發(fā)布時間：2022-06-19 08:36:44
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的陶瓷材料論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
摘 要：本文針對工業(yè)用電子陶瓷材料的性能特點，研究了工業(yè)用電子陶瓷材料的應(yīng)用領(lǐng)域，分析了工業(yè)用電子陶瓷材料的分類，并介紹了電子陶瓷產(chǎn)業(yè)加速研發(fā)新材料態(tài)勢。同時，指出了工業(yè)用電子陶瓷技術(shù)的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：電子陶瓷材料；分類；應(yīng)用；發(fā)展趨勢
1 前言
材料是人類生產(chǎn)和生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類進(jìn)步與人類文明的標(biāo)志。隨著空間技術(shù)、光電技術(shù)、紅外技術(shù)、傳感技術(shù)、能源技術(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn)、發(fā)展，要求材料必須具有耐高溫、抗腐蝕、耐磨等優(yōu)越的性能，才能在比較苛刻的環(huán)境中使用。傳統(tǒng)材料難以滿足目前的要求，因此，開發(fā)和有效利用高性能材料已經(jīng)成為材料科學(xué)發(fā)展的必然趨勢。
2 工業(yè)用電子陶瓷材料的分類
電子陶瓷按功能和用途可以分為五類：絕緣裝置瓷、電容器瓷、鐵電陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷和離子陶瓷。絕緣裝置瓷簡稱裝置瓷，具有優(yōu)良的電絕緣性能，用作電子設(shè)備和器件中的結(jié)構(gòu)件、基片和外殼等的電子陶瓷。電子陶瓷按特性可分為高頻和超高頻絕緣陶瓷、高頻高介陶瓷、壓電陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷、光電陶瓷、電阻陶瓷等。按應(yīng)用范圍可分為固定用陶瓷、電真空陶瓷、電容器陶瓷和電阻陶瓷。按微觀結(jié)構(gòu)可分多晶、單晶、多晶與玻璃相、單晶與玻璃相。
（1） 陶瓷基片材料
陶瓷基片材料在電子陶瓷中，占有最重要位置的是絕緣體。特別是高級集成電路用絕緣基片或封裝材料，可以采用尺寸精度為微米或微米以下的高純度致密氧化鋁燒結(jié)體。高純度致密氧化鋁具有金屬材料所不具備的絕緣性和高分子材料所不具備的導(dǎo)熱性。
（2） 壓電陶瓷
壓電陶瓷由于是多晶材料，所以使用頻率受到限制。壓電元件可使電信號和機(jī)械信號相互轉(zhuǎn)換。一定形狀的壓電陶瓷元件主要由PbTiO3-PbZrO3系燒結(jié)而制成，即使是燒結(jié)體，通過極化也可獲得單晶所具有的壓電性。壓電元件的主要用途有火花塞和諧振器。諧振器起選擇性通過特定頻率電波濾器的作用，是電視（TV）、無線電等調(diào)諧電路不可缺少的元件。
（3）鐵電陶瓷
鐵電陶瓷以鐵電性晶體為主晶相的電子陶瓷。已發(fā)現(xiàn)的鐵電晶體不下千種，但作為鐵電陶瓷主晶相的主要有鈣鈦礦或準(zhǔn)鈣鈦礦型的鐵電晶體或固溶體。在一定的溫度范圍內(nèi)晶體中存在著可隨外加電場而轉(zhuǎn)變方向的自發(fā)極化，這就是晶體的鐵電性。當(dāng)溫度超過某一臨界值──居里溫度TC時，其極化強(qiáng)度下降為零，晶體即失去鐵電性，而成為一般的順電晶體；與此同時，晶體發(fā)生鐵電相到順電相的相變。鐵電體的極化強(qiáng)度還隨電場而劇烈變化。
鐵電陶瓷功能多、用途廣，利用其壓電特性可以制成壓電器件，這是鐵電陶瓷的主要應(yīng)用，因而常把鐵電陶瓷稱為壓電陶瓷。利用鐵電陶瓷的熱釋電特性可以制成紅外探測器件，在測溫、控溫、遙測、遙感以至生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域均有重要應(yīng)用價值。典型的熱釋電陶瓷有鈦酸鉛（PbTiO3）等。利用透明鐵電陶瓷PLZT的強(qiáng)電光效應(yīng)，可以制成激光調(diào)制器、光電顯示器、光信息存儲器、光開關(guān)、光電傳感器、圖像存儲和顯示器，以及激光等新型器件。
（4） 半導(dǎo)體陶瓷
在陶瓷中，半導(dǎo)體是很多的，除了元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體外，很多種金屬的氧化物也具有半導(dǎo)體性質(zhì)，甚至還有有機(jī)高分子的半導(dǎo)體。而半導(dǎo)體陶瓷則是指采用陶瓷工藝成型的多晶陶瓷材料，它與單晶半導(dǎo)體不同，存在大量晶界，晶粒的半導(dǎo)體化也是在燒成工藝過程中完成的。因此，有豐富的材料微結(jié)構(gòu)狀態(tài)和多樣的工藝條件，可以非常敏感的影響材料的性能，這為開辟陶瓷敏感材料的新領(lǐng)域提供了廣闊的天地。電阻隨溫度而變化的性質(zhì)，可用于非線性電阻。負(fù)溫度系數(shù)非線性電阻隨溫度上升而電阻降低，具有一般的半導(dǎo)體特性。鐵系金屬的氧化物陶瓷，因為具有化學(xué)的和熱的穩(wěn)定性，所以可用于非線性電阻，在很寬的范圍控制溫度。與此相反，稱為正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC熱敏電阻）的元件，用的是半導(dǎo)體化的BaTiO3陶瓷。這種陶瓷因為在相變溫度下電阻急劇增大，如果作為電阻加熱元件而應(yīng)用，則可在相變溫度附近自動控溫，是很方便的。
（5） 敏感性材料在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用
1） 正溫度系數(shù)熱敏電阻材料（PTC）
這種材料的電阻和溫度關(guān)系，在低于居里溫度時呈現(xiàn)低阻抗，高于這一溫度時則呈現(xiàn)高阻抗，電阻變化是在居里溫度附近以陡變的方式實現(xiàn)的，組織變化的幅度可高達(dá)100～105倍。利用這種特性可以作為自控型發(fā)熱元件，還可用做對特定溫度敏感的元件，以及延時開關(guān)、過流保護(hù)、測溫等方面的元件，因此PTC陶瓷應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊。PTC熱敏陶瓷材料目前主要是鈦酸鋇，它的居里溫度為120 ℃，通過添加鍶、鉛、錫、鋯等氧化物可以大幅度改變其居里溫度。
2） 負(fù)溫度系數(shù)電阻器材料
除了PTC熱敏電阻器外，另一類半導(dǎo)體熱敏陶瓷就是負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏陶瓷電阻器，它的電阻對數(shù)值隨溫度升高而幾乎呈線形降低。這類材料由錳、銅、鐵、鈷等金屬的復(fù)雜氧化物組成，由于組織易于控制，隨溫度變化大，精度高，價格低，所以NTC熱敏電阻器在民用電器、汽車、通訊等設(shè)備上用得較多。
3） 由金屬氧化物組成的濕敏陶瓷
由金屬氧化物組成濕敏陶瓷，如：SnO2、ZrO2基等。曾有人開發(fā)出使用鈣鈦礦型的陶瓷系列濕度傳感器。該系列中的某一組成表現(xiàn)出很強(qiáng)的濕敏效應(yīng)。濕敏的原理是基于半導(dǎo)體氧化物吸附水分后改變了表面導(dǎo)電性或電容性。濕度傳感器在電子、食品、紡織工業(yè)及各種空調(diào)設(shè)備、集成電路內(nèi)非破壞性濕度檢測等場合應(yīng)用十分廣泛。
4） 壓敏陶瓷
壓敏陶瓷是一類應(yīng)用極為廣泛的敏感材料。利用材料的電流-電壓非線性特性，可用于制成電壓敏感器件，它的阻值不是恒定值，而是隨電壓增高到一定值時下降，所以也成為變阻器。這一特性特別適用于電子電路、電力系統(tǒng)及家電產(chǎn)品中的過壓保護(hù)，發(fā)展前景很好。目前，氧化鋅-氧化鉍系材料的應(yīng)用最為普遍。半導(dǎo)體陶瓷對環(huán)境氣氛往往具有選擇性的敏感特性。如氧化錫、氧化鋅、氧化鈦材料體系是若干碳?xì)浠衔锩舾性趸喯挡牧鲜菧y氧分壓最常用的敏感材料。其共同特征是通過有選擇地吸附氣體，使半導(dǎo)體的表面能態(tài)發(fā)生改變，從而引起電阻率的變化，確定某種未知氣體及其濃度范圍。
