高性能无机材料在功能领域的应用

高性能无机材料具有电、光、磁、半导、化学等多方面的功能特性，从而在广泛的应用领域中占有重要地位，并有广阔的开拓前景。简述如下：
　　
　　（一）电性陶瓷——可分别归纳为几大类
　　
　　1．介质材料。许多陶瓷材料具有高的介电常数，称为介质材料。按其结构与性能，可分为以下几类。
　　
　　（1）绝缘陶瓷。其典型代表有al2o3、aln及beo等。al2o3陶瓷已广泛用作半导体集成电路的基片与高性能的封装材料。aln具有更高的导热系数，有利于在日益增长集成度条件下热量的散失，是继al2o3之后，下一代的基片材料。beo同样具有高的导热系数，但由于铍的毒性，而且价格昂贵，限制了它的应用。
　　
　　（2）铁电陶瓷。这是一大类功能陶瓷，具有铁电性，以ba-tio3、srtio3等为代表，有宽广的应用性，其中电容性陶瓷的产量及销售额占有最大的比重。
　　
　　（3）压电陶瓷。铁电陶瓷经过极化处理，在大多数情况下可使其电畴转向、排列，从而具有压电性，以钛酸钡、锆钛酸铅等为其主要代表。用它们制成的器件，在水声、电声、超声、滤波、引燃、引爆等方面，有甚为广泛的应用。最近，微位移器的发展，压电陶瓷及电致伸缩陶瓷发挥了很大作用。著名的huber望远镜在外层空间的位置的微小而精确的调整，就是用这种微位移器实现的。
　　
　　2．半导陶瓷——不少类无机物质具有半导性，被利用为在不同环境下的敏感材料，发展成为传感器。
　　
　　（1）湿敏材料、器件。
　　
　　（2）温度敏感材料与器件——典型的有被广泛使用的ptc、ntc器件。
　　
　　（3）气氛敏感材料与器件。
　　
　　（4）变阻器（varister）——sic、zno等。吸收高电压、脉冲电流，作为避雷器等。
　　
　　3．离子导体。其中以掺杂cao或y2o3的四方稳定zro2作为氧离子导体，以及β”al2o3和nasicon作为钠离子导体最有代表性。前者作为在各种环境下，包括高温窑炉、烟道气、汽车尾气和钢水中测定氧的浓度等，已发展成相应的器件，获得广泛的应用。在近年来发展中的氧化物燃料电池（sofc），氧离子导体是整个系统中构成传导氧离子的电介质部件，起到核心的作用。而钠离子导体材料则是多年来引起材料界与电化学界重视的钠-硫电池的关键材料。
　　
　　（二）磁性陶瓷
　　
　　1．软磁材料。以铁氧体为代表的软磁材料，人们经过多年的工作，开发了几代材料，为磁记录介质的应用与发展做出贡献。它的优点之一，是更适于在高频下使用。
　　
　　2．硬磁材料。另外一大类铁氧体陶瓷构成铁磁体材料，也适用于高频，同样获得广泛的应用。
　　
　　（三）光性陶瓷
　　
　　陶瓷材料做到透明，从而可利用其光性，是陶瓷材料制备科学的一大进步。其关键是要在烧结致密化过程中，排除其中几乎所有的闭口气孔。否则，由于存在着许多与可见光波长相似的气孔，射入光因强烈的散射作用，不能透过，使陶瓷材料失透。
　　
　　1．透明氧化铝。一般al2o3陶瓷是不透明的，利用其耐高温、高硬度、耐磨损，高强度以及电绝缘等特性。但当人们掌握了在制备al2o3陶瓷时，排除其中的全部气孔，即成为透明氧化铝。现在的水平，已可制出透过95％可见光的管子，用做高压钠蒸气灯。在灯管内，温度可达1400℃，同时钠蒸气有强烈的腐蚀作用，透明氧化铝成为理想的灯管材料，现已是一巨大的产业。
　　
　　2．透明mgo、zns等。是红外及特殊的窗口材料。在工业、高温实验室及国防上均有重要应用。
　　
　　3．透明掺镧的锆钛酸铅（plzt）陶瓷，是一种有广泛应用价值的功能陶瓷。由于可制备得到透明的材料，在光阀、光调制、光存储、显示等领域获得应用，成为光信息处理技术中的重要材料和器件。
　　
　　（四）化学陶瓷
　　
　　即利用其化学及电化学性能的一类材料。
　　
　　1．气敏材料与器件，如zno、fe2o3、sno2等。已用于气氛检测器、漏气报警及自动换气风扇等。
　　
　　2．催化剂载体及催化剂——沸石、氧化铝、尖晶石以及相应的纳米材料是很好或已获得广泛应用的催化剂载体，有些经过修饰就具有很好的催化剂功能。
　　
　　3．电极材料。用于诸多的电解工业，主要是碳化物、硼化物等。
　　
　　（五）热性陶瓷
　　
　　主要利用陶瓷，特别是涂层材料在适当的高温下具有高效率的红外辐射特性。例如以zro2及tio2为基的涂层，在食品、化工、医药等许多行业中获得应用。
　　