功能陶瓷材料主要是指具有優良的電學、光學，熱學、聲學，磁學、生物學、力學、化學和超硬等諸多特性，廣泛應用于電子與光電子信息、微電子技術、傳感與自動化技術、生物醫學、能源、環境保護、國防工業、醫療衛生保健、航空航天、機械制造與加工、農業、計算機等高新技術領域，發揮重要作用的新型陶瓷材料。在科學技術高速發展的今天，需要更多新型陶瓷材料來適應這種日新月異的高科技騰飛情況。

功能陶瓷材料從傳統的塊體裁料，發展到納米粉體、納米管材、纖維材料和薄膜材料等及其應用，主要包括：電介質陶瓷、 電子結構陶瓷、半導體陶瓷、導電陶瓷、超導陶瓷、壓電陶瓷、磁性陶瓷、生物醫學陶瓷、工程結構陶瓷、超硬陶瓷、陶瓷基復合材料、陶瓷膜材料、陶瓷纖維材料、梯度陶瓷材料、納米陶瓷材料等。這些新型功能陶瓷材料的研制、開發、生產和應用無疑在國內外經濟和高新技術的發展中起到關鍵的作用。

一、結構陶瓷

這類陶瓷材料主要用來制造裝置零部件、 小電容量的電容器、絕緣子、電感線岡骨架、電子管插座、電阻基體、電真空器件和集成電路基片等。根據具體的應用要求，這些陶瓷材料應具有不同的特性。

①制造一般的裝置零部件和電感線圈骨架等應用時，要求陶瓷材料的絕緣性能好、介質損耗小，機械強度高、具有一定的散熱性能等。這類應用的代表性陶瓷材料有氧化鋁陶瓷和滑石陶瓷。

②制造電阻基體時，要求陶瓷材料可在較高溫度下工作，絕緣性能好，致密，氣孔率低，可精確地進行磨加工、拋光和保證一定的加工精度，能與碳膜和金屬膜等電阻膜形成牢固結合，且不發生化學反應。這類應用的代表性陶瓷材料有低堿陶瓷、長石陶瓷等。

③制造電真空器件和集成電路基片等時，要求陶瓷材料具有良好的氣密性和致密度、絕緣性能好、高溫性能穩定、導熱性能好、耐化學腐蝕性好、機械強度高、與金屬形成良好的封接等。代表性陶瓷材料有剛玉陶瓷、氧化鈹陶瓷、氮化硼陶瓷和氮化鋁陶瓷等。

陶瓷結構件

二、電容器介質陶瓷 

這類陶瓷材料主要用來制造各種條件下應用的電容器，根據國家標準規定分為Ⅰ類電容器陶瓷介質、Ⅱ類電容器陶瓷介質和Ⅲ類電容器陶瓷介質。

Ⅰ類電容器陶瓷介質主要用來制造高頻陶瓷電容器。根據陶瓷材料的性能和應用要求，可具體分為以下兩種類型。

①高頻穩定型電容器陶瓷介質。主要用來制造用于精密電子儀器等用的陶瓷電容器，這種電容器陶瓷介質的電容量溫度系數小。

② 熱補償型電容器陶瓷介質。主要用來制造用于高頻振蕩回路等高頻電路用的陶瓷電容器，這種電容器陶瓷介質具有較大的負電容溫度系數。

Ⅰ類電容器陶瓷介質的代表性陶瓷材料有金紅石陶瓷、鈦酸鈣陶瓷、鈣鈦硅陶瓷等。

Ⅱ類電容器陶瓷介質主要用來制造電子線路中的旁路、耩合電路、低頻及其他對電容量溫度穩定性和介質損耗要求不高的電容器。要求這類陶瓷材料具有大的介電系數，介電系數與電場的關系為非線性。

Ⅲ類電容器陶瓷介質又稱為半導體陶瓷介質。主要用來制造用于較低電壓下工作的大電容量、小體積的電容器。要求這類電容器陶瓷介質具有介質層極薄、 介電系數大、介電系數的溫度變化小等性能。根據其結構特點分為以下三種。

①表面層型。是指在半導體陶瓷的表面經過氧化處理形成極薄的絕緣層作為介質的半導體陶瓷介質。

②阻擋層型。是利用半導體陶瓷的表面與電極形成的接觸勢壘薄層作為介質的半導體陶瓷介質。

③晶界層型。是利用半導體陶瓷中的半導體晶粒間的絕緣晶界層作為介質的半導體陶瓷介質。由于這種半導體陶瓷的半導體晶粒與極薄的絕緣晶界層相比，可認為半導體晶粒為電極，極薄的絕緣晶界層為介質，這種半導體陶瓷電容器可等效為很多小電容器的并聯和串聯。

