智能手机、液晶电视、电脑、汽车这些产品中都应用了众多尖端的先进技术，而陶瓷在其中同样不可或缺。例如，一部智能手机中使用的微型电子元器件——陶瓷电容器，就有数百上千个之多。但这类陶瓷并不是人们生活中常见的“瓷砖”“瓷碗”，它们是使用高精工艺生产出来的先进陶瓷。

一、先进陶瓷与传统陶瓷的区别

1、原料不同

传统陶瓷以天然矿物为原料，主要是天然硅酸盐矿物，如瓷石、粘土、长石、石英砂等。

先进陶瓷以人工精制合成原料为主，从粘土传统原料扩大到化工原料、合成矿物，甚至是非硅酸盐、非氧化物原料。我们常见的有：氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷等等。

2、成分不同

传统陶瓷的组成由粘土的成分决定，所以不同产地和炉窑的陶瓷有不同的质地。

先进陶瓷的原料是化合物，成分由人工配比决定，其性质的优劣由原料的纯度和工艺决定。

3、加工工艺不同

传统陶瓷经粉碎、磨细、调和、塑形、干燥、锻烧等传统工艺制作而成。以注浆、可塑成型为主，烧结温度一般在1350摄氏度以下，燃料以煤油气为主，无需精确控温。一般不需要加工。

先进陶瓷采用精密控制的先进工艺烧结而成，结构陶瓷需1600摄氏度以上，功能陶瓷需精确控温。多用等静压、注射成型、真空烧结、热压、反应烧结等先进手段。需要切割、打孔、研磨和抛光等加工工艺。

二、先进陶瓷的分类及应用

先进陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷是指能作为工程结构材料使用的陶瓷，具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震等特性。功能陶瓷是具有电、磁、光、热、化学、生物等特性，且具有相互转换功能的一类陶瓷。功能陶瓷在先进陶瓷中约占70%的市场份额，其余为结构陶瓷。

先进陶瓷部分应用如下：

1、电子陶瓷：随着信息化产业、电子消费产业的快速发展，工业用电子产品、消费电子产品将保持快速发展趋势，对电子陶瓷的需求巨大，预计到2020年全球电子陶瓷需求将突破400亿美元。电子陶瓷是先进陶瓷中最成熟的技术产品，占先进陶瓷市场份额的65%。主要用于芯片、电容、集成电路封装、传感器、绝缘体、铁磁体、压电陶瓷、半导体、超导等。主要材料有钛酸钡、氧化锌、钛锆酸铅、铌酸锂、氮化铝、二氧化锆和氧化铝等。

2、生物陶瓷

生物陶瓷是指直接作用于人体或者与人体相关的生物、医用、生物化学等的陶瓷材料，广义讲，凡属于生物工程的陶瓷材料统称为生物陶瓷。作为生物陶瓷材料应具备以下功能:代替人体内有病的或损伤的部分,作为人体先天性缺损部分的代用品，有助于人体内组织的恢复。

生物医用材料目前已成为各国科学家竞相研究和开发的热点，国内生物医学材料和制品70%-80%依赖进口，并基本属于仿制，我国的生物医用材料在全球的市场份额仅占2%，产品技术水平大多处于初级阶段。伴随社会人口的老龄化，到2020年，我国将需要人工关节80万套/年、血管支架160万个/年、眼内人工晶体140万个/年，对生物陶瓷材料需求将会大幅增加。

生物陶瓷除用于测量、诊断、治疗外, 主要是作为生物硬组织的代用材料, 可应用在骨科、整形外科、口腔外科、心血管外科、眼科、耳喉鼻科及普通外科等各个方面。

3、纳米陶瓷

近年来纳米陶瓷倍受人们关注。当所选用的原料以及成材后晶粒达到纳米量级时，将为陶瓷材料的制备科学、陶瓷学、陶瓷工艺以及最终的材料性能带来突变，从而开辟陶瓷材料更广泛的用途。

目前纳米陶瓷制备方法有三大类：物理制备法、气相法、湿化学法。制备的纳米陶瓷粉体有：Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂、Si₂N、SiC、BaTiO₃、TiO₂等。纳米陶瓷的研制，带动了一些新的快速烧结设备的开发，如真空烧结工艺、微波烧结工艺和等离子烧结技术(SPS)等。

4、低膨胀陶瓷

热膨胀系数绝对值小于2 ×10⁻⁶ /℃的材料称为低膨胀材料，膨胀系数接近于零的材料为超低膨胀材料。低膨胀陶瓷，特别是零膨胀陶瓷或负膨胀陶瓷，可作为发动机主要部件，航空材料叶片，炉具垫片，电路基片，天文镜坯及天线罩，高温观察窗，精密计量等器件，载体及过滤器，核废料固定化，封接材料等高技术材料。

5、节能环保和新能源领域使用的先进陶瓷

随着经济高速发展、能源需求迅速增加，工业及生活废弃物巨量产生，能源节约和环境保护已经成为国际社会日益关心的重大问题。在能源匮乏和环境恶化日益严重的情况下，先进、高效节能环保技术得以实现的节能蓄热式热力垃圾焚烧炉(RT0)和冶炼行业节能蓄热室用蜂窝陶瓷、热气体净化领域和水处理领域用的陶瓷膜及装备、特高压交流输电技术与装备用的系列超/特高压悬式瓷绝缘子、蓄热换热用的碳化硅陶瓷部件、光伏产业用系列陶瓷制品都将会获得难得的发展契机。