3 工業(yè)用電子陶瓷材料的應(yīng)用領(lǐng)域
電子陶瓷是廣泛用于制作電子功能元件的，多數(shù)以氧化物為主要成份的燒結(jié)體材料。電子陶瓷的制造工藝與傳統(tǒng)的陶瓷工藝大致相同。利用陶瓷材料的高頻或超高頻和低頻電氣物理特性可制作各種不同形狀的固定零件、陶瓷電容器、電真空陶瓷零件、碳膜電阻基體等等。
信息化是21世紀(jì)重要的時代特征，信息功能陶瓷材料已經(jīng)成為現(xiàn)代電子信息技術(shù)的重要基石，在能源、家用電器、汽車等方面可以廣泛應(yīng)用，尤其在通信、廣播、電視、雷達(dá)、儀器儀表等電子設(shè)備中是不可缺少的組成部分。另外，隨著激光、計算、集成、光學(xué)等新技術(shù)的發(fā)展，電子陶瓷的用途更日益擴(kuò)大。信息功能陶瓷以其高性能和應(yīng)用的廣泛性，日益成為許多新型電子元器件的重要關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中占有十分重要的戰(zhàn)略地位，目前應(yīng)用最廣的是電子信息領(lǐng)域。隨著電子信息產(chǎn)品進(jìn)一步向小型化、集成化、寬帶化的方向發(fā)展，信息功能陶瓷的細(xì)晶化、電磁特性的高頻化、低溫共燒陶瓷技術(shù)等將成為發(fā)展新一代片式電子元器件的關(guān)鍵技術(shù)，導(dǎo)致一系列新型電子元件和模塊的出現(xiàn)。信息功能陶瓷作為一大類對電、磁、光、聲、熱、力等信息具有檢測、轉(zhuǎn)換、存儲、耦合和傳輸?shù)裙δ艿慕橘|(zhì)材料，廣泛應(yīng)用于電子信息、集成電路、計算機(jī)、自動控制、航空航天、海洋超聲、通信技術(shù)、汽車和能源等近代高新技術(shù)領(lǐng)域。時下，壓電陶瓷產(chǎn)品門類齊全，不僅廣泛用于軍事和工業(yè)領(lǐng)域，還滲透到了人們?nèi)粘Ｉ畹拿總€角落，其應(yīng)用領(lǐng)域較廣。
（1） 超聲換能器
近幾年發(fā)展較快的有陶瓷諧振器、陶瓷濾波器，還有調(diào)諧音叉濾波器、機(jī)械濾波器、陶瓷鑒頻器、陷波器和延遲線。其中，陶瓷諧振器、陶瓷濾波器產(chǎn)量已經(jīng)占我國壓電陶瓷產(chǎn)品的65%以上，相當(dāng)引人注目。特別是陶瓷諧振器具有高穩(wěn)定、無需調(diào)節(jié)、尺寸小和成本低等特點。典型的應(yīng)用有：電視機(jī)、攝錄像機(jī)、計算機(jī)、CD-ROM驅(qū)動器、汽車電器、VCD、電話機(jī)、復(fù)印機(jī)、語音合成器、遙控器和玩具等。壓電超聲換能器是發(fā)射和接收超聲波的聲學(xué)器件，在水和空氣介質(zhì)中廣泛應(yīng)用。在水聲通信中起雷達(dá)的作用，被稱為聲吶，是各類艦船必不可少的重要傳感器。在工業(yè)中，超聲換能器已被用于超聲清洗、超聲精密加工、超聲加濕、超聲乳化、超聲種子處理、超聲探傷和超聲診斷等。當(dāng)今，壓電超聲換能器的另一廣泛應(yīng)用領(lǐng)域是遙測、遙控系統(tǒng)和報警系統(tǒng)。壓電發(fā)聲器的典型產(chǎn)品是壓電蜂鳴器和壓電送、受話器、手表、計算器、電子鬧鐘、小型警鈴以及電話、手機(jī)的振鈴都離不開蜂鳴器。計測和控制用壓電器件主要有壓力、加速度、角速度傳感器以及超聲測深、超聲測厚、超聲測流速、超聲診斷等。
（2） 數(shù)字3C產(chǎn)品
近些年來，集計算機(jī)、通信等電子于一體的數(shù)字3C產(chǎn)品近年來得到了快速發(fā)展，3C融合產(chǎn)品已成為今后重要的發(fā)展方向。據(jù)預(yù)測，3C融合將創(chuàng)造出一個高達(dá)4000億美元的產(chǎn)業(yè)。3C產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，極大地推動著電子基礎(chǔ)產(chǎn)品和元器件的同步協(xié)調(diào)發(fā)展，也對電子元器件的基礎(chǔ)材料――信息功能陶瓷提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，同時也提供了良好的發(fā)展機(jī)遇。
（3） 電子信息產(chǎn)品
我國的電子信息產(chǎn)業(yè)，特別是一些附加價值高、技術(shù)含量高的新型電子信息產(chǎn)品和一些基礎(chǔ)電子產(chǎn)品的生產(chǎn)水平與發(fā)達(dá)國家相比仍存在很大差距，不少高端產(chǎn)品在相當(dāng)大的程度上被外資企業(yè)所控制。國外大公司，如：村田、松下、京都陶瓷、摩托羅拉等近年來長驅(qū)直入中國市場，目前已占據(jù)了國內(nèi)片式元器件特別是高檔片式元器件市場相當(dāng)大的份額。我國信息產(chǎn)業(yè)正面臨著產(chǎn)品升級換代的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
4 電子陶瓷產(chǎn)業(yè)加速研發(fā)新材料
由于功能陶瓷材料近年來強(qiáng)大的市場需求和戰(zhàn)略地位，世界各國對功能陶瓷的研究與開發(fā)都給予了足夠的重視。美國、日本和西歐一些國家都將功能陶瓷作為關(guān)鍵技術(shù)，投入大量經(jīng)費進(jìn)行研究和開發(fā)。從總體上看，美、日在功能陶瓷的研究方面居領(lǐng)先地位。功能陶瓷電子元件發(fā)展的重要趨勢是小型化、微型化、片式化、模塊化和集成化。這些趨勢向陶瓷材料科學(xué)和技術(shù)提出了一系列挑戰(zhàn)。因此，圍繞上述應(yīng)用目標(biāo)開展的功能陶瓷材料的研究及產(chǎn)業(yè)化目前十分活躍。
最近幾年在科技人員和各企業(yè)的努力下，特別是在國家的重點扶持下，再加上外來資金的引入，中國功能陶瓷的基礎(chǔ)研究得到加強(qiáng)，企業(yè)結(jié)構(gòu)得到調(diào)整，企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，從而使得中國的電子陶瓷市場不斷發(fā)展壯大。目前，我國已經(jīng)在功能陶瓷材料領(lǐng)域聚集了雄厚的隊伍和積累，處于厚積薄發(fā)的階段，產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭很猛。在電子陶瓷及其片式電容、電感器、電阻器件、陶瓷基板、光導(dǎo)纖維及其陶瓷光線連接器、高溫超導(dǎo)陶瓷纖維等應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化方面進(jìn)展都非常順利?，F(xiàn)在，我國已經(jīng)能夠生產(chǎn)大多數(shù)的電子陶瓷，像IC基板、瓷介電容、電阻、電感、磁性材料、蜂鳴器、濾波器等壓電陶瓷無線電頻率元件已能大量生產(chǎn)，并且還占有一定的國際市場。但大部分產(chǎn)品的利潤并不很高，產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值都相對較低，而且目前世界上最先進(jìn)的超高利潤的電子陶瓷產(chǎn)品我們沒有能夠占領(lǐng)市場，許多電子整機(jī)中的電子陶瓷元件仍需大量進(jìn)口，如手機(jī)中使用的片式壓電陶瓷濾波器等，國內(nèi)市場很大，但全靠進(jìn)口。因此，提升產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值，加大產(chǎn)品的利潤率是電子陶瓷發(fā)展的關(guān)鍵和目標(biāo)。只有在這些方面做得好的企業(yè)，才有可能在將來的電子陶瓷市場中獨領(lǐng)風(fēng)騷。
