富的变化。”

纳米陶瓷技术

纳米陶瓷技术 摘要:纳米陶瓷粉体是介于固体与分子之间的具有纳米数量级尺寸的亚稳态中间物质。随着粉体的超细化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了块状材料所不具有的特殊的效应。纳米陶瓷的超细晶粒、高浓度晶界以及晶界原子邻近状况决定了它们具有明显区别于普通陶瓷的特异性能。本文对纳米陶瓷的这些主要的特异性能及其制备进行了阐述。 关键词：纳米陶瓷；性能；制备 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。所以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，使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性。 一、纳米陶瓷 纳米陶瓷是80年代中期发展起来的先进材料。利用纳米技术开发的纳米陶瓷材料是指在陶瓷材料的显微结构中，晶粒、晶界以及它们之间的结合都处在纳米水平，使得材料的强度、韧性和超塑性大幅度提高，克服了工程陶瓷的许多不足，并对材料的力学、电学、热学、磁学、光学等性能产生重要影响，为替代工程陶瓷的应用开拓了新领域。 二、纳米陶瓷材料的性能研究 2.1 力学性能 研究表明当陶瓷材料成为纳米材料后，材料的力学性能得到极大改善，主要表现在以下三个方面: 1)断裂强度大大提高；2)断裂韧性大大提高；3)耐高温性能大大提高。与此同时，材料的硬度、弹性模量、热膨胀系数都会发生改变。 不少纳米陶瓷材料的硬度和强度比普通陶瓷材料高出4～5倍。在陶瓷基体中引入纳米分散相并进行复合，不仅可大幅度提高其断裂强度和断裂韧性，明显改善其耐高温性能，而且也能提高材料的硬度、弹性模量和抗热震、抗高温蠕变的性能。 2.2 低温超塑性 陶瓷的超塑性是由扩散蠕变引起的晶格滑移所致，扩散蠕变率与扩散系数成正比，与晶粒尺寸的3次方成反比，普通陶瓷只有在很高的温度下才表现出明显的扩散蠕变。而纳米陶瓷的扩散系数提高了3个数量级，晶粒尺寸下降了3个数量级，因而其扩散蠕变率较高，在较低的温度下，因其较高的扩散蠕变速率而对外界应力做出迅速反应，造成晶界方向的平移，表现出超塑性，使其韧性大为提高。

纳米材料的抗菌性能的研究进展

纳米材料的抗菌性能的研究进展 某某 （学校，系部，地方邮编） 摘要：近些年，随着科技的飞速发展，纳米材料受到了越来越多的关注，也有越来越多的人开始开发以及使用纳米材料。由于纳米抗菌材料的安全、高效、广谱等优点将成为纳米科技和生物工程发展的主要方向。纳米抗菌产品不断进入人们的日常生活，为人们的健康带来了很大的好处。纳米抗菌产品正在蓬勃发展，朝着实用化、多样化方向发展。文章以纳米抗菌材料为目标，研究其抗菌性能及制备方法。 关键词：纳米材料抗菌性能制备方法 Antibiotic property of Nano-materials CHEN Qiu-yue (Changzhou Institute of Engineering Technology, chemical engineering, Changzhou, 213100) Abstract: These years，with the rapid development of nanotechnology，nanoscale materials catch more and more attention，more and more people begin to develop and use nanoscale materials。As a result of nano antibacterial material safety, efficient, broad-spectrum and nanotechnology and biotechnology will become the main direction of development. Nano antibacterial products continue to enter the daily life of people, for the people's health has brought great benefits. Nano antibacterial products is booming, towards the practical, the direction of diversification. The nano antibacterial materials as the goal, to study its antibacterial properties and preparation method thereof. Key words: nanoscale materials，antibacterial properties，preparation method 1前言 纳米材料因其颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点而具有独特性质及新的规律，如量子尺寸、表面效应和局域场效应、祸合效应等特性使其成为许多研究领域的研究热点[1]。纳米抗菌材料作为一种新型的抗菌剂，其抗菌的广谱性和高效性等优点被越来越多的认识，市场上已经出现抗菌陶瓷、抗菌涂料及抗菌织物等纳米抗菌产品[2]。 随着人们对纳米技术的深入研究，逐步发现纳米无机材料具有超强的抗菌防臭能力，而且对人体无伤害。与普通抗菌材料相比，纳米抗菌材料具有耐老化、耐高温、不易分解、安全卫生、高效等优点，己成为目前抗菌技术中重要的组成部分。 目前使用的纳米抗菌材料主要有两大类:第一类是含重金属的纳米材料，如Ag、Cu等，能对细菌中的酶发生非竞争性的抑制作用，破坏细菌的正常代谢活动，导致细菌死亡;第二

