新興行業(yè)的發(fā)展對材料也會提出新的要求及帶來新的機(jī)會,先進(jìn)陶瓷作為新材料的一個重要組成部分,其在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著愈來愈重的作用。本文將對先進(jìn)陶瓷材料的幾個熱點(diǎn)方向進(jìn)行小小的整理。
一、高端陶瓷粉體
原料、配方是制備先進(jìn)陶瓷主要的核心技術(shù)之一,也是眾多先進(jìn)陶瓷制品之間品質(zhì)差異的重要原因。
目前,國內(nèi)中低端粉體基本能夠自給自足,但許多高端粉體還是需要大量進(jìn)口,在粉體圈運(yùn)營多年過程中,用戶反應(yīng)了一個重要的信息:我們選用進(jìn)口粉體的一個重要因素是“品質(zhì)穩(wěn)定”。許多進(jìn)口陶瓷原料粉體的共同特征之一是有著極為穩(wěn)定的工藝參數(shù),可以讓下游用粉更方便,陶瓷制品品質(zhì)的一致性更強(qiáng)。除了一致性之外,低溫?zé)Y(jié)的陶瓷粉體材料也是國產(chǎn)粉體“難產(chǎn)”的物料之一,看似類似的氧化鋯、氧化鋁粉進(jìn)口的往往燒結(jié)溫度還是更低,因此高端陶瓷制品用戶往往不計成本的選用進(jìn)口粉體。舉個很明顯的例子,國內(nèi)做氮化硅粉的很多,做氮化硅軸承材料的也不少,但為了做出上乘品質(zhì)的氮化硅滾珠,特陶廠家往往會選用進(jìn)口的粉體來生產(chǎn)。
在工業(yè)界,低配的產(chǎn)品總是容易被模仿,因此能走高端路線的話,應(yīng)是一個不錯的選擇,對于粉體材料而言,也是同樣的道理的。此外,預(yù)計國內(nèi)材料的內(nèi)循環(huán)模式還要持續(xù)一段時間,會對高端陶瓷粉體的制備技術(shù)創(chuàng)新及發(fā)展有刺激作用么。
圖:氮化硅粉體大神宇部的Product List
二、電子陶瓷
陶瓷材料具有的極為寬廣的電氣特性,從絕緣體,到半導(dǎo)體,導(dǎo)體、甚至超導(dǎo)體的性能,陶瓷材料如此的“天賦異稟”,電子工業(yè)被大量應(yīng)用。現(xiàn)在是信息技術(shù)的時代未來更加是信息技術(shù)的時代,電子工業(yè)前景必須是得被看好的。信息化、電子消費(fèi)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對電子陶瓷的需求自然水漲船高,全球市場容量超四百億美元。
電子陶瓷是應(yīng)用于電子技術(shù)中的各種陶瓷,也就是在電子工業(yè)中用于制造電子元件和器件的陶瓷材料,一般分為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷(電功能為主)。其中的結(jié)構(gòu)陶瓷指的是制造電子元件、器件、部件和電路中的基體、外殼、固定件和絕緣零件等陶瓷材料,又稱裝置瓷,大致可分為:電真空瓷、電阻基體瓷和絕緣零件,而功能陶瓷則是用于制造電容器、電阻器、電感器、換能器、濾波器、傳感器等,在電路中起一種或多種作用的陶瓷材料,可分為電容器瓷、鐵電瓷、壓電瓷、半導(dǎo)體瓷和磁性瓷等。
除了基礎(chǔ)的電子技術(shù)需求的各種陶瓷材料,近期電子材料的焦點(diǎn),主要在于5G陶瓷濾波器,高頻通訊用電子陶瓷材料,超微小電子器件用電子材料,大功率器件用導(dǎo)熱陶瓷材料等。
圖:小型化及高頻化催生的各種電子陶瓷材料發(fā)展
三、生物醫(yī)用陶瓷
生物陶瓷(Bioceramics)是指用作特定的生物或生理功能的一類陶瓷材料,即直接用于人體或與人體直接相關(guān)的生物、醫(yī)用、生物化學(xué)等的陶瓷材料。需具有良好的生物相容性和穩(wěn)定的物化性質(zhì)等,目前被廣泛應(yīng)用于骨科、牙科、整形外科、口腔外科、心血管外科、眼外科等方面。
