当前功能陶瓷发展动向3

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1、3当前功能陶瓷发展动向祝炳和　　赵梅瑜(中国科学院上海硅酸盐研究所,上海200050)摘　要　　简要介绍了功能陶瓷包括电容介质、陶瓷封装、压电瓷、透明铁电陶瓷、铁电薄膜、变阻器、热敏电阻、超导瓷及传感器瓷的最近进展,讨论了陶瓷学和固体物理以及工艺之间的相互作用和渗透,它们将对功能陶瓷的未来发展产生深远的影响.关键词　　功能陶瓷AbstractRecentadvancesinfunctionceramics,includingdielectrics,ceramicpacking,piezoelectriccer

2、amics,transparentferroelectricceramics,ferroelectricfilm,varistorsandthermistors,superconductingceramics,andsensorceramicsarebrieflyreviewed.Themutualinteractionbetweenceramicscience,solidstatephysicsandtechnologyarediscussed.Thisfieldoffersanenormouspotent

3、ialtomeetthechallengesofthefuture.Keywordfunctionceramics电信号转变为振动,做成蜂鸣器,配上电路可以成为电子乐器.利用压电驱动器把电信号转化1　概述[1,2]为机械动作,例如织布本来为全机械动作,噪声大,速度低,用压电驱动器使织布噪音降低,速人们概念中陶瓷是厨房中的砂锅和碗,用度也快.多数陶瓷为良好绝缘体,但今天人们已它来烹调或盛物.然而功能陶瓷的作用就全然做出超导瓷,在某一温度(临界温度)下电阻为零,比铜导线更导电,它对电力输送有很大好不同.例如,航天

4、技术中就用到压电陶瓷做的陀处.螺或加速度器,作为导航用;计算机在运算过程先进陶瓷按性质分为两类:功能陶瓷及结中遇到停电,数据将消失,而功能陶瓷做的存储构陶瓷.通常把具有电、光、磁、弹性及部分化学器的信息则不易失除,不用电源可永久存储;相功能的多晶无机固体材料称为功能陶瓷,而把变是常见的物理现象,一种功能陶瓷发热体材具有机械、热及部分化学功能的陶瓷称为结构料,室温时为半导体,通电后立即升温到相变温陶瓷.功能陶瓷和结构陶瓷的产值比约为3∶1.度Tc,电阻突然升高几个数量级,这种电阻突世界功能陶瓷的产值约70—80

5、亿美元,按品种升现象可用于做自控温恒温发热体,且随环境及产值百分率分以下几种:电容器21%,磁性温度的低或高,可调节热量大小,即“按需供瓷18%,IC封装15—16%,压电瓷1114%,热热”,已用于做热风机或干衣机.过去人们把陶敏电阻516%,传感元件511%,基片214%,变瓷看成不大变化的石头,古代瓷片放几千年无阻器119%.上列元件主要用于以下行业:计算甚变化.但功能陶瓷在外电场作用下,内部会产机、通信、电视、广播、家用电器、空间技术、自动生相应的变化,即功能过程.例如铁电瓷中的电化、汽车及医疗等.畴

6、,会在外电场的“指挥”下排齐,电场方向变近几年功能陶瓷有以下几方面发展趋向:化,畴的方向也迅速跟随变化.通过显微镜,人(1)微电子技术推动下的微型化(薄片化)和高们可以看到这种动态变化过程.类似的原理可构成换能器,通过它能量可以转换.例如机械能31996年1月8日收到初稿,1996年3月21日收到修改转变为电能(电火花)就是压电引火,也可以从稿.·718·物理速度化;(2)在安全和环保工作的促进下,发展MLC方面,有较大进展.近年来卫星通信、移动传感器和多孔瓷;(3)重视材料复合技术(倾斜电话、高清晰度电视、

7、电视对话等需要2—功能材料可看成复合的特例);(4)开始进入智30GHz微波介质;希望材料的ε大,以减小器件能化阶段.下面将分类介绍.尺寸;损耗应小(品质因数Q应大),因微波频段使用时,如损耗大,则加热趋向更甚;频率温[3,4]2　电容介质度系数τf应小,热膨胀低.材料的Q值和制备方法有关:有化学法制备,材料均匀,Q值也电子工业特别是计算机和通信(包括信息高,原料纯细,等静压成型的材料较致密,Q值高速公路),需要电容量大、尺寸小而薄、工作电大;热处理也可使Q值上升,热处理将增大某压低的电容器.1986年,1μ

8、F容量电容器体积些ABO3化合物中B位离子有序.有人认为,为3.2×1.6×1.5mm,层厚20μm,到2000年AB3+5+1/2B1/2O3化合物有希望获得优良材预计体积为1.6×0.8×0.7mm,层厚5μm.不3+5+料.A为Ba,Sr,Ca,B为三价稀土,而B为但膜变薄,层数也增多:最早期为100μm30层,Nb,Ta.发现多数含Ba化合物频率温度系数τf今天100层已普遍,今后将达100