特种陶瓷材料

特种陶瓷材料 电气05 黄纯 内容摘要：材料是人类用以制作有用物件的物质，是人类社会进步的物质基础和先导。人类历史的发展无不伴随着材料的发明，应用和发展。从原始社会以来，人类经历了石器时代，青铜时代和铁器时代。现在已经跨进按照人类需要设计材料，合成材料和应用材料的新时代。目前，材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志。 关键词：特种精细陶瓷材料性能形成基础应用发展 陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。陶瓷材料分为普通陶瓷（传统陶瓷）材料和特种陶瓷（现代陶瓷）材料两大类。 普通陶瓷材料采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成，是典型的硅酸盐材料，主要组成元素是硅、铝、氧，这三种元素占地壳元素总量的90%，普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟。这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等。 特种陶瓷材料采用高纯度人工合成的原料，利用精密控制工艺成形烧结制成，一般具有某些特殊性能，以适应

各种需要。根据其主要成分，有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等；特种陶瓷具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能。 人们研究构成陶瓷的陶瓷材料的基础，使陶瓷的概念发生了很大的变化。陶瓷内部的力学性能是与构成陶瓷的材料的化学键结构有关，在形成晶体时能够形成比较强的三维网状结构的化学物质都可以作为陶瓷的材料。这重要包括比较强的离子键的离子化合物，能够形成原子晶体的单质和化合物，以及形成金属晶体的物质。他们都可以作为陶瓷材料。其次人们借鉴三维成键的特点发展了纤维增强复合材料。更进一步拓宽了陶瓷材料的范围。因此陶瓷材料发展成了可以借助三维成键的材料的通称。陶瓷的概念就发展成为可以借助三维成键的材料，通过成型和高温烧结所得到的烧结体。 研究陶瓷的结构和性能的理论的展开：陶瓷材料，内部微结构（微晶晶面作用，多孔多相分布情况）对力学性能的影响得到了发展。材料（光，电，热，磁）性能和成形关系，以及粒度分布，胶着界面的关系也得到发展，陶瓷应当成为承载一定性能物质存在形态。这里应该和量子力学，纳米技术，表面化学等学科关联起来。陶瓷学科成为一个综合学科。 陶瓷材料又称精细陶瓷，它以抗高温、超强度、多功