功能陶瓷在小型化和便攜式電子產(chǎn)品中占有十分重要的地位，隨著世界范圍經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和轉(zhuǎn)移，我國的功能陶瓷材料和元件的市場正在迅速增長。發(fā)達(dá)國家電子整機(jī)生產(chǎn)逐漸向中國轉(zhuǎn)移，為我國功能陶瓷材料和相關(guān)電子元件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。世界各國元器件生產(chǎn)企業(yè)都在電子陶瓷及其元器件的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備方面投入巨資進(jìn)行研究開發(fā)。高投入的研發(fā)使得電子陶瓷及元器件成為一個創(chuàng)新活躍、競爭激烈的領(lǐng)域，每年都有大量新型功能陶瓷材料及元器件問世把握機(jī)遇，發(fā)展優(yōu)勢，提高我國信息功能陶瓷的產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和自主創(chuàng)新能力，對發(fā)展我國電子信息產(chǎn)業(yè)等許多高科技產(chǎn)業(yè)具有重要的戰(zhàn)略意義。
摘 要 陶瓷材料具有優(yōu)良的理化性能，但屬于典型的難加工材料，其加工技術(shù)已成為研究的熱點。本文綜合了近年來陶瓷材料的各種加工技術(shù)，為陶瓷材料加工技術(shù)的進(jìn)一步研究提供參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞 脆性材料；工程陶瓷；陶瓷加工；特種加工
0引言
陶瓷材料具有良好的耐高溫耐腐蝕性能、強(qiáng)度高、硬度高，是優(yōu)良的高性能材料。隨著陶瓷材料學(xué)的發(fā)展，其制備技術(shù)也越來越多，陶瓷材料的性能也逐步得到提高。陶瓷材料可以用到空間探測、航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域中。
陶瓷材料的原子通過共價鍵、離子鍵結(jié)合，而金屬材料通過金屬鍵相結(jié)合，所以陶瓷材料與金屬材料有完全不同的性質(zhì)。陶瓷材料在常溫下對剪切應(yīng)力的變形阻力很大，且硬度很高。由于陶瓷晶體是由陽離子和陰離子以及它們之間的化學(xué)鍵組成的，化學(xué)鍵具有方向性、原子堆積密度低、原子間距大，使陶瓷顯示出很大的脆性，加工產(chǎn)生的缺陷多，所以是典型的難加工材料。發(fā)展高效低成本的加工技術(shù)十分重要。
1陶瓷材料的車磨削加工技術(shù)
陶瓷材料的脆性極高，似乎很難將陶瓷與車削聯(lián)系起來，但是陶瓷材料的壓痕實驗表明如果選用合適的金剛石刀具角度和切削參數(shù)仍然可以實現(xiàn)陶瓷材料的延性加工。相關(guān)的實驗也表明采用超硬刀具材料都可以加工陶瓷材料。李湘釩超精密車削陶瓷材料的實驗表明采用W-Co類硬質(zhì)合金可以加工陶瓷零件。日本的原昭夫曾采用聚晶金剛石刀具車削Al2O3和Si3N4陶瓷。目前車削陶瓷材料主要選用金剛石刀具。在刃磨性能上單晶金剛石刀具優(yōu)于聚晶金剛石刀具，它們都屬于微量切削，去除率較低，加工質(zhì)量和精度難以保證，還有待于進(jìn)一步的研究。
磨削可以滿足硬金屬的加工要求，因而也可以成為陶瓷材料的主要加工方法，其精度和效率比較適中。磨削陶瓷材料一般選用金剛石砂輪，金剛石砂輪磨削材料時磨粒切人工件，磨粒切削刃前方的陶瓷表面材料受到擠壓，當(dāng)壓力值超過陶瓷材料承受極限時被壓潰，形成碎屑。同時磨粒切人工件時，由于壓應(yīng)力和摩擦熱的作用，磨粒下方的材料會產(chǎn)生局部塑性流動，形成變形層，當(dāng)磨粒切出時，由于應(yīng)力的消失，引起變形層從工件上脫離形成切屑。從成屑機(jī)理上看陶瓷
材料的去除方式仍然是脆性的。磨削加工后的表面殘留了大量的加工缺陷，因此深加工就成為必然的工序。為了降低深加工的成本，近年來提出了延性域磨削的概念。延性域磨削以提高磨削表面質(zhì)量為主要目標(biāo)，采用調(diào)整磨粒排布方式以及精密修整等技術(shù)來實現(xiàn)陶瓷材料的高效精密加工。陶瓷材料的磨削還存在砂輪磨損堵塞以及加工效率低等問題，這些問題有待于進(jìn)一步的研究。
2陶瓷材料的特種加工技術(shù)
超聲加工是在加工工具或被加工材料上施加超聲波振動，在工具與工件之間加入液體磨料或糊狀磨料，并以較小的壓力使工具貼壓在工件上。加工時，由于工具與工件之間存在超聲振動，迫使工作液中懸浮的磨粒以很大的速度和加速度不斷撞擊、拋磨被加工表面，加上加工區(qū)域內(nèi)的空化、超壓效應(yīng)，從而產(chǎn)生材料去除效果。超聲加工比較適合陶瓷材料表面脆性的特點，這種方法加工的表面質(zhì)量較好，容易實現(xiàn)加工自動化。其缺點是加工效率較低，工具壽命較低。
激光加工陶瓷材料，是利用能量密度極高的激光束照射到陶瓷材料表面上，光能被陶瓷表面吸收，光能部分轉(zhuǎn)化為熱能，使局部溫度迅速升高產(chǎn)生熔化以至氣化并形成凹坑。隨著能量的繼續(xù)吸收，凹坑中的蒸氣迅速膨脹，把熔融物高速噴射出來，同時產(chǎn)生一個方向性很強(qiáng)的沖擊波，這樣材料就在高溫、熔融、氣化和沖擊作用下被蝕除。激光加工高效環(huán)保，但光斑表面的溫度梯度容易形成陶瓷材料表面的微裂紋，而且激光設(shè)備昂貴，使用成本較高。
電火花加工主要是通過電極間放電產(chǎn)生高溫熔化和汽化蝕除材料。電火花加工適合于導(dǎo)電材料的加工。因為陶瓷材料是電絕緣體，所以必須采取特殊工藝。一種高壓電火花加工方法是在尖電極與平電極間放入絕緣的陶瓷材料工件。兩電極間加以直流或交流高電壓，使尖電極附近的介質(zhì)被擊穿，發(fā)生輝光放電蝕除。另一種加工方法是在薄片陶瓷工件上壓放一塊薄金屬網(wǎng)作為輔助電極，輔助電極和工具電極分別與脈沖電源的正負(fù)極相連，并放在油類工作液中，當(dāng)脈沖電壓施加到兩極間，便在工具與輔助電極間產(chǎn)生火花放電；當(dāng)電火花穿過工件上的輔助電極時，由于金屬材料的氣化噴射或濺射等作用使陶瓷零件表面導(dǎo)電，加工得以持續(xù)。還有一種加工方法是在陶瓷的表面涂覆導(dǎo)電材料進(jìn)行電火花加工。電火花加工仍面臨加工效率低、加工表面質(zhì)量難以保證等問題，這些有待于進(jìn)一步的研究。
3特種加工輔助車磨削技術(shù)
車磨削加工的效率相對較高，但其對工具的要求非常高，而且陶瓷材料的表面質(zhì)量難以保證，對于成形陶瓷零件的加工也較難。為了提高陶瓷材料的加工精度以及加工范圍，在車磨削加工中引入特種加工技術(shù)將會同時獲得較高的加工效率和表面質(zhì)量。
超聲磨削加工，是在磨削加工的同時，對工具或工件施加超聲頻率振動，充分利用超聲波的高頻振動和空化作用去除材料，超聲磨削加工方式較適用于陶瓷材料的加工，其加工效率隨著材料脆性的增大而逐漸提高。超聲磨削技術(shù)可以明顯降低磨削溫度、增加砂輪使用壽命、提高加工精度和表面質(zhì)量。
激光輔助車削技術(shù)是將激光照射到刀具附近的陶瓷材料，在車削陶瓷材料的過程中，材料剪切區(qū)域因激光產(chǎn)生高溫軟化，減小了陶瓷材料的切削阻力，增加了陶瓷材料的加工延性，從而達(dá)到了陶瓷材料的高效延性加工。
在線電解磨削技術(shù)是將電解技術(shù)引入到磨削過程中，通過連續(xù)有限量的電解作用來蝕除砂輪表面的金屬結(jié)合劑從而對砂輪進(jìn)行修整以達(dá)到微粉磨粒不斷出露的目的。在線電解技術(shù)是日本理化研究所研究的成果，加工陶瓷材料可以達(dá)到超精密加工的水平。
4結(jié)論
陶瓷材料在高技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用的廣泛性促進(jìn)了其加工技術(shù)的研究。陶瓷材料硬度高脆性大，采用傳統(tǒng)的車磨削技術(shù)進(jìn)行加工難度比較大，而特種加工技術(shù)效率低成本高，所以采用傳統(tǒng)的車磨削技術(shù)與特種加工技術(shù)相結(jié)合的方法將是以后陶瓷加工技術(shù)研究的趨勢。
【摘 要】 目的：對口腔陶瓷材料與口腔金屬材料摩擦性能比較及影響因素評價進(jìn)行分析。方法：資料隨機(jī)選自2011年6月～2013年6月在我院進(jìn)行口腔修復(fù)的患者94例，將患者按照隨機(jī)數(shù)字表方法分為兩組，每組47例，對照組給予陶瓷材料修復(fù)，研究組給予金屬材料修復(fù)，分析患者的臨床治療效果、臨床指標(biāo)和不良反應(yīng)情況。結(jié)果：經(jīng)過不同的方案治療后，兩組患者的修復(fù)效果比較研究組優(yōu)于對照組，比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P
