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纳米陶瓷
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| (发布日期:2007-3-13 23:01:01) |
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纳米陶瓷是指显微结构具有纳米量级水平的陶瓷材料。
这里，显微结构是指借助于各种显微分析仪器所观察到的材料的内部组织。先进陶瓷的显微结构主要是由许多晶粒组成的多晶体结构。目前绝大部分先进陶瓷的显微结构处于微米量级水平，即晶粒尺寸为 1 ～ 10 μ m ，在 1 cm 3 体积中约有 10 10 个晶粒。纳米陶瓷的显微结构则更加细微，具有纳米量级水平，即晶粒尺寸为 1 ～ 100nm ，在 1cm 3 体积中约有 10 19 个晶粒。由此可知，纳米陶瓷较先进陶瓷其晶粒细小得多。
可别以为这仅仅是数量上的变化，这种显微结构的微细化会引起陶瓷在性能上的质变。在纳米陶瓷中， l cm 3 体积中存在 10 19 个晶粒边界（称为晶界），晶界上的原子占晶体总原子数的 50 ％，它们受到周围原子的相互作用，其排列组态既不同于晶体（晶体内原子规则排列），也不同于非晶态（非晶态如玻璃，其中原子呈短程有序、远程无序的排列），这种新的原子排列组态给纳米陶瓷带来了许多新性能。纳米陶瓷晶粒细化，有助于晶间的滑移，从而导致了超塑性；也因为晶粒细化，材料中的气孔和其他缺陷尺寸减小，可获得少缺陷甚至无缺陷的陶瓷，其力学性能大幅度地得到提高。总之，纳米陶瓷使陶瓷的原有性能得到很大的改善，以致在性能上发生突变，甚至出现新的性能或功能。
要获得纳米陶瓷，科学家需要制备相应的甚至更细的陶瓷粉末，寻求新的粉料制备方法，探索成型和烧结新工艺等。总之，需要进行大量艰苦、细致的攻关，才能实现陶瓷发展中的这第三次飞跃。
目前在陶瓷显微结构微细化方面，人们已经取得了一些研究成果。例如，晶粒非常细小的氧化锆陶瓷的力学性能得到了改善，亚微米晶粒的钛酸钡陶瓷的电学性能已有大幅度提高。预计在不久的将来研制纳米陶瓷方面会取得重大突破。
信息来源：纳米陶瓷
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