纳米陶瓷的应用前景及存在的问题

纳米陶瓷的应用前景及存在的问题 学院：纺织与材料工程学院 专业班级： 学生姓名： 教师： 2013年5月19日

纳米陶瓷的发展前景及存在的问题 前言：纳米陶瓷——所谓纳米陶瓷是指陶瓷材料的显微结构中，晶粒、晶界以及它们之间的结合都处于纳米尺寸水平。包括晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸都是纳米级。 一、纳米陶瓷的发展前景 未来纳米陶瓷发展的方向主要有以下几个方面： （1）在设备技术方面，应该向低温烧结、纳米材料的调控和复合、小型化方向发展，完善和发展陶瓷粉体、纳米陶瓷结构和性能表征方法。研究制备过程中纳米粉体的形成、生长机制及各种条件的影响、纳米粉体在化学制备过程中的团聚体形成机理等（2）在性能方面，应该向开发制备高效率、低成本、多功能和智能化的方向发展。纳米陶瓷粉体新的制备方法和工艺条件的研究与开发；开发高效率、低成本的制备技纳米陶瓷粉体新的制备方法和工艺条件的研究与开发；开发高效率、低成本的制备技术。 （3）在应用方面，应该向着智能化敏感陶瓷元件计算机用光纤陶瓷材料、计算机硬盘和高稳定性陶瓷电容器、纳米粉体对环境的污染机理等方向发展 （4）纳米粉体形成纳米陶瓷的反应机理研究；加速纳米粉体工业生产和应用的进程（5）在环境方面，研究纳米粉体对环境的污染机理，做好应用过程中的环境保护；（6）在经济方面，加速纳米粉体的工业化生产和应用进程。在21世纪，纳米陶瓷粉体将飞速发展，在各领域的应用将全面展开，并将产生一批新技术、新产品；在电子、通信等高技术领域的广泛应用，将成为经济发展的新的增长点。 二、纳米陶瓷存在的问题 （1）纳米陶瓷基础理论存在的问题: 1)纳米材料的结构、成分、制造等科学技术问题; 2)纳米材料的物理性质、化学性质及其测定方法的研究; 3)量子力学、量子化学对纳米陶瓷的结构和性质的影响; 4)纳米复相陶瓷的形成机理。 （2）纳米陶瓷应用中存在的问题: 1)纳米陶瓷材料特性产生的原理与其形成机制研究不深入; 2)在纳米陶瓷粉体的制备过程中,团聚的形成机理研究与分析不完善; 3)纳米陶瓷的烧结动力学分析和相应的物理化学反应机理研究有所欠缺; 4)未能研究开发出简便易行、生产成本较低的制备工艺。 结束语：根据上课所学的纳米陶瓷的知识，纳米陶瓷将解决陶瓷的强化和增韧问题。在生物医疗方面也应用颇多，解决纳米陶瓷最主要解决团聚问题。以及在经济中如何控制低成本产业化的问题。还有安全也是一个重要的问题，据《自然》杂志报道，纳米颗粒可以通过呼吸系统、皮肤接触、食用、注射等途径，进入人体组织内部。纳米颗粒进入人体后，由于其体积小，白由度大，反应活性高等特性，几乎不受任何阻碍就可以进入细胞，与体内细胞发生反应，引起发炎、病变等症状。同时，纳米颗粒也可能进入人的神经系统，影响大脑，导致更严重的疾病发生。纳米颗粒长期停留在人体内，同样会引发病变，如停留在肺部的石棉纤维会导致肺部纤维化。要使纳米材料的发展真正造福于人类，安全问题不可忽视。最后是环境问题，我们要研究出对环境无污染，最好能循环利用的纳米产品，使纳米材料真正服务大众。

