新型陶瓷：不再是易碎品 - 清華大學消息網

　　我們還在磁性陶瓷材料的低溫燒結方面開展了一系列開辟性研究，解決了一系列工藝技術和應用的實際問題，發展出了若干種擁有自主知識產權(占有多項發明專利成果)新型片式電感器材料和技術。其成果在山東同方魯穎電子企業實現了轉化，在清華同方公司建立了年產10億只片式電感器的生產基地，推進了海內片式元件產業的發展。

　　潘偉：我們實驗室的研究人員的“陶瓷膠態成型新工藝”課題獲得863方案和國家做作科學基金的贊助。通過對該課題的研究，發明了陶瓷水基膠態注射成型新工藝，提出壓力引誘陶瓷濃懸浮體固化機制，發明性的實現了陶瓷非塑性漿料的注射成型，戰勝了由溫度梯度導致的坯體固化不平勻景象。該工藝主動化水平高，成型的陶瓷產品有機物含量低、坯體平均性好、燒結體性能優良、制造成本低。

　　新型陶瓷改陶瓷易碎的舊形象，既堅且韌，有些新型陶瓷則有著很好的彈性，可以制作成陶瓷彈簧。近年來還發現一些陶瓷具有超塑性，斷裂前的應變可達到300％左右，這更是傳統陶瓷所難以想象的。實驗室主任告知我們：“新型陶瓷的應用則更是豐碩多彩。目前新型陶瓷已經成為材料科學與工程方面，異常活躍、極富挑戰的前沿研究領域。”

　　而新型陶瓷則采取人工合成的高純度無機化合物為原料，在嚴厲節制的前提下經成型、燒結和其余處置而制成擁有必定結晶組織的無機材料。它具有一系列優勝的物理、化學和生物等性能，其利用范疇是傳統陶瓷遠遠不能比擬的，這類陶瓷又稱為特種陶瓷或精細陶瓷。

　　該成果的根本特色是不僅僅采用通常的低燒增加劑來下降燒成溫度的措施，而是通過高燒結活性的納米陶瓷先驅體、配合復合燒助劑協同作用，將低溫燒結—掌握顯微結構—材料改性相聯合，設計奇特的材料配方和燒結工藝，達到了低溫燒結與性能改良的雙重目的，解決了鐵氧體材料低溫燒結與高性能難以統籌的技術困難，發展出了三大類新型高性能低溫燒結鐵氧體材料系統，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，通過發展格林函數理論及微擾方式（多重散射理論），本實驗室研究職員較系統地對陶瓷基復合材料的顯微結構與性能（包含線性、非線性、耦合及非線性耦合性能）之間關系進行了系列理論模仿，構成了描寫及猜測材料顯微結構─性能定量關聯的基礎理論框架：顆粒多重散射理論。特殊是在這個框架中，建破了信息功能陶瓷材料的多場耦合效應新理論。該名目重要成果失掉了2005年度國家天然迷信獎二等獎。

　　有些新型陶瓷則有著很好的彈性，可以制造成陶瓷彈簧。近年來還發明一些陶瓷具有超塑性，斷裂前的應變可到達300％左右，這更是傳統陶瓷所難以設想的。新型陶瓷的運用則更是豐盛多彩。目前新型陶瓷已經成為材料科學與工程方面，無比活潑、極富挑釁的前沿研究領域。

　　在該項目研究進程中，研制成功了國際上第一臺膠態注射成型機，并已成功能于多種高技術陶瓷產品的開發和生產。該項目標研究成果中已經獲授權的中國發明專利有14項、獲受權的適用新型專利有2項。該項目的研究獲得了2005年國家技術發明二等獎。

　　在信息功能陶瓷材料及器件的研討上，咱們繚繞高機能信息功效陶瓷致密化新技巧與把持原理，低溫燒結和集成技術，高性能鐵性陶瓷及薄膜的組成—構造—功能關系、設計實踐跟調控，新型信息功能陶瓷資料系統進行了摸索研究，對相干元器件進行了技術開發。

　　面向電感類元件片式化和集成化工藝的中心技術問題，在國度863打算的支撐下我們對低溫燒結鐵氧體材料進行了體系的研究，提出并發展了新鮮的軟磁鐵氧體陶瓷低溫燒結技術路線，這項研究的成果取得了2005年度國家技術發現二等獎。

