新型陶瓷材料在性能上有其独特的优越性。在热和
机械性能方面,有耐高温、隔热、高硬度、
耐磨耗等;在电性能方面有
绝缘性、
压电性、半导体性、磁性等;在化学方面有催化、耐腐蚀、吸附等功能;在生物方面,具有一定生物相容性能,可作为生物结构材料等。但也有它的缺点,如脆性。因此
研究开发新型
功能陶瓷是
材料科学中的一个重要领域。
属于
新型材料的一种。
传统陶瓷主要采用天然的岩石、矿物、粘土等材料做原料。而新型陶瓷则采用人工合成的高纯度
无机化合物为原料,在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理而制成具有微细结晶组织的
无机材料。它具有一系列优越的物理、化学和生物性能,其
应用范围是传统陶瓷远远不能相比的,这类陶瓷又称为
特种陶瓷或
精细陶瓷。
可分为:高温陶瓷、超硬质陶瓷、高韧陶瓷、
半导体陶瓷。
电解质陶瓷、
磁性陶瓷、
导电性陶瓷等。随着成分、结构和工艺的不断改进,新型陶瓷层出不穷。
在
工程结构上使用的陶瓷称为
工程陶瓷,它主要在高温下使用,也称高温
结构陶瓷。这类陶瓷以
氧化铝为主要原料,具有在高温下强度高、硬度大、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损、耐烧蚀等优点,在空气中可以耐受1980℃的高温,是
空间技术、
军事技术、
原子能、业及
化工设备等领域中的重要材料。工程陶瓷有许多种类,但世界上研究最多,认为最有发展前途的是
氯化硅、
碳化硅和增韧氧化物三类材料。
压电陶瓷是一种能将压力转变为电能的
功能陶瓷,哪怕是像声波震动产生的微小的压力也能够使它们发生形变,从而使陶瓷表面带电。用压电陶瓷柱代替普通火石制成的气体
电子打火机,能够连续打火几万次。
透明陶瓷的主要成分有
氧化镁、
氧化钙、
氟化钙等。透明陶瓷不但能透过光线,还具有很高的
机械强度和硬度。透明陶瓷是一种很好的透明防弹材料,还可以用来制造车床上的高速
切削刀、
喷气发动机的零件和坦克
观察窗等,甚至可以代替
不锈钢。
精密陶瓷氮化硅代替
金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高工件温度,从而提高
热效率,降低
燃料消耗,
节约能源,减少发动机的体积和重量,而且又代替了如镍、铬、钠等重要
金属材料,所以,被人们认为是对发动机的一场革命。氮化硅可用多种方法制备,工业上普遍采用高纯硅与
纯氮在1600K反应后获得:
也可用
化学气相沉积法,使SiCl4和
N2在
H2气氛保护下反应,产物Si3N4积在
石墨基体上,形成一层致密的Si3N4层。此法得到的氮化硅纯度较高,其反应如下:
氮化硅、碳化硅等新型陶瓷还可用来制造发动机的叶片、
切削刀具、
机械密封件、轴承、
火箭喷嘴、
炉子管道等,具有非常广泛的用途。
利用陶瓷对声、光、电、磁、热等
物理性能所具有的特殊功能而制造的
陶瓷材料称为
功能陶瓷。功能陶瓷种类繁多,用途各异。例如,根据陶瓷电学性质的差异可制成
导电陶瓷、
半导体陶瓷、
介电陶瓷、
绝缘陶瓷等
电子材料,用于制作
电容器、
电阻器、
电子工业中的高温高频器件,变压器等形形色色的电子零件。
利用陶瓷的光学性能可制造
固体激光材料、
光导纤维、
光储存材料及各种
陶瓷传感器。此外,陶瓷还用作
压电材料、
磁性材料、
基底材料等。总之,新型陶瓷材料几乎遍及现代科技的每一个领域,应用前景十分广阔。