特种陶瓷的概述

特种陶瓷概述 10机电一体化3班xxx 指导老师xxx 摘要：本文回顾了陶瓷材料的发展历史，着重评述了特种陶瓷如工程结构陶瓷、生物陶瓷、功能陶瓷等的发展现状，并展望了特种陶瓷的未来发展。 关键词：特种陶瓷、分类、应用、发展及其新动向 1 前言 信息技术、能源和材料是现代文明的三大支柱，材料是人类生产活动和生活必须的物资基础。从现代科学技术发展史可以看到，每一项重大的新技术发现，往往都有赖于新材料的发展。随着能源开发、空间技术、激光技术、传感技术等新技术的出现，现有的一般用途的材料已难以满足要求，开发和有效利用高性能材料和功能材料开始引人瞩目。陶瓷材料具有高强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨等特点，因而成为新材料的发展中心。 2 特种陶瓷的定义及分类 特种陶瓷(special ceramics)又叫精细陶瓷(fine ceramics)、先进陶瓷(advanced ceramics)、高技术陶瓷(high-technology ceramics)、或高性能陶瓷(high-performance ceramics)。一般认为，特种陶瓷是“采用高精度的原材料，具有精确控制的化学组成、按照便于控制的制作技术加工的、便于进行结构设计，并具有优异特性的陶瓷”。它的出现与现代工业忽然高技术密切相关。近20年来，由于冶金、汽车、能源、生物、航天、通信等领域的发展对新材料的需要陶瓷材料在国内外已经逐步形成了一个新兴的产业。而特种陶瓷在许多方面都突破了传统陶瓷的概念和范畴，是陶瓷发展史上的一次革命性的变化。 特种陶瓷按照显微结构和基本性能，可分为结构陶瓷、功能陶瓷、智能陶瓷、纳米陶瓷和陶瓷基复合材料。 结构陶瓷：用于高压高温、抗辐射、抗冲击、耐腐蚀、耐磨等环境下的陶瓷材料，可分为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷等。 功能陶瓷：具有接受特殊敏感功能的陶瓷制品，可分为电功能陶瓷、磁功能陶瓷、光功能陶瓷、生物功能陶瓷。 智能陶瓷：能够接受外部环境的信息而自动改变自身状态的一种新型陶瓷材料，主要有压电陶瓷、形状记忆陶瓷和电流陶瓷。 纳米陶瓷：晶粒或颗粒处于纳米范围(1-100nm)的陶瓷，包括纳米陶瓷粉体、纳米陶瓷纤维、纳米陶瓷薄膜、纳米陶瓷块体。 陶瓷基复合材料：由陶瓷基体和增强体所组成的复合材料，其性能比单一材料的性能优越。初具有陶瓷的高强度、高硬度，良好的耐磨性、耐热性、耐腐蚀性等特点外，还使陶瓷的韧性大大提高，强度和模量也有一定提高。主要有纤维增强、晶须增强、颗粒增强陶瓷基复合材料。 根据陶瓷的性能，吧它们分为高强度陶瓷、高温陶瓷、高韧性陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、电解质陶瓷、半导体陶瓷、电介质陶瓷、光学陶瓷（既透明陶瓷）、磁性瓷、耐酸陶瓷和死亡陶瓷。 按照化学组成划分有： 1、氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、二氧化钛、

纳米抗菌玻璃技术的研究进展概要

总结和展望纳米抗菌玻璃技术的研究进展 2009/12/18/08:44来源:玻璃新观察 综述了纳米抗菌玻璃技术研究的内容,总结了纳米抗菌玻璃的研究进展,并对今后纳米抗菌玻璃方向进行了展望。 1引言 纳米粒子因其尺寸变小,而具有许多新的特性。例如:表面与界面效应、尺寸效应、量子尺寸效应等。当任何材料用高科技手段被细化到纳米量级时,该材料的物化性能就会发生巨大的变化,如:金属为导体,但纳米金属微粒在低温下的量子尺寸效应会导致绝缘性,纳米无机杀菌剂具有极强的杀菌能力等[1]。 细菌、霉菌作为病原菌对人类和动植物有很大的危害,影响人们的健康,甚至危及生命。微生物还会引起各种工业材料、食品、化妆品、医药品等分解、变质、劣化、腐败,带来重大的经济损失,因此,具有杀菌和抗菌效应的材料越来越受到人们的关注,同时人们也研制开发出了一系列的抗菌材料[2]。抗菌(杀菌玻璃亦称绿色玻璃,属新材料科学与微生物学相结合的产物,是利用现代高科技材料抑制和杀死细菌,从而使传统产品增添高新技术含量。纳米抗菌玻璃由此产生,它既具有纳米材料的新的特性,而且同时也具有杀菌效果。 2纳米抗菌玻璃的研究现状 2.1银系抗菌材料的抗菌机理 银系抗菌材料[5~6]可以说是使用得最多的一种材料,其抗菌机理,目前有以下两种观点: (1Ag+接触反应,认为Ag+通过接触反应造成微生物活性成分破坏或产生阻碍。当微量Ag+到达微生物细胞膜时,因后者带有负电荷,依靠库仑引力,使二者牢固吸附,Ag+穿透细胞壁进入胞内,使蛋白质凝固,破坏细胞合成酶的活性,细胞丧失分裂增

