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納米陶瓷

時間:2015-07-16
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  利用納米技術開發的納米陶瓷材料是利用納米粉體對現有陶瓷進行改性,通過往陶瓷中加入或生成納米級顆粒、晶須、晶片纖維等,使晶粒、晶界以及他們之間的結合都達到納米水平,使材料的強度、韌性和超塑性大幅度提高。它克服了工程陶瓷的許多不足,并對材料的力學、電學、熱學、磁光學等性能產生重要影響,為代替工程陶瓷的應用開拓了新領域。

納米陶瓷技術

  納米陶瓷技術是指使用納米類的粉體對陶瓷進行一定的改進,將納米顆粒、晶片質纖維等加入陶瓷中,使它們相互結合并達到納米水平,至此,陶瓷的強度、超塑性都得到了很大的提高。不僅克服了結構陶瓷的不足,而且對于材料力學、電磁學、熱學等都有很大的啟示。

  納米類的技術是當今的研究領域中最新、最具有發展潛力的技術,研究并利用這種技術將會對我們未來的生活產生重大的影響。納米應用于陶瓷當中,也是一個突破性的創新,將會為陶瓷業帶來新的發展機會。近年來,納米陶瓷技術已經取得了很大的進步,它應用在了諸多領域之中,比如汽車軸承、發動機部件等。由于它在很多苛刻的條件下(高溫、強度腐蝕)都能夠使用,所以比其他的材料有更加寬廣的應用前景。

納米陶瓷的應用

  刀具

  傳統的刀具使用的是鋼鐵材料制成,在使用的過程中難免會發生卷刃的現象,而使用納米陶瓷制成的刀具則不會有這種問題。因為使用了納米陶瓷的緣故,這種納米陶瓷刀具,有著比鋼鐵刀具更為強勁的硬度,即使是用鐵錘大力敲打,也不會產生絲毫的變形。如今應用了納米陶瓷的刀具已經進入了我們的生活中,幾乎是一切要用到刀具的領域都迎來了技術革命。像手術刀、切刀、砍刀、野戰刀、螺絲刀等領域都已經出現了納米陶瓷刀具。

  航天飛機外殼

  眾所周知,地球有著大氣層,保護著人類免受陽光的直接照射,也承擔著大氣循環的作用。從太空進入地球的物體在進入大氣層時,都會與空氣產生劇烈的摩擦,一些“不懷好意”的隕石就會在這種劇烈高溫的摩擦下消失殆盡。這是地球的保護機制,然而可以反復使用的航天飛機卻不會被燃燒殆盡,因為它的外殼上使用了一層隔熱瓷瓦。這同樣是采用了納米陶瓷技術的產物,納米陶瓷有著堅固且耐高溫的特性,能夠保護航天飛機免受與空氣摩擦而產生的劇烈高溫的侵蝕。

納米陶瓷特性

  首先是,納米陶瓷的硬度比普通陶瓷高。科學家們在研究應用納米技術過程中,通過科學實驗證明,納米陶瓷在較低溫度下燒結就可以使陶瓷的致密性得到優化。也就是說,陶瓷加入納米粉體在燒結后陶瓷的硬度已經得到了提升

  其次是,納米陶瓷的韌性優于普通陶瓷。在陶瓷中加入納米粉體,納米粉體在陶瓷內部結合,這樣就降低了陶瓷內部的孔隙率。而陶瓷的孔隙率直接決定了陶瓷的脆性和韌性,孔隙率降低,陶瓷的脆性就會下降,而韌性也就隨之升高。

  還有就是,納米陶瓷的低溫延展性遠遠高于普通陶瓷。陶瓷之所以不能被廣泛應用在類工業中,最主要的原因就是其脆性高,極易被損壞。而科學研究表明,采用納米技術,在陶瓷材料中加入納米粉體,就可以使得陶瓷擁有一定的延展性。

納米陶瓷的制備方法

  步驟一:納米粉體的制備。納米粉體的制備是納米陶瓷制作中最重要的一步,在某種程度上可以說,納米粉體決定著納米陶瓷燒結后的質量好壞。目前,納米粉體制備方法主要有兩種,一種是氣相合成法,這種方法包含有化學氣相合成法、高溫裂解法和霧轉化法。這是一種極為實用的納米粉體制備方法。通過這種方法可以制備納米氧化物粉體,也可以制備米非氧化物粉體,氣相合成法最大的優點就是制備的納米粉體有很高的純凈性,燒結后的納米陶瓷表面純度極高。一種是凝聚相合成法,這種方法主要應用在制備復合氧化物納米陶瓷材料中。

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