【關(guān)鍵詞】 口腔陶瓷材料；口腔金屬材料；摩擦性能
牙齒若發(fā)生嚴(yán)重磨損，將會造成牙周組織、口頜肌肉組織、牙體組織損傷，因而需要及時進(jìn)行口腔修復(fù)[1]。本文主要對口腔陶瓷材料與口腔金屬材料的摩擦性能比較及影響因素評價進(jìn)行分析。報告如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料 資料隨機(jī)選自2011年6月～2013年6月在我院進(jìn)行口腔修復(fù)的患者94例，將患者按照隨機(jī)數(shù)字表方法分為兩組，每組47例。其中，對照組男女比例為24∶23；年齡19～56歲，平均年齡（37±17.26）歲。研究組男女比例為26∶21；年齡20～54歲，平均年齡（37±16.38）歲。所有患者的牙齒均曾出現(xiàn)大面積缺損，相關(guān)影像學(xué)檢查結(jié)果顯示其均不存在牙根、牙周松動、增寬變性等癥狀。兩組患者的性別、年齡等一般資料無明顯差異（P>0.05），具有可比性。
1.2 材料及設(shè)備 所有患者均選用口腔陶瓷材料與口腔金屬材料。其中，口腔陶瓷材料選用的是釉質(zhì)瓷，而金屬材料選用的是合金類材料。選用的設(shè)備為鑄造機(jī)、全瓷機(jī)、研磨儀、注塑機(jī)、激光點焊機(jī)、烤瓷爐、金沉積儀[2]。
1.3 修復(fù)方法 研究組患者長期用金屬材料修復(fù)，對照組患者采用陶瓷材料修復(fù)。修復(fù)方法為：先搜集患者的病史，然后仔細(xì)檢查口腔頜面的狀況，做出初步的診斷。在復(fù)制患者口頜組織的形態(tài)模型時，應(yīng)結(jié)合檢查的結(jié)果，在模型上進(jìn)行設(shè)計和診斷，并采用不同材料來制作修復(fù)體。在修復(fù)體達(dá)到相應(yīng)的要求時，便可以在患者口腔內(nèi)進(jìn)行調(diào)試和安裝，并指導(dǎo)患者定期復(fù)診，以維護(hù)修復(fù)體[3]。
1.4 評價標(biāo)準(zhǔn) 所有患者修復(fù)3～9個月后，進(jìn)行術(shù)后回訪，根據(jù)評價指標(biāo)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。評價指標(biāo)為：修復(fù)牙根縱裂；修復(fù)體變形；修復(fù)體脫落松動；修復(fù)牙齒破裂；其他包括牙周炎、出血、牙齦等。若出現(xiàn)以上一種情況，就可判定為修復(fù)失敗。
1.5 觀察標(biāo)準(zhǔn) 觀察并統(tǒng)計兩組患者的修復(fù)效果，隨訪3～9個月后，統(tǒng)計患者有無出現(xiàn)牙齒松動、脫落等情況。
1.6 統(tǒng)計學(xué)處理 所有數(shù)據(jù)均用SPSS 18.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計分析與處理，一般資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示（x±s），計量資料采用t檢驗，計數(shù)資料采用χ2檢驗，以P
2 結(jié) 果
3個月后，研究組患者的成功率為95.8%，失敗率為4.2%；對照組患者的成功率為76.6%，失敗率為23.4%。9個月后，研究組患者的成功率為87.2%，失敗率為12.8%；對照組患者的成功率為68.1%，失敗率為31.9%，研究組優(yōu)于對照組，比較差異具統(tǒng)計學(xué)意義（P
表1 兩組的臨床治療效果情況（n/%）
3 討 論
目前，修復(fù)牙齒的材料主要有口腔樹脂材料、口腔金屬材料以及口腔陶瓷材料，不同的修復(fù)材料對牙齒產(chǎn)生的磨損情況以及摩擦性能也具有各自的特點?？谇恍迯?fù)材料可以替代天然牙齒咀嚼和咬合的功能，越來越多的口腔材料被廣泛運用到臨床實踐中。根據(jù)患者的情況，選擇合適的修復(fù)材料，同時還要考慮材料的摩擦性能，因其摩擦性能會直接影響到齒修復(fù)的效果、功能、使用壽命[4]。
在口腔修復(fù)過程中，常見磨損類型有黏著磨損、服飾磨損、疲勞磨損以及磨料磨損，因而選用的修復(fù)材料和抗摩擦性能很重要，它決定著口腔修復(fù)的效果。
由于陶瓷材料的撓曲強(qiáng)度和硬度相對較高，牙釉質(zhì)的磨損量會隨著陶瓷材料的粗糙程度增加而增大，加重原有牙齒的磨損，而金屬材料的摩擦性能與天然牙摩擦性能接近，不易被天然牙磨損，是與天然牙匹配較好的生物材料[5]。口腔修復(fù)體在口腔內(nèi)行使的功能較長，磨損相對就會越大，目前評價口腔修復(fù)材料的標(biāo)準(zhǔn)不同，影響耐磨性能的因素有很多，如何選擇合適的修復(fù)材料來防止牙齒磨損，需要進(jìn)一步研究，以設(shè)計有效、耐磨、合理的口腔修復(fù)材料。
本次研究表明，經(jīng)過不同的方案治療后，研究組3個月后的成功率為95.8%，失敗率為4.2%；對照組的成功率為76.6%，失敗率為23.4%。研究組9個月后的成功率為87.2%，失敗率為12.8%；對照組成功率為68.1%，失敗率為31.9%，研究組優(yōu)于對照組，比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P
綜上所述，不同的口腔修復(fù)材料產(chǎn)生的磨損程度不同，金屬材料制成的人工牙比陶瓷牙好，再結(jié)合患者的具體情況，選用合適的修復(fù)材料，有助于延長修復(fù)材料的使用壽命，從而達(dá)到最佳的修復(fù)效果，值得在臨床推廣應(yīng)用。
摘要：本文通過分析氧化鋯陶瓷材料熱膨脹性和相變特征，重點討論了利用相變提高氧化鋯材料抗熱震性能的方法，對改善材料抗熱震性的途徑進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：氧化鋯 ，陶瓷，熱震能，膨脹性 ，相變特征
1引言
陶瓷材料中熱應(yīng)力大小取決于材料的力學(xué)性能和熱學(xué)性能，并且還受構(gòu)件幾何形狀和環(huán)境介質(zhì)等因素的影響。所以，作為陶瓷材料抵抗溫度變化能力大小標(biāo)志的抗熱震性，也必將是其力學(xué)性能和熱學(xué)性能對應(yīng)于各種受熱條件的綜合表現(xiàn)。陶瓷材料抗熱震能力的研究始于20世紀(jì)50年代，迄今已經(jīng)提出了多種抗震性的評價理論，但都不同程度地存在著局限性和片面性。
2氧化鋯陶瓷材料抗熱震性的理論分析
陶瓷材料的熱震破壞分為熱沖擊作用下的瞬間斷裂和熱沖擊循環(huán)作用下的開裂、剝落。據(jù)此，脆性陶瓷材料抗熱震性的評價理論也相應(yīng)分為兩點觀點。一種是基于熱彈性理論。它是指材料固有強(qiáng)度不足以抵抗熱震溫差引起的熱應(yīng)力時就導(dǎo)致材料“熱震斷裂”。根據(jù)這一理論，陶瓷材料同時具有高的強(qiáng)度、熱導(dǎo)率和低的熱膨脹系數(shù)、楊氏彈性模量、泊松比、熱輻射系數(shù)及黏度，才能具有高的抗熱震斷裂的能力。此外，適度降低材料密度和熱容也有利于改善陶瓷材料的抗熱震性能。
另一種是基于斷裂力學(xué)的概念，即材料中的熱彈性應(yīng)變能足以裂紋成核和擴(kuò)展而新生表面所需的能量時，裂紋就形成并擴(kuò)展，從而導(dǎo)致材料熱震損傷。根據(jù)這一理論抗熱震損傷性能好的材料應(yīng)該具有盡可能高的彈性模量和盡可能低的強(qiáng)度。不難看出，這些要求與高抗熱震斷裂能力的要求截然相反。此外，增大陶瓷材料的斷裂能、改善材料的斷裂韌性，對提高其抗熱震損傷能力顯然是有益的。再有，適量微裂紋存在也將有助于改善抗熱震損傷性能，例如氣孔率為10%~20%的非致密陶瓷中，熱擴(kuò)展裂紋形成往往受到氣孔的抵制，氣孔的存在起著鈍化裂紋、減小應(yīng)力集中的作用。相反，致密性高的陶瓷在熱震作用下則易于炸裂。