6、航空航天陶瓷

应用主要涉及直升机用防弹装甲陶瓷、飞机刹车盘材料、卫星电池用陶瓷隔膜材料、红外隐身（伪装）涂料、陶瓷轴承、导弹用陶瓷天线罩材料等。目前在航空航天中的应用研究主要集中在火箭喷嘴的耐热材料，太空飞船的隔热瓦，复合工程陶瓷材料以及宇宙飞船的观察窗涂层等，尤其是对具有轻质耐热、耐烧蚀、高熔点高强度的陶瓷纤维的研发极为关注。

三、我国先进陶瓷的研究及应用现状

我国先进陶瓷研究始于上世纪50年代，上世纪70年代以来国内诸多高校和科研院所开始重视先进陶瓷材料研究，并取得了一系列创新性成果。其中，我国创新性的将纤维补强陶瓷基复合材料应用于战略导弹和各类卫星天线窗的保护框上；多元氮陶瓷相图的研究在国际上有较高的影响，多相复合陶瓷概念的提出促成了一大批具有优异综合性能的新材料诞生。

从20世纪80年代开始，经过“六五”“七五”“八五”攻关及“863”“973”“科技支撑”“科技部重大专项”等国家级科研项目的投入和研发，突破了高效发动机中以高温陶瓷为关键零部件的技术难题，由此开展了陶瓷材料的组成设计、晶界工程、气压烧结、热压烧结、热等静压烧结、净尺寸成型等关键技术的研发工作，使得之后我国在高精尖陶瓷制备技术研发和产业化领域取得了巨大发展成果。

进入21世纪后，我国先进陶瓷材料制备技术快速发展，不断打破国外垄断和技术封锁，包括各种烧结技术（如常压烧结、真空烧结、热等静压烧结、气氛压力烧结等）、成型工艺（如陶瓷注射成型、流延成型、凝胶注模成型、挤压成型等）、粉末制备技术（如固相法、化学气相合成法、化学液相法、自蔓延燃烧合成法等），精密加工工艺和陶瓷与金属的封接技术，有部分产品已出口至美国、日本、欧洲等发达国家。

近些年来，我国已经陆续将先进陶瓷应用于传统产业和新兴产业中的诸多领域。目前，我国在某些尖端先进陶瓷的理论研究和实验水平已经达到国际先进水平，且研究领域广泛，几乎涉猎了所有先进陶瓷材料的研究、开发和生产。许多先进陶瓷产品在我国已能大批量生产，产品质量较稳定，并能占领一定的国际市场。

国内从事先进陶瓷研究与开发的高等院校和科研院所已达100多个单位，如清华大学、中科院上海硅酸盐研究所、哈尔滨工业大学、西北工业大学和武汉理工大学等，为企业发展在一定程度上提供了技术支撑。这些单位研制的透明透波陶瓷、激光陶瓷、超高温陶瓷、陶瓷切削刀具、高温陶瓷基复合材料及其他功能陶瓷材料的性能都接近或达到国际先进水平，许多技术和产品已实现产业化。

伴随着我国先进陶瓷材料制备技术的进步和市场的强劲需求，先进陶瓷产业呈现出良好的发展态势，应用领域越来越广阔，不仅在化工冶金、机械制造、电力电子、能源环保等传统工业领域得到广泛应用，而且在我国航天航空、深空探测、现代通讯、消费电子和国防军工等尖端技术领域获得愈来愈多的应用。

小结

目前来看，我国在关键的先进陶瓷材料的开发及产业化方面取得了不小的成绩，与国际先进陶瓷领域领先的国家也拉近了距离，有些材料基本实现了国产替代，但更多的仍徘徊在中低端市场，高端市场仍依赖于进口。总体来看，国内先进陶瓷水平与美国、日本和德国相比还存在一定的差距。主要表现在3个方面：

（1）技术及新产品工程转化极度匮乏

世界上开发了200多种陶瓷材料及2000多种应用产品。虽然我国同样能制备出性能良好的陶瓷材料，但绝大部分仍停留在实验室样品上，有的产品由于成本高及可靠性等问题，市场还不能接受，所以产品的销售额与发达国家相比相差甚远。

（2）高端粉体制备及分散技术远远落后

我国对陶瓷粉料的制备仍未引起足够的重视，多种陶瓷粉料尚无专业化生产企业，许多企业不得不“自产自销”。例如：高纯氧化铝粉，日本企业99.99%氧化铝粉烧结温度只需1300℃，而国内需要到1600℃以上；高纯氮化硅粉仍受到日本UBE和德国H.C.Stark的限制，国内企业在粉料质量上仍存在较大的波动。同时，粉体的高效分散技术也存在较大差距。

（3）制造装备加工技术落后

虽然我国引进了国外先进的工艺装备，像气压烧结炉、热等静压、注射成型机、流延机等来提高我国的技术装备水平，但因投资大，在经济上给企业造成了很大压力，从而限制了先进陶瓷的发展。而国内仿制设备因加工水平差距，可靠性和稳定性暂时无法与国外产品相比。

文章来源： 中国粉体网，中关村硬创空间，明睿陶瓷科技有限公司