由于三種介質為極薄的表面絕緣薄層、極薄的接觸勢壘層和極薄的絕緣晶界層，因此這類陶瓷電容器的介電系數非常大。

鈦酸鋇陶瓷

三、壓電陶瓷

這類陶瓷材料具有良好的機械能與電能之間的轉換等性能，主要用來制造各種壓電陶瓷換能器、微位移元器件、揚聲器等電聲器件、濾波器等頻率元器件等。

四、半導體陶瓷

半導體陶瓷除可用來制造山類半導體陶瓷電容器外，還可用來制造各種敏感元器件、傳感器等。如用來制造熱敏電阻、壓敏電阻、光敏電阻、濕敏電阻、氣敏電阻、紅外敏電阻、光電池等很多對外界不同因素敏感的元器件，用于電子線路中進行信息采集和自動控制、過電流保護、過熱保護、節能降耗等很多設備和儀器中。這些敏感陶瓷材料具有隨外界相應條件和因素變化而發生電阻、電容和形變等的變化，使應用過程中的電信號、磁信號、溫度和應力等發生相應變化的性能，所以用途非常廣泛。代表性陶瓷材料有鈦酸鋇半導體PTC熱敏電阻陶瓷和氧化鋅壓敏陶瓷等。

氧化鋅壓敏電阻

五、導電陶瓷

導電陶瓷主要用來制造各種大功率的電阻器、顯示器件、微波衰減器、夜視儀等。這種陶瓷材料的電阻率非常小。代表性陶瓷材料有二氧化錫導電陶瓷等。

六、超導陶瓷

超導陶瓷主要用來制造超導量子干涉計、磁通變換器、超導計算機、混頻器、高溫超導無源和有源微波器件、超導電纜、超導同步發電機、超導磁能存儲系統、超導電磁推進系統、超導磁懸浮裝置等。

七、磁性陶瓷

磁性陶瓷材料主要用來制造多路通信用電感器、濾波器、磁性天線、記錄磁頭、磁芯以及雷達、通信、導航、遙測、遛控等電 子設備中的各種微波器件，各種電子計算機的磁性存儲器磁芯等。鐵氧體材料分為軟磁、硬磁、旋磁、矩磁和壓磁等五類。這種陶瓷材料具有良好的磁導率、壓磁楊合 系數、品質因數、損耗角正切等性能。

磁性陶瓷

八、生物陶瓷

生物陶瓷材料具有良好的生物功能性、生物相容性和機械強度等特性。主要用來制造人工牙齒、人造關節等人工器官和人體硬組織的修復替換等。這種材料不會對人體組織、生理、生化產生不良影響。代表性陶瓷材料有羥基磷灰石、磷酸鈣陶瓷、玻璃陶瓷、生物活性陶瓷和碳材料等。

九、超硬陶瓷 

超硬陶瓷材料具有高的硬度、良好的機械強度和溫度特性等。主要用來制造磨料、磨具、刀具、各種精密機械、手表、裝飾材料等需要高硬度材料的應用領域。代表性陶瓷材料有金剛石、碳化硅陶瓷、氧化鋁陶瓷、氮化硼陶瓷、氮化鈦陶瓷等。

碳化硅陶瓷

我國功能陶瓷工業生產的產品，主要用于電子信息工業方面的整機中，有的產品是關鍵的元器件。例如，一塊集成電路工作的穩定性和壽命，很大程度上取決于基片的性能；一個自動控制系統的精度和靈敏度等主要指標，取決于傳感器的性能，而很多傳感器的性能取決于敏感陶瓷元器件的性能；大型計算機的運算速度主要取決于磁性陶瓷或鐵電陶瓷薄膜等記憶元件。目前形成大批量生產的功能陶瓷主要有高頻絕緣陶瓷、電阻陶瓷基體、陶瓷電容器、電真空陶瓷、鐵電陶瓷、壓電陶瓷及元器件、磁性陶瓷及元器件、半導體陶瓷和各種敏感元件及傳感器、導電陶瓷及元器件、超導電陶瓷及元器件、光電陶瓷及元器件、生物陶瓷及其零部件、環境保護用陶瓷和超硬陶瓷及其零部件等。

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