氧化鋯陶瓷材料具有突出的常溫力學(xué)性能，它熔點高、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好。因而，它又常常在高溫條件下使用，從而它的抗熱震性性能又是衡量其性能的重要指標(biāo)。氧化鋯具有一些特殊的性質(zhì)，如氧化鋯可以單料、四方和立方三種晶型同時存在以及它的特殊相變特性，我們可以利用這些特性來優(yōu)化它的熱膨脹行為，提高其抗熱震性能。
氧化鋯的抗熱震指標(biāo)：材料的各種熱學(xué)性能（如熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)等）、力學(xué)性能（如強(qiáng)度、彈性模量、斷裂韌性和斷裂能等）對陶瓷材料的抗熱震性能都有影響，現(xiàn)在多數(shù)研究人員研究它的熱膨脹性和相變特性來提高其抗熱震性能。
3氧化鋯陶瓷材料的熱膨脹性
材料受熱或冷卻會發(fā)生熱膨脹或收縮，這樣就會在材料內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力。當(dāng)材料中的晶相有可逆多型轉(zhuǎn)變而伴隨有大的體積改變時，將產(chǎn)生大的熱應(yīng)力。純ZrO2就是具有這種特性的陶瓷系統(tǒng)的典型例子。ZrO2晶型轉(zhuǎn)變溫度大約為1000℃；當(dāng)加熱到約1100℃時，它從單斜相轉(zhuǎn)為四方相（高溫穩(wěn)定相），反之亦然。這兩種多型變體的密度相差很大。因此相轉(zhuǎn)變時體積變化達(dá)0.6%或更大（線度方面）。于是產(chǎn)生很大的應(yīng)力，并出現(xiàn)開裂。特別是冷卻時產(chǎn)生的張應(yīng)力更是如此。還有一種情況是，因為材料形狀或傳熱特性，使其中的溫度分布不均勻（即產(chǎn)生溫度梯度）時產(chǎn)生應(yīng)力。熱膨脹行為是影響材料抗熱震性極其重要的因素。根據(jù)熱膨脹理論可對材料的熱膨脹行為進(jìn)行設(shè)計和調(diào)整，特別是對氧化鋯的熱膨脹系數(shù)的大小和穩(wěn)定劑有種類以及添加量有一定的關(guān)系。這對考察它的抗熱震性有重要的意義。
單斜氧化鋯的熱膨脹系數(shù)小，其膨脹有顯著的各向?qū)?，且存在相變問題。立方氧化鋯的熱膨脹系數(shù)大，并且隨溫度的增加而增加，因而由它構(gòu)成的材料抗熱震性較差。
4氧化鋯陶瓷材料的相變特征
氧化鋯陶瓷中較典型的馬氏體相變?yōu)閆rO2中正方相單斜相（tm)轉(zhuǎn)變。它是通過無擴(kuò)散剪切變形實現(xiàn)的，因此被認(rèn)為以屬于馬氏相變類型的固態(tài)相變，它具有以下特征。
①無熱相變。在給定溫度下，相變與時間無關(guān)。
②熱滯現(xiàn)象。相變發(fā)生在一定范圍內(nèi)，單斜相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较酁?170℃，而四方轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡笔綔囟仍?50～1000℃，相變滯后約200℃。
③相變伴隨3%～5%的體積效應(yīng)和相當(dāng)?shù)募羟行巫?。由t-ZrO2相變成m-ZrO2體積膨脹，反之收縮。
④相變無擴(kuò)散反應(yīng)發(fā)生，由于相變是瞬間完成，快于裂紋的速度，這樣可以使用相變阻止裂紋擴(kuò)展提高陶瓷材料的韌性，相變的體積效應(yīng)可以用來緩解熱應(yīng)力，改善材料的抗熱震性。
⑤顆粒尺寸效應(yīng)，處于一定狀態(tài)下的顆粒小于某一臨界尺寸時，單斜相可保留至室溫而不相變。
⑥添加劑可以抑制相變。在氧化鋯中加入MgO、CaO等可以使氧化鋯以單斜或立方形式存在。
⑦相變受應(yīng)力狀態(tài)約束影響。處于壓應(yīng)力狀態(tài)時，tm相變將受到抑制，反之則有利于相變。
一定溫度范圍內(nèi)，氧化鋯陶瓷的相變體積效應(yīng)與膨脹效應(yīng)相反，因而可以用改變氧化鋯的固溶組成、受力狀態(tài)和顆粒粒徑及分布調(diào)整相變量和相變溫度范圍，來改善材料的熱膨脹行為。雖不能由純單斜相氧化鋯制成可用陶瓷，但可以利用其熱膨脹的各向異性來改善材料的韌性和提高材料的抗熱震性能，例如對于耐火材料的抗熱震往往依賴于大量氣孔的存在。氣孔的作用如下。
①容納一定的膨脹變形，緩解熱應(yīng)力。
②氣孔能在主裂紋尖端區(qū)域形成局部的微裂紋網(wǎng)，導(dǎo)致的彈性應(yīng)變能局部減小保證了裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展，從而提高材料的抗熱震性。
然而氣孔的存在往往是我們所不需要的，因而Garvie等提出了用單斜ZrO2多晶設(shè)計先進(jìn)耐火材料的思路和方法。它是以單斜ZrO2多晶取代氣孔并起到氣孔的作用，所采用的單斜多晶ZrO2（MPZ）平均尺寸13μ m,其中包含有粒徑為1～2μ m的微晶，把它們均勻分布在任何惰性脆體基體中，制成了接近理論密度的復(fù)合材料。它具有穩(wěn)定的裂紋擴(kuò)展特征，使材料的抗熱震性能大大的提高。Garvie認(rèn)為材料性能的改善與氧化鋯的相變無關(guān)，而是由單斜ZrO2顆粒的各向異性產(chǎn)生熱應(yīng)力在基體中形成潛在的微裂紋所致。利用和控制氧化鋯的相變，從宏觀上改善材料的熱膨脹行為，以有利相變體積效應(yīng)在材料內(nèi)形成適量的微裂紋，提高材料的抗熱震性。
熱處理對陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)，尤其對材料中的應(yīng)力分布狀態(tài)有明顯的影響。通過熱處理促使晶界上殘留的玻璃相析品，提高晶界耐火度，是晶界工程中有效提高陶瓷材料高溫度的措施之一。另外，經(jīng)熱處理獲得所需晶界狀態(tài)，從而改善陶瓷的傳熱性能，對提高抗熱震性也有重要意義。退火處理不僅能夠有效的消除陶瓷材料中的內(nèi)應(yīng)力，而且能松弛材料中裂紋尖端附近的集中應(yīng)力，減弱應(yīng)力場強(qiáng)度因子，增加了脆斷阻力，減少了熱震破壞的動力，因而退火熱處理還有使表面的微裂紋愈合的作用。采用合理的燒結(jié)工藝和合適的熱處理工藝也是提高陶瓷材料抗熱震的有效途徑。但這方面的研究報道甚少。
材料的抗震性與材料的物理性能密切相關(guān)，對于選定的材質(zhì)，其物理性能已經(jīng)確定，我們可以根據(jù)其具體特點，通過工藝的人優(yōu)化調(diào)整，提高材料的抗熱震性能。對于氧化鋯材料，利用相變特征來改善材料的抗熱震性能還有很多工作要做。
5結(jié)束語
針對以上情況，我們還有必要對氧化鋯陶瓷材料的抗熱震性現(xiàn)象進(jìn)行進(jìn)一步的研究，從而為尋找合適的抗熱震性措施提供理論依據(jù)。對現(xiàn)有的抗熱震性工藝進(jìn)行發(fā)展和完善，做到優(yōu)化現(xiàn)有工藝，降低生產(chǎn)成本，并開發(fā)新的抗熱震性工藝。
摘要：本文是在對陶瓷材料基本性能與美學(xué)含義進(jìn)行簡要概述的基礎(chǔ)上，闡釋他在現(xiàn)今產(chǎn)品設(shè)計中的重要地位，以及在未來產(chǎn)品設(shè)計中的發(fā)展方向與應(yīng)用價值，并結(jié)合上述信息提出陶瓷產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計的過程中所應(yīng)具備的民族性和地域性特征。
關(guān)鍵詞： 陶瓷 產(chǎn)品 工藝 民族化
陶瓷是我們所熟知的材料，我們通常所了解的多為藝術(shù)陶瓷，它主要體現(xiàn)在美學(xué)意義及欣賞價值上。陶瓷的制作生產(chǎn)一直是由藝術(shù)家、藝人和專業(yè)工匠等為主進(jìn)行設(shè)計，以手工化生產(chǎn)為特點。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，人們消費需求內(nèi)容也呈多元化趨勢發(fā)展，陶瓷這種被我國人民視為國粹的材料被賦予了更為寬廣的設(shè)計語言，陶瓷的設(shè)計制作已不僅僅是體現(xiàn)在對傳統(tǒng)陶瓷技藝上的復(fù)制與模仿，而且對其所體現(xiàn)出來的功能價值、應(yīng)用價值及美學(xué)價值有著更為深刻的期待與要求，這既是對傳統(tǒng)精神的繼承又是在與時俱進(jìn)的時代意義上的擴(kuò)展。因此，陶瓷產(chǎn)品這種符合目的的，實用的并具有美感的產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計，越來越為設(shè)計師、工程師所重視，在不斷的開發(fā)與研究中以新的理念詮釋著它的重要意義。