殖能力而死亡。同时,Ag+也能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统、物质传送系统。 (2催化假说,认为物质表面分布的微量Ag+能起到催化活性中心的作用,银激活空气或水中的氧,产生羟基自由基(·OH及活性氧离子(·O2-。它们能破坏微生物细胞的增殖能力,抑制或杀灭细菌,以上两种假说都有一定依据。 2.2纳米表面效应 纳米ZnO是新型抗菌剂,具有广谱的杀菌抗菌效能、耐热性高、安全性好、持续性好、价格便宜、使用方便,在杀菌除臭、预防疾病、美化环境方面日益受到人们的重视。其抗菌原理是由于超微细ZnO粒度小、比表面积大,随着颗粒细度的增加,颗粒的表面原子数增多,表面原子数与颗粒的总原子数之比值也增大,其表面能亦随之迅速增加,于是便产生了“表面效应”;利用纳米ZnO 具有的奇特“表面效应”,它在与水和空气的条件下,在阳光下尤其是在紫外线的照射下,能够自行分解出自由移动的带负电的电子(e和带正电的空穴(h+,并发生下列化学反应[7]: H2O+h+→·OH+H-(1 O2+e→·O2-(2 生成的空穴可以激活空气中的O2,生成的原子氧和·OH,它们有较强的化学活性,特别是原子氧能与多种有机物反应,同时能与细菌内的有机物反应,从而在短时间内能杀死细菌[17]。 抗菌玻璃材料一般以磷酸盐系或硼酸盐系玻璃组成的。玻璃结构的模型是由网状的离子群和修饰过的离子群构成的无机高分子化合物。由于玻璃本身结构和组成的原因以及可慢慢地连续发生变化的特性导致了其化学持久性不强。当某些溶媒(特别是水存在时,很可能造成玻璃溶解。玻璃的不同部分其溶解速度也不同。从在溶剂中瞬间开始溶解到数小时以至数年才能溶解的都有。此外,玻璃有保持金属以离子状态稳定存在的特性。利用玻璃以上的两个特性就可以得到缓释型抗菌玻璃材料,也就是化学持久性较弱的玻璃与具有抗菌和防霉性能的离子化金属,如银、铜、

纳米陶瓷的应用及发展趋势

纳米陶瓷的应用及发展趋势 摘要:介绍了纳米材料的特性以及纳米陶瓷的制备方法。针对纳米陶瓷特有的性能,进一步分析了纳米技术在陶瓷领域的最新应用及发展状况，并认为纳米陶瓷将在工程领域乃至日常生活中得到更广泛的应用。 关键词:纳米技术; 纳米陶瓷;前景预测 前言 当人们在研究中发现，纳米材料存在小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应及量子隧道效应等基本特性，近几十年来纳米材料备受世界各国的关注。纳米材料的这些特性使得纳米材料有着传统材料无法比拟的独特性能和极大的潜在应用价值。 传统的陶瓷材料质地较脆，韧性和强度都较差，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。所谓纳米陶瓷材料，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。目前，虽然纳米陶瓷还有许多关键技术需要解决，但其优良的保温和高温力学性能，使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等许多方面都有广泛的应用，并在许多超高温、强腐蚀等苛刻环境下起着其他材料不可替代的作用。 1纳米技术与纳米陶瓷 1.1 纳米技术与纳米复合材料 纳米技术是20 世纪90年代出现的一门新兴技术,它是在0.10- 100nm的尺度空间内,研究电子、原子和分子的运动规律和特性。纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点, 其相应发展起来的纳 米技术,被公认为21世纪最有前途的科研领域。在纳米材料中,纳米晶粒中的原子排列已不能处理成无限长程有序,通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级;高浓度晶界及晶界原子的特殊结构,导致材料的力学性能、磁性、光学性能乃至热力学性能的改变。纳米相材料与普通的金属、陶瓷和其它固体材料都是由同样的原子组成,只不过这些原子排列成了纳米级的原子团,成为组成这些新材料的结构粒子或结构单元。纳米材料具有常规粗晶粒材料所不具备的奇异特性和反常特性,例如纳米铁材料的断裂应力比一般铁材料高12倍;纳米相铜的强度