圖:生物陶瓷應(yīng)用之一
生物醫(yī)用材料目前已成為各國科學(xué)家競相研究和開發(fā)的熱點(diǎn),國內(nèi)生物醫(yī)學(xué)材料和制品70~80%依賴進(jìn)口,并基本屬于仿制,我國的生物醫(yī)用材料在全球的市場份額只占約2%,產(chǎn)品技術(shù)水平大多處于初級階段。伴隨社會人口老齡化,當(dāng)前我國預(yù)計需要人工關(guān)節(jié)80萬套/年、血管支架160萬個/年、眼內(nèi)人工晶體140萬個/年(數(shù)據(jù)有點(diǎn)老,僅供參考,有想法的大佬請在文末留言),對生物陶瓷材料需求將大幅增加。
醫(yī)療行業(yè)向來與暴利掛鉤,但與此同時,技術(shù)門檻及資金實(shí)力要求也是極高,因此這個行業(yè)的巨頭也是一直處于“一直被模仿從來沒有被超越的”位置。
四、能源及節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域
隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、能源需求迅速增加,工業(yè)及生活廢棄物巨量產(chǎn)生,能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為國際社會日益關(guān)心的重大問題。在能源匱乏和環(huán)境惡化日益嚴(yán)重的情況下,先進(jìn)、高效節(jié)能環(huán)保技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的節(jié)能蓄熱式熱力垃圾焚燒爐(RTO)和冶煉行業(yè)節(jié)能蓄熱室用蜂窩陶瓷、熱氣體凈化領(lǐng)域和水處理領(lǐng)域用的陶瓷膜及裝備、特高壓交流輸電技術(shù)與裝備用的系列超/特高壓懸式瓷絕緣子、蓄熱換熱用的碳化硅陶瓷部件、光伏產(chǎn)業(yè)用系列陶瓷制品都將會獲得難得的發(fā)展契機(jī)。
此外,隨著汽車尾氣污染排放控制的要求不斷提高,多孔陶瓷材料在汽車尾氣控制器載體的應(yīng)用也備受關(guān)注。
圖:堇青石DPF(柴油顆粒過濾器)
五、高端設(shè)備結(jié)構(gòu)件
在粉體材料制備領(lǐng)域,高純超細(xì)的粉體原料需求,催生了許多先進(jìn)陶瓷材料,例如氮化硅、氧化鋯、碳化硅、塞隆陶瓷、氧化鋁等結(jié)構(gòu)件的需求。耐腐蝕,低磨損的陶瓷材料,目前在砂磨機(jī)缸體、研磨棒銷及研磨介質(zhì)、氣流粉碎機(jī)、輸送管道內(nèi)襯等都有應(yīng)用。
圖:無壓燒結(jié)氮化硅研磨桶
來源:濰坊六合
六、航天軍工
這一領(lǐng)域應(yīng)用主要涉及到直升機(jī)用防彈裝甲陶瓷、陶瓷避彈衣、飛機(jī)剎車盤材料、衛(wèi)星電池用陶瓷隔膜材料、紅外隱身/偽裝涂料、陶瓷軸承、導(dǎo)彈用陶瓷天線罩材料等。目前在航空航天中的應(yīng)用研究主要集中在火箭噴嘴的耐熱材料,太空飛船的隔熱瓦,復(fù)合工程陶瓷材料以及宇宙飛船的觀察窗涂層等,尤其是對具有輕質(zhì)耐熱耐燒蝕高熔點(diǎn)高強(qiáng)度的陶瓷纖維的研制開發(fā)較為關(guān)注。
圖:碳化硼一體防彈板
如上僅僅是先進(jìn)陶瓷材料應(yīng)用汪洋大海中的小小一部分,如有你覺得有更好的更熱的領(lǐng)域歡迎留言分享呢。
編輯:Alpha
作者:粉體圈
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