一、陶瓷產(chǎn)品在造型上所體現(xiàn)的視覺語言
陶瓷產(chǎn)品有其自身獨特有的藝術(shù)特點，體現(xiàn)在造型上具有以下兩個方面的表現(xiàn)形式，這兩種形式具有同一性和關(guān)聯(lián)性。他們包括，第一，陶瓷產(chǎn)品的造型設(shè)計是在滿足人們內(nèi)在物質(zhì)生活需求基礎(chǔ)上所進(jìn)行的功能性、實用性設(shè)計，具有現(xiàn)實的意義；第二，陶瓷產(chǎn)品要注重對其形式美感的追求，在滿足人們物質(zhì)生活的基礎(chǔ)上同時滿足人們精神上、審美上的需求，具有內(nèi)在的含義。這兩種表現(xiàn)形式是在結(jié)合功能作用、工藝材料、工藝技術(shù)和藝術(shù)處理的基礎(chǔ)上相互作用的結(jié)果。
因此，無論這種陶瓷產(chǎn)品是日用工具還是陳設(shè)器具，它都不是單純的人為產(chǎn)品，而是在進(jìn)行良好的造型表現(xiàn)的基礎(chǔ)上對其精神內(nèi)涵的所傳達(dá)出來的外在表現(xiàn)。它不但具有實用價值的因素還有形式美法則所體現(xiàn)的美學(xué)特征，這種特征主要包括和諧、平衡、韻律、力度、風(fēng)格等幾個方面。這些美學(xué)特征融會貫通、相輔相成的體現(xiàn)在陶瓷產(chǎn)品中，任何一個都不可能完全孤立的存在。基于這樣的特點，設(shè)計者在對陶瓷產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計時，就不但要充分的理解它的物理特征、化學(xué)特性還要對它的形式美法則作為提升它精神高度的重要標(biāo)桿，實現(xiàn)其美學(xué)意義。
二、陶瓷產(chǎn)品的加工工藝方法概述
陶瓷產(chǎn)品的設(shè)計與生產(chǎn)是一個復(fù)雜而又完善的體系，它的構(gòu)思、設(shè)計、制作、生產(chǎn)都區(qū)別于傳統(tǒng)手工業(yè)生產(chǎn)的陶瓷制作。陶瓷產(chǎn)品是用泥類，經(jīng)粉碎后和水混合成的可塑性很好的泥團(tuán)，用這種泥團(tuán)做成的器形，再放入窯中燒制后的產(chǎn)品稱為陶瓷。在開發(fā)新產(chǎn)品的過程中選擇陶瓷的成型方法是確定生產(chǎn)工藝路線中非常關(guān)鍵的一步。其中最根本的是對陶瓷產(chǎn)品的產(chǎn)量、品質(zhì)要求、材料性能以及經(jīng)濟(jì)效益等因素的綜合考慮。一般情況下，結(jié)構(gòu)簡單的陶瓷產(chǎn)品可以采用的工藝成型方法為滾壓法和旋壓法。大件的或薄壁的陶瓷產(chǎn)品可采用注漿法，如果產(chǎn)品尺寸規(guī)格要求高就用壓制法，產(chǎn)品尺寸規(guī)格要求不高時，用注漿法或手工刻塑成型就可以了，這種成型方法易于操作、條件好、便于前后程序的連動化。一般在陶瓷產(chǎn)品的制作過程中最為常用的加工成型主要以注漿法為主。注漿法的基本過程大致分為三個階段，首先，從泥漿注入石膏模直至形成薄泥層，這是第一階段。接下來，在形成薄泥層后，泥層漸厚形成注件，這是第二階段。最后雛培形成后至脫模為收尾階段。這種方法對產(chǎn)品設(shè)計成型的使用度較高，是陶瓷產(chǎn)品制作過程中常用的一種方法。
三、陶瓷在未來的發(fā)展方向與應(yīng)用價值
陶瓷材料具有原料豐富，色澤亮麗，成形方便，耐酸耐堿且容易洗滌的特點，他不但清潔衛(wèi)生，還會經(jīng)久不變。所以，基于以上特征陶瓷產(chǎn)品在功能上主要以日用陶瓷（茶具，餐具等）設(shè)計；衛(wèi)生潔具設(shè)計；建筑陶瓷設(shè)計；藝術(shù)瓷設(shè)計（陳設(shè)器具等）為主。但是隨著時代的發(fā)展陶瓷功能也得到進(jìn)一步的擴(kuò)大，例如：瑞士雷達(dá)表已選用超前的材料――精細(xì)陶瓷，其抗斷力和拉伸力極高且具有完滿無瑕的外表和舒服親膚的特質(zhì)。碳玻璃陶瓷在制作高溫化學(xué)反應(yīng)堆、用于異常條件下的氣體動力、軸承、有色金屬鑄罐的零件方面是不可替代的。還有如日本生產(chǎn)制造的陶瓷刀，用陶瓷菜刀切食物不會留下討厭的鐵腥味和鐵銹，特別適宜于切生吃的食物和熟食；陶瓷剪刀由于不帶磁性，特別適宜于剪接錄音磁帶和錄像磁帶，它的品質(zhì)大大優(yōu)于鋼制剪刀，不生銹，十分鋒利，被人們稱贊為永不卷刃。除此之外，陶瓷還應(yīng)用于太陽能電池、電容器、集成電路、催化劑載體、碳纖維和人體骨骼等方面對機(jī)械、能源、電子、信息、汽車、太空活動等領(lǐng)域做出巨大的貢獻(xiàn)。經(jīng)過研究，先進(jìn)的高科技陶瓷，不易磨損，輕巧耐磨，抗酸抗堿，并能忍受高溫。陶瓷這種材料被時代賦予更多和含義，應(yīng)用的范圍日益廣泛，同時也創(chuàng)造著更大的價值。
另外，陶瓷產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計也應(yīng)有更加深刻的理解，這種創(chuàng)新設(shè)計主要包括兩個方面的內(nèi)容：一是藝術(shù)設(shè)計上的創(chuàng)新，另一個則是制作工藝上的創(chuàng)新，即運用現(xiàn)有的制作工藝創(chuàng)作出有新意的產(chǎn)品。雖然陶瓷制品的用途不同，生產(chǎn)工藝不同，設(shè)計特點和裝飾手法也有差異，但任何陶瓷產(chǎn)品都需要藝術(shù)設(shè)計的表現(xiàn)。然而陶瓷行業(yè)的模仿與跟風(fēng)的現(xiàn)象卻是影響創(chuàng)新設(shè)計的重要原因，這一原因同時造成了大量的產(chǎn)品同質(zhì)化。 為了解決這樣的問題，要求設(shè)計者在陶瓷設(shè)計在中體現(xiàn)“中國風(fēng)”，將設(shè)計民族化、地域化，這一點十分重要了，如素來以溫柔婉約為特質(zhì)的青花瓷，如今被設(shè)計師們用來創(chuàng)作極具力量感的設(shè)計作品，中的手槍讓作品不再帶有那么冷冰冰的恐懼，且更具有趣味性。民族的才是世界的，中國陶瓷文明源遠(yuǎn)流長，陶瓷文化底蘊(yùn)深厚，只要我們的企業(yè)愿意在挖掘民族特色上下功夫，我們的國際化，我們的國際競爭，將不僅僅只是融入國際大潮中，更會在國際上市場上占據(jù)一席之地，甚至引導(dǎo)國際潮流。這將是我國陶瓷產(chǎn)品設(shè)計、陶瓷產(chǎn)業(yè)的奮斗目標(biāo)。
總結(jié)：
陶瓷是科學(xué)和藝術(shù)的綜合產(chǎn)物，既受到科學(xué)的制約，又要具有一定的藝術(shù)形式，即達(dá)到科學(xué)與藝術(shù)的統(tǒng)一。又由于它是物質(zhì)產(chǎn)品，具有使用價值和經(jīng)濟(jì)價值，能給人以物質(zhì)和精神的享受，因此創(chuàng)作陶瓷產(chǎn)品必須與實踐相結(jié)合，方能為人類的物質(zhì)生活和文化生活服務(wù)。我們在深入了解陶瓷加工工藝、藝術(shù)特點的基礎(chǔ)上要創(chuàng)造出屬于中國自己的現(xiàn)代陶瓷產(chǎn)品，讓陶瓷產(chǎn)業(yè)在我國再續(xù)輝煌！
摘 要：陶瓷膜又稱無機(jī)陶瓷膜，是以無機(jī)陶瓷材料經(jīng)特殊工藝制備而形成的非對稱膜。陶瓷膜管壁密布微孔，在壓力作用下，原料液在膜管內(nèi)或膜外側(cè)流動，小分子物質(zhì)（或液體）透過膜，大分子物質(zhì)（或固體）被膜截留，從而達(dá)到分離、濃縮、純化和環(huán)保等目的。
關(guān)鍵詞：納米 陶瓷膜
一、前言