　　起源：《科技日報》2007-11-14

　　我們應用陶瓷膠態成型新工藝結果樹立了陶瓷膠態（打針）成型中試基地，研制勝利存在自主常識產權的工藝設備，開發了造紙機全陶瓷脫水元件、高功率金紅石陶瓷電容器、超大功率新型復合陶瓷臭氧產生器薄壁管、高性能陶瓷系列微珠等產品。

　　潘老師：是的，日常生活里用到陶瓷的處所良多,清華大學培訓，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陶瓷，傳統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，那實驗室研究的新型陶瓷和日常生活里的陶瓷有什么差別呢？

　　在高性能結構陶瓷及其復合材料的研究上，我們主要圍繞高性能陶瓷的結構與組分設計理論、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理的研究，極其環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，無傳染、近凈尺寸陶瓷成型技術，新型耐高溫、高強度、高韌性，耐腐化、耐磨損陶瓷材料及其部件的成型與燒結制備技術，耐高溫低導熱陶瓷材料及其熱障涂層，透明陶瓷材料及其制備技術等方面發展研究工作。

　■編者按

　　在人們的印象中，陶瓷是一種堅硬但易碎的物體，缺乏韌性，缺乏塑性。當我們的記者走進新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室，卻發現了陶瓷的“另一面”。

　　近年來，依據常壓燒結技術及缺點化學原理，我們研制出細晶、高介、抗還原BaTiO3基陶瓷，為新一代高性能賤金屬內電極多層陶瓷電容器薄層化、微型化供給了要害材料技術，在新型賤金屬內電極片式多層陶瓷電容器領域領有了多項創造專利成果。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現工業化，這一具備自主知識產權的翻新性成果在國家有關部委及國家863規劃的支持下，在西安建立了片式壓電變壓器出產基地。目前該基地年產值過億元，對聲援西部經濟建設施展了主要作用。

　　記者：哦，本來新型陶瓷有著這些巧妙的功能，那新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室主要研究些什么呢？

　　潘偉：我們實驗室主要集中在五個方面開展研究工作，一是信息功能陶瓷材料研究，即古代信息通訊技術用微型（片式）電子元器件材料與技術研究；二是高性能結構陶瓷研究，即刻薄環境及精細機械部件用陶瓷材料及加工制作技術；三是陶瓷材料設計與微加工研究，即陶瓷新材料、新結構的設計和陶瓷元器件的微加工技術研究；四是功能復合陶瓷材料研究，即新型陶瓷基復合材料及設計理論；五是能源與環境材料研究，即新型能源與環境友愛材料及工藝。

　　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。豈非潘偉愛做手工？走近一瞧，才看到最大的一只紙鶴上面寫著對潘偉老師的新年祝愿，題名是全部學生，下面墜著的每只小紙鶴上都寫著一個名字。看來，潘偉的學生緣還真不錯。

　　日本的企業家和陶瓷科學家為了轉變人們對陶瓷的傳統印象，特別把這種高技術陶瓷改制成剪刀和水果刀作為禮品，贈予給公司、企業的客人，稱之為永不卷刃、永不生銹、永不磨損的刀具。

　　記者：據我們所知，實驗室在重視基本研究的同時，也非常注重科技成果轉化及產業化工作，而且在這方面也取得了可觀的社會效益和經濟效益。

　　記者：環繞上述研究范疇，試驗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且韌，一改陶瓷易碎的舊形象。例如，相變增韌氧化鋯陶瓷就十分堅韌，能夠制備陶瓷機械零部件和日用的生果刀等。

記者：唐婷 陳瑜
主任：潘偉
時光：2007年11月9日
地點：清華大學逸夫樓

　　潘偉：是這樣的。

　　冬日暖暖的午后，記者二人走進了清華校園，途徑兩旁的銀杏葉子在陽光的照射下顯得分內的透明、澄黃。在迷宮似的逸夫樓里，記者幾經周折才找到了新型陶瓷與精致工藝國家重點實驗室主任潘偉的辦公室。

　　我們在河北邯鄲高新技術產業開發區建立陶瓷膠態注射成型成果轉化和范圍化生產基地，占地166畝，現已建成近萬平方米的生產車間和年產5000噸陶瓷微珠生產線，預計實現年產值2億元，利稅5000—6000萬元。還以該技術為核心成立了邯鄲市進步陶瓷工程技術研究院，整體晉升和改革邯鄲市的傳統產業結構。

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