本世纪二三十年代以来,由于科学的高速发展,对传统陶瓷提出了新的挑战。如电力的普及与大规模的应用,需要使用大量强度很高、绝缘性能很好的绝缘子;电子通信技术的发展迫切需要在高频下绝缘性能良好的陶瓷材料;特别是在第二次世界大战期间,为了解决用于制作高质量电容器的天然云母的匮乏,希望能够用介电常数高的陶瓷来代替天然云母。现实的需要推动了对陶瓷材料进行广泛而深入的研究。人们发现,虽然陶瓷中的玻璃相,使陶变得坚硬、致密,但是,也正是陶瓷中的玻璃相,妨碍了陶瓷强度的进一步提高。同时,玻璃相也是陶瓷绝缘性能,特别是高频绝缘性能不好的根源。于是,在传统陶瓷的基础上,一些强度高、性能好的材料不断涌现,它们的玻璃相含量都比传统陶瓷低。目前,由于陶瓷制备工艺的不断进步,特别是对陶瓷烧结过程、显微结构进行研究的结果表明,制备出玻璃相含量非常低,甚至几乎不含玻璃相的,由许多微小晶粒结合而成的结晶陶瓷是可能的。这种材料的各种性能有可能与相应单晶体的性能相近。

现在,许多高性能陶瓷,几乎都是不含有玻璃相的结晶态陶瓷。为了有别于传统陶瓷,人们称之为先进陶瓷或高技术陶瓷;有时,也称之为精细陶瓷,取其显微结构、制备技术都非常精细之意;也有人称其为工程陶瓷,取其主要应用在工程技术方面之意。

从传统陶瓷到先进陶瓷,是陶瓷发展史的第二次重大飞跃。这一过程始于本世纪四五十年代,并且还在不断的发展。当然,传统陶瓷和先进陶瓷之间并无绝对的界线,然而二者在原材料、制备工艺、显微结构等多方面确有相当的差别。但无论从材料本身的性能,或者是材料所采用的制备技术来看,先进陶瓷已经成为陶瓷科学和材料科学与工程方面,非常活跃、极富挑战的前沿研究领域。

先进陶瓷,无论从材料的性能,还是从材料的制备工艺技术来看,都已经和人们对陶瓷的印象有很大的不同。在许多人的印象中,陶瓷是一种坚硬但易碎的物体,缺乏韧性,缺乏塑性。说到陶瓷的生产,便马上想到了“泥巴”和满是粉尘的车间。而许多先进陶瓷则是既坚且韧,一改陶瓷易碎的旧形象。例如,60 年代后期发展起来的增韧氧化锆瓷就非常坚韧,不仅摔在地上不会碎裂,有人还把增韧氧化锆球放在铁砧上用铁锤用力敲打,竟然难以敲碎。日本的企业家和陶瓷科学家为了改变人们对先进陶瓷的传统印象,特别把这种高技术陶瓷改制成剪刀和水果刀作为礼品,赠送给公司、企业的客人,甚至作为商品在市场上以低于成本价格销售,称之为永不卷刃、永不生锈、永不磨损的刀具,一改人们的印象,赢得了民众和社会舆论对发展先进陶瓷的支持,取得了戏剧性的宣传效果。而这种陶瓷剪刀和水果刀全部在市场上站住了脚跟,并且逐步变得有利可图了。有的先进陶瓷有很好的弹性,可以制作成陶瓷弹簧。近年来还发现一些陶瓷具有超塑性,断裂前的应变可达到 300%左右,这更是传统陶瓷所难以想象的。至于先进陶瓷的性能则更是丰富多彩。

60 年代以来,先进陶瓷在材料和制备技术两方面的研究都取得了很大的进展和成就。值得一提的是,在陶瓷发展进程中正面临着第三次飞跃:从先进陶瓷发展到纳米陶瓷。科学家们预期在本世纪最后 10 年和下世纪初,陶瓷科学将在这一方面取得重大突破。

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