陶瓷材料作為全球材料業(yè)的三大支柱之一，在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。但是由于存在脆性（裂紋）、均勻性差、可靠性低、韌性、強(qiáng)度較差等的缺陷，因而使其應(yīng)用受到了一定的限制。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，納米陶瓷隨之產(chǎn)生，它克服了陶瓷材料的許多不足，并對材料的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、磁光學(xué)等性能產(chǎn)生重要影響，為陶瓷材料的應(yīng)用開拓了新領(lǐng)域使陶瓷材料跨入了一個新的歷史時期。
納米陶瓷膜便是納米陶瓷材料的大家庭中的一種，其產(chǎn)生于21世紀(jì)初，具有分離效率高、效果穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐有機(jī)溶劑、耐菌、耐高溫、抗污染、機(jī)械強(qiáng)度高、膜再生性能好、分離過程簡單、能耗低、操作維護(hù)簡便、膜使用壽命長等眾多優(yōu)勢，并且對GPS信號無任何屏蔽作用。納米陶瓷隔熱膜是21世紀(jì)的航天領(lǐng)域高科技產(chǎn)品，該產(chǎn)品起先應(yīng)用于美國軍事、航空、航天領(lǐng)域。
二、正文
1.納米陶瓷膜簡介及研發(fā)歷史
陶瓷膜技術(shù)是膜技術(shù)中的翹楚，但20世紀(jì)80年達(dá)國家已在廣泛應(yīng)用時，中國在此領(lǐng)域卻還是一片空白。十幾年過去了，依靠自主創(chuàng)新，中國陶瓷膜技術(shù)從無到有，不僅打破了國外的封鎖與壟斷，還達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。膜是一種高分子化學(xué)材料，它有無數(shù)個只能用微米甚至納米計算的小孔，既有分離、濃縮、凈化和脫鹽功能，又有高效、節(jié)能、環(huán)保、分子級過濾等特征。膜技術(shù)發(fā)明之后便廣泛運用于食品加工、水質(zhì)凈化、環(huán)境治理、制藥工業(yè)、化工與石油化工等領(lǐng)域，用來實現(xiàn)產(chǎn)品的凈化分離。陶瓷膜就是由經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)的陶瓷材料制成的分離膜。由于具有獨特的耐性，其一進(jìn)入市場便成為膜領(lǐng)域發(fā)展最為迅速、也最有發(fā)展前景的品種之一。
到1989年底，南京工業(yè)大學(xué)徐南平院士才開始了在陶瓷膜領(lǐng)域的艱難探索。經(jīng)過二十多年的不懈奮斗與努力，中國在陶瓷膜領(lǐng)域不僅打破了西方的封鎖與壟斷，而且依靠自主創(chuàng)新達(dá)到了國際先進(jìn)水平。
2.納米陶瓷膜特征與原理
相較于傳統(tǒng)聚合物分離膜材料，陶瓷膜具有化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐酸、耐堿、耐有機(jī)溶劑；機(jī)械強(qiáng)度大，可反向沖洗；抗微生物能力強(qiáng)；耐高溫；孔徑分布窄、分離效率高等優(yōu)點，在食品工業(yè)、生物工程、環(huán)境工程、化學(xué)工業(yè)、石油化工、冶金工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其市場銷售額以30%的年增長率發(fā)展著。陶瓷膜的不足之處在于造價較高、無機(jī)材料脆性大、彈性小、給膜的成型加工及組件裝備帶來一定的困難。
陶瓷膜分離工藝是一種“錯流過濾”形式的流體分離過程：原料液在膜管內(nèi)高速流動，在壓力驅(qū)動下含小分子組分的澄清滲透液沿與之垂直方向向外透過膜，含大分子組分的混濁濃縮液被膜截留，從而使流體達(dá)到分離、濃縮、純化的目的。
陶瓷膜是由孔隙率30%～50%、孔徑50nm～15μm的陶瓷載體，采用溶膠-凝膠法或其它工藝制作而成的非對稱復(fù)合膜。用于分離的陶瓷膜的結(jié)構(gòu)通常為三明治式的：支撐層（又稱載體層）、過渡層（又稱中間層）、膜層（又稱分離層）。其中支撐層的孔徑一般為1～20μm，孔隙率為30%～65%，其作用是增加膜的機(jī)械強(qiáng)度；中間層的孔徑比支撐層的孔徑小，其作用是防止膜層制備過程中顆粒向多孔支撐層的滲透，厚度約為20～60μm，孔隙率為30%～40%；膜層具有分離功能，孔徑從0.8nm～1μm不等，厚度約為3～10μm，孔隙率為40%～55%。整個膜的孔徑分布由支撐層到膜層逐漸減小，形成不對稱的結(jié)構(gòu)分布。
陶瓷膜根據(jù)孔徑可分為微濾（孔徑大于50nm）、超濾（孔徑2～50nm）、納濾（孔徑小于2nm）等種類。進(jìn)行分離時，在外力的作用下，小分子物質(zhì)透過膜，大分子物質(zhì)被膜截留，從而達(dá)到分離、濃縮、純化、去雜、除菌等目的。
3.納米陶瓷膜的優(yōu)勢
陶瓷隔熱膜系是由導(dǎo)電性物質(zhì)氮氧化物組成，具有獨特的分子結(jié)構(gòu)，是一種性能獨特并持久耐用的復(fù)合陶瓷膜結(jié)構(gòu)。因而其具有阻隔紅外線、分離效率高、效果穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐有機(jī)溶劑、耐菌、耐高溫、抗污染、機(jī)械強(qiáng)度高、膜再生性能好、分離過程簡單、能耗低、操作維護(hù)簡便、膜使用壽命長、隔熱性能好，質(zhì)量穩(wěn)定等眾多優(yōu)勢，并且對GPS信號無任何屏蔽作用。能夠保持最高的可見光透射率的同時，又能提供最高的紅外線和遠(yuǎn)紅外線的反射。
4.納米陶瓷膜的研究現(xiàn)狀
納米陶瓷膜目前主要采用納米材料淀積技術(shù)，與PET表面涂布納米陶瓷有所不同，它是將納米陶瓷材料混合到PET基材顆粒，從而提高產(chǎn)品性能，使其達(dá)到前所未有的穩(wěn)定。在金屬膜的技術(shù)上通過納米陶瓷技術(shù)，采用先進(jìn)的真空磁控濺射工藝，用精微的納米狀陶瓷物質(zhì)來制造，從而使產(chǎn)品對光進(jìn)行智能濾光篩選，最大限度阻隔熱量，性能大大優(yōu)于單純金屬薄膜。此外，納米陶瓷膜的生產(chǎn)還采用了高隔熱低反光技術(shù)，一方面可以使薄膜有效隔熱率超過90%，提高室內(nèi)舒適度和節(jié)省能源；另一方面卻沒有增加薄膜的反光。通常提高隔熱能力的同時，總是要加強(qiáng)隔熱膜的反光，這樣會使得室內(nèi)可見光大量損失，并且使得通信信號大幅減弱；強(qiáng)烈的內(nèi)反光極易干擾視線，引起視覺疲勞。
5.納米陶瓷膜的應(yīng)用前景
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高，人們越來越重視節(jié)能和環(huán)。建筑物門窗玻璃、頂棚玻璃、汽車玻璃和船艦玻璃對可見光的透過性有較高的要求，但在滿足采光需要而使可見光透過的同時，太陽光的熱量也隨之傳遞。因此，對室內(nèi)溫度和空調(diào)制冷能耗產(chǎn)生一定程度的影響。在夏季這種影響特別顯著，透過玻璃窗進(jìn)入室內(nèi)的太陽能量加大的了空調(diào)的載荷。通?？照{(diào)的設(shè)定溫度與負(fù)荷具有如下關(guān)系：設(shè)定的制冷溫度提高2℃，制冷電力負(fù)荷將減少約20%；設(shè)定的制熱溫度調(diào)低2℃，制熱電力負(fù)荷將減少約30%。為了節(jié)約能源，人們采用了金屬鍍膜熱反射玻璃和各種熱反射貼膜，用以反射部分太陽光中的能量，從而達(dá)到隔熱降溫的目的。但是，這種做法對產(chǎn)品的應(yīng)用構(gòu)成影響，要么達(dá)不到預(yù)定的效果，要么加大了制作工藝成本。納米陶瓷膜出現(xiàn)，為透明隔熱問題的解決提供了新的途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景及市場價值。目前在國內(nèi)，研發(fā)應(yīng)用此產(chǎn)品已經(jīng)引起了不少公司的關(guān)注。
三、結(jié)論
