當(dāng)前功能陶瓷發(fā)展動(dòng)向3

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1、3當(dāng)前功能陶瓷發(fā)展動(dòng)向祝炳和　　趙梅瑜(中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所,上海200050)摘　要　　簡(jiǎn)要介紹了功能陶瓷包括電容介質(zhì)、陶瓷封裝、壓電瓷、透明鐵電陶瓷、鐵電薄膜、變阻器、熱敏電阻、超導(dǎo)瓷及傳感器瓷的最近進(jìn)展,討論了陶瓷學(xué)和固體物理以及工藝之間的相互作用和滲透,它們將對(duì)功能陶瓷的未來發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響.關(guān)鍵詞　　功能陶瓷AbstractRecentadvancesinfunctionceramics,includingdielectrics,ceramicpacking,piezoelectriccer

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

3、ialtomeetthechallengesofthefuture.Keywordfunctionceramics電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)檎駝?dòng),做成蜂鳴器,配上電路可以成為電子樂器.利用壓電驅(qū)動(dòng)器把電信號(hào)轉(zhuǎn)化1　概述[1,2]為機(jī)械動(dòng)作,例如織布本來為全機(jī)械動(dòng)作,噪聲大,速度低,用壓電驅(qū)動(dòng)器使織布噪音降低,速人們概念中陶瓷是廚房中的砂鍋和碗,用度也快.多數(shù)陶瓷為良好絕緣體,但今天人們已它來烹調(diào)或盛物.然而功能陶瓷的作用就全然做出超導(dǎo)瓷,在某一溫度(臨界溫度)下電阻為零,比銅導(dǎo)線更導(dǎo)電,它對(duì)電力輸送有很大好不同.例如,航天

4、技術(shù)中就用到壓電陶瓷做的陀處.螺或加速度器,作為導(dǎo)航用;計(jì)算機(jī)在運(yùn)算過程先進(jìn)陶瓷按性質(zhì)分為兩類:功能陶瓷及結(jié)中遇到停電,數(shù)據(jù)將消失,而功能陶瓷做的存儲(chǔ)構(gòu)陶瓷.通常把具有電、光、磁、彈性及部分化學(xué)器的信息則不易失除,不用電源可永久存儲(chǔ);相功能的多晶無機(jī)固體材料稱為功能陶瓷,而把變是常見的物理現(xiàn)象,一種功能陶瓷發(fā)熱體材具有機(jī)械、熱及部分化學(xué)功能的陶瓷稱為結(jié)構(gòu)料,室溫時(shí)為半導(dǎo)體,通電后立即升溫到相變溫陶瓷.功能陶瓷和結(jié)構(gòu)陶瓷的產(chǎn)值比約為3∶1.度Tc,電阻突然升高幾個(gè)數(shù)量級(jí),這種電阻突世界功能陶瓷的產(chǎn)值約70—80

5、億美元,按品種升現(xiàn)象可用于做自控溫恒溫發(fā)熱體,且隨環(huán)境及產(chǎn)值百分率分以下幾種:電容器21%,磁性溫度的低或高,可調(diào)節(jié)熱量大小,即“按需供瓷18%,IC封裝15—16%,壓電瓷1114%,熱熱”,已用于做熱風(fēng)機(jī)或干衣機(jī).過去人們把陶敏電阻516%,傳感元件511%,基片214%,變瓷看成不大變化的石頭,古代瓷片放幾千年無阻器119%.上列元件主要用于以下行業(yè):計(jì)算甚變化.但功能陶瓷在外電場(chǎng)作用下,內(nèi)部會(huì)產(chǎn)機(jī)、通信、電視、廣播、家用電器、空間技術(shù)、自動(dòng)生相應(yīng)的變化,即功能過程.例如鐵電瓷中的電化、汽車及醫(yī)療等.疇

6、,會(huì)在外電場(chǎng)的“指揮”下排齊,電場(chǎng)方向變近幾年功能陶瓷有以下幾方面發(fā)展趨向:化,疇的方向也迅速跟隨變化.通過顯微鏡,人(1)微電子技術(shù)推動(dòng)下的微型化(薄片化)和高們可以看到這種動(dòng)態(tài)變化過程.類似的原理可構(gòu)成換能器,通過它能量可以轉(zhuǎn)換.例如機(jī)械能31996年1月8日收到初稿,1996年3月21日收到修改轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?電火花)就是壓電引火,也可以從稿.·718·物理速度化;(2)在安全和環(huán)保工作的促進(jìn)下,發(fā)展MLC方面,有較大進(jìn)展.近年來衛(wèi)星通信、移動(dòng)傳感器和多孔瓷;(3)重視材料復(fù)合技術(shù)(傾斜電話、高清晰度電視、

7、電視對(duì)話等需要2—功能材料可看成復(fù)合的特例);(4)開始進(jìn)入智30GHz微波介質(zhì);希望材料的ε大,以減小器件能化階段.下面將分類介紹.尺寸;損耗應(yīng)小(品質(zhì)因數(shù)Q應(yīng)大),因微波頻段使用時(shí),如損耗大,則加熱趨向更甚;頻率溫[3,4]2　電容介質(zhì)度系數(shù)τf應(yīng)小,熱膨脹低.材料的Q值和制備方法有關(guān):有化學(xué)法制備,材料均勻,Q值也電子工業(yè)特別是計(jì)算機(jī)和通信(包括信息高,原料純細(xì),等靜壓成型的材料較致密,Q值高速公路),需要電容量大、尺寸小而薄、工作電大;熱處理也可使Q值上升,熱處理將增大某壓低的電容器.1986年,1μ

8、F容量電容器體積些ABO3化合物中B位離子有序.有人認(rèn)為,為3.2×1.6×1.5mm,層厚20μm,到2000年AB3+5+1/2B1/2O3化合物有希望獲得優(yōu)良材預(yù)計(jì)體積為1.6×0.8×0.7mm,層厚5μm.不3+5+料.A為Ba,Sr,Ca,B為三價(jià)稀土,而B為但膜變薄,層數(shù)也增多:最早期為100μm30層,Nb,Ta.發(fā)現(xiàn)多數(shù)含Ba化合物頻率溫度系數(shù)τf今天100層已普遍,今后將達(dá)100