近幾十年來，陶瓷材料的應(yīng)用及發(fā)展是非常迅速的，陶瓷材料作為繼金屬材料、高分子材料后最有潛力的發(fā)展材料之一，它在各方面的綜合性能明顯優(yōu)于現(xiàn)在使用的金屬材料和高分子材料。陶瓷材料的應(yīng)用前景還是相當(dāng)廣闊的，尤其是能源、信息、空間技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，更加拉動了具有特殊性能材料的應(yīng)用。相信在不久的將來，陶瓷材料會有更好、更快的發(fā)展，展示出其重要的應(yīng)用價值，為人類的文明發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。
摘 要：在人類文明發(fā)展的長河中，鏡子自問世以來就沒有離開過我們的生活。經(jīng)過科技的進(jìn)步，鏡子不但在滿足人們生活需要的同時，其鏡子裱框裝飾也越來越多元化，這首先表現(xiàn)在材質(zhì)的選擇上。陶瓷材料的優(yōu)越性在鏡子裱框裝飾的選用中發(fā)揮了獨特的藝術(shù)魅力。
關(guān)鍵詞：鏡子；陶瓷材料；鏡子裱框裝飾；陶瓷工藝
鏡子是人們?nèi)粘Ｉ钪凶畈荒苋鄙僦铮匪莸焦糯?，早?200多年前的殷商時代就有了真正的鏡子，那時常用青銅鑄造方式制成古代鑒容用具，正面以光素，以利取照，背面常有裝飾。經(jīng)過戰(zhàn)國、漢、唐宋等各時代對銅鏡的發(fā)展，我國古人在制鏡材料上也有了新的嘗試，秦時的金鏡、漢代的鐵鏡、晉時的銀華鏡等，直到清代以后才出現(xiàn)了玻璃鏡。這些制鏡的材料都是比較貴重的金屬，古人們將其與金銀首飾歸屬為一類，作為小件器物來裝飾室內(nèi)空間。在國外，鏡子也同樣有著悠久的歷史，從以鋼和水晶石為材質(zhì)到利用水銀和銀箔的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生映像效果的鏡子，也經(jīng)歷了一個漫長的時期。到了現(xiàn)代，隨著科技進(jìn)步，玻璃鏡的出現(xiàn)很快成為一種時髦的飾物，深受人們歡迎。經(jīng)過漫長的探索，在解決玻璃鏡的生產(chǎn)成本、清晰度和耐腐蝕等性能后，加之人們審美意識的提高，人們越來越意識到，鏡子不但要滿足我們生活的需要，更要滿足于我們的審美需要，由此產(chǎn)生的玻璃鏡裝飾也越來越受到設(shè)計師們的關(guān)注，其裝飾手法和材質(zhì)選擇也越來越廣泛，各種材質(zhì)的鏡框裝飾層出不窮，常見的有木質(zhì)、石質(zhì)、不銹鋼、塑料及綜合材料等，唯獨陶瓷材質(zhì)運用在鏡子裱框裝飾中還為之甚少。
《簡明不列顛百科全書》的“設(shè)計”條目中談到了設(shè)計在客觀上所受到的制約因素：“產(chǎn)品的設(shè)計首先指準(zhǔn)備制成成品的部件之間的關(guān)系，這種設(shè)計通常要受到四種因素的限制：材料的性能、材料加工方法所起的作用、整體上各部件的緊密結(jié)合、整體對于觀賞者、使用者或受其影響者所產(chǎn)生的效果?！辈浑y看出，材料的選擇是設(shè)計表達(dá)的最關(guān)鍵因素，現(xiàn)代設(shè)計在相當(dāng)大的程度上依賴于實用功能、材料、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)、科技、環(huán)境、信息等大多非藝術(shù)、非審美的因素。除去產(chǎn)品的實用性功能外，選擇什么樣的材料來裝飾產(chǎn)品則顯得尤為重要。
如果說地球上有某類物質(zhì)，其自然資源極為豐富，與人類物質(zhì)生活和精神生活的關(guān)系特別密切，非陶瓷莫屬。那么將陶瓷這一被視為不同時期人類社會現(xiàn)實生活的寫照般珍貴的物質(zhì)融入鏡框裝飾的設(shè)計中又是一種怎樣的探索和嘗試呢？陶瓷材料有粗質(zhì)和細(xì)質(zhì)之分，但無論哪種類型的瓷土都具有可塑性和可轉(zhuǎn)換性，即可以在外力的作用下發(fā)生形態(tài)的變化，經(jīng)過煅燒后可以發(fā)生質(zhì)的變化，轉(zhuǎn)化成具有耐高溫、耐腐蝕等性能的、質(zhì)地堅硬的人造器物。并且，就陶瓷材料的質(zhì)地而言，其瓷胎和釉質(zhì)的光澤度、透明度和滋潤感則表現(xiàn)為胎質(zhì)美、釉色美、瓷聲美。通常所謂的“白如玉，薄如紙，明如鏡，聲如磬”便概括了瓷器質(zhì)地所獨有的特點。陶瓷藝術(shù)是一種獨特的工藝美術(shù)，其獨特性在于它是科學(xué)技術(shù)與造型藝術(shù)的統(tǒng)一；他既是物質(zhì)產(chǎn)品，也是精神產(chǎn)品；既是藝術(shù)品，也是商品。鏡框裝飾既可以說是藝術(shù)品也可以說是商品，這是因為在設(shè)計鏡框的過程中，設(shè)計者利用多種裝飾技法，以陶瓷材料為媒介，結(jié)合創(chuàng)作者的審美想象將藝術(shù)以物的形式融入大眾生活當(dāng)中，并以美的形式訴諸人們的感官，陶冶人們的情操，又滿足人們的實際生活需要。在我看來，陶瓷除了具有上述特性外，更具有物質(zhì)和文化雙重功能，其材料的物質(zhì)功能要優(yōu)越于平時我們常見的鏡框裝飾材料：銅、鐵、鋁等金屬，表現(xiàn)為具有一定的耐酸、堿、鹽等的侵蝕能力，不會與這些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生銹、變質(zhì)和老化；也不會像木質(zhì)材料那樣容易開裂、腐爛或蟲蛀等；比起塑料，更不是一個等級上可以比擬的。從陶瓷的文化性來說，人類制陶的歷史，就是人類關(guān)愛自身、大眾及社會的歷史。同時還具有象征性，依附于一定形式的隱喻或寓意，就陶瓷鏡框裝飾的設(shè)計而言，這種隱喻或寓意通過形態(tài)、色彩、紋飾和釉色等形式反映出來，顯露出一定的社會歷史內(nèi)容，象征或代表某一階層、團(tuán)體或個人的價值觀、情懷與理念、等級、擁有的財富的程度等。并且通過人們巧妙地運用陶瓷材料的結(jié)構(gòu)形態(tài)、色彩空間肌理和表層裝飾諸方面的因素，通過對鏡子的使用種類和呈現(xiàn)類型而展現(xiàn)出陶瓷獨特的美。
此外，對陶瓷鏡框裝飾的設(shè)計還與其工藝制作流程也密不可分，從某種程度來說，鏡子裱框裝飾若作為滿足生活之物，那么他就是產(chǎn)品，但當(dāng)它與鏡子結(jié)合作為整體被獨立欣賞時又可以稱其為藝術(shù)品，所以，在生產(chǎn)工藝上不得不遵循經(jīng)濟(jì)原則，考慮生產(chǎn)成本、便于可操作性和減少勞動時間、提高工作效率等方面。相比其他材料特性而言，陶瓷的生產(chǎn)更具可復(fù)制性，對生產(chǎn)的產(chǎn)量化、產(chǎn)品化的可能性更大，而且其制作工藝簡潔，周期也比較短，由此可以通過翻模復(fù)制等方式運用到鏡框的批量生產(chǎn)中，使其產(chǎn)量化，從而降低了成本，又貼近了生活，滿足了大眾審美的需要。
有的人認(rèn)為現(xiàn)代生活質(zhì)量的優(yōu)化和物質(zhì)、精神需求的提高，使得奢華、奢侈型設(shè)計產(chǎn)品有了發(fā)展趨勢，他們是不需要計較經(jīng)濟(jì)因素的。而更多的人則堅持設(shè)計的大眾化方向，認(rèn)為與大工業(yè)機(jī)器生產(chǎn)相聯(lián)系的現(xiàn)代設(shè)計在本質(zhì)上是為大多數(shù)人服務(wù)的，后者的意見應(yīng)當(dāng)說是更為合理的。陶瓷雕塑鏡框產(chǎn)品，若是為了滿足大眾生活和審美的需要而服務(wù)的，那么就要考慮經(jīng)濟(jì)核算問題，考慮原材料費用，生產(chǎn)成本，產(chǎn)品價格，運輸、儲藏、展示、推銷等費用的合理，在一般情況下力求以最小的成本獲得最適用、優(yōu)質(zhì)、美觀的設(shè)計。陶瓷材料的選擇和它的工藝制作流程就是在嚴(yán)格遵循經(jīng)濟(jì)原則的情況下對鏡子裱框裝飾材料的選擇和運用上做出的嘗試和探索。
鏡子是千變?nèi)f化的“魔術(shù)師”，其鏡子與裱框裝飾相結(jié)合，更能體現(xiàn)人們對高品質(zhì)生活的追求，在此為目標(biāo)的基礎(chǔ)上，只要我們努力探索，敢于創(chuàng)新，就可以使其變幻出多種藝術(shù)效果，從而豐富我們的生活，陶冶我們的審美情操，更能讓藝術(shù)不再高高在上，貼近大眾生活。
