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第16章 新型陶瓷

陶瓷有着古老的历史,早在公元前10世纪,人类就开始利用它制作生活用具。近年来,由于陶瓷纯度的不断提高和制造工艺的日臻完美,陶瓷又成为具有电磁功能、光学功能、热功能、机械功能及生物化学功能的新型材料,在各个领域中得到广泛的应用,堪称现代化的多面手。

韧性陶瓷

经过特殊工艺处理制成的韧性陶瓷,除了可以去掉普通陶瓷的脆性之外,还具有强度大、硬度高、不怕化学腐蚀等优点。因此,应用范围更加广泛。韧性陶瓷可以用来制作切菜刀、剪刀、螺丝刀、榔头、锯、斧头等日用工具,坚硬程度不亚于钢铁制品,而且不会带铁锈味和磁性,更适宜切各种生吃食物和熟食。

采用韧性陶瓷制造的发动机体积小、重量轻、热效率高,用同样的燃料可以使汽车多跑30%的路程,是一种有效的节能型发动机。

轻盈美观的陶瓷刀具,坚硬程度也不亚于钢铁制品压电陶瓷。

压电陶瓷是一种具有能量转换功能的陶瓷,在机械力的作用下发生形变时,会引起表面带电。其带电强度的大小,可以和施加电场的强度成正比,也可以成反比。因此,能够在各个领域中得到广泛应用。

生物医学工程是压电陶瓷应用的重要领域。可以用它来制作探测人体信息的压电传感器和进行压电超声治疗。当压电陶瓷发出的超声波在人体内传输时,体内的不同组织对超声波有不同的发射和透射作用。反射回来的超声波经压电陶瓷接收器转换成电信号并显示在屏幕上,据此就可以检查内脏组织的情况,判断是否发生病变。进入人体的超声波达到一定强度时,能使组织发热并轻微震动。这种作用可以对一些疾病起到治疗作用。

由于压电陶瓷的敏感性很强,能精确地测量出微弱的压力变化,人们用它来制造地震测量装置是非常适合的。地震波经过压电陶瓷的作用,可以感应出一定强度的电信号,并在屏幕上显示或以其他形式表现出来。同时,压电陶瓷还能够测定声波的传播方向。所以,用来测定和报告地震十分精确。

利用压电陶瓷制造的电子振荡器和电子滤波器,频率稳定性好、精度高、使用寿命长,特别是在多路通信设备中能提高抗干扰性。用压电陶瓷可以制成声波探鱼仪,在水中能发出很强的声波并传至远距离之外,可以有效地探测鱼群的分布情况、规模、种类以及其他有关的资料,是捕捞作业的得力助手。

在现代军事作战中,压电陶瓷也可以发挥巨大的威力。在反坦克导弹上装上压电陶瓷元件会缩短引爆时间,增加引爆的精确性。当炮弹击中坦克时,陶瓷因受到压力而产生高电压,从而引燃炸药。压电陶瓷在非常强的机械冲击波的作用下,还可以将储存的能量在几十万分之一秒的瞬间里释放出来,产生的瞬间电流达10万安培以上的高压脉冲,用来进行原子武器的引爆十分理想。

低温陶瓷

低温陶瓷是一种在液氮沸腾状态下制成的陶瓷制品,有着广泛的应用领域。低温陶瓷可以用于电脑,使运算速度大幅度提高,用于电视机可令图像更清晰,如果制作成录像机磁头,其寿命为普通磁头的5倍,所录制的影片的清晰度也很高。此外,在金属加工中,低温陶瓷还可以替代金刚石刀具来进行金属切削。用低温陶瓷制成的新型蓄电池,储电量可以比一般蓄电池高出许多倍。

新型蓄电池

陶瓷纸

淘瓷纸具有优异的透气性、吸湿性、耐磨性和耐热性,能够在急冷、巨热的情况下正常使用。同时,还具有良好的绝缘性、隔热性和耐腐蚀性能,现已为电子工业、材料工业以及自动化工程中不可缺少的材料。陶瓷纸的耐热温度高达1200℃~1600℃左右,可以作为高温机械的衬垫、填料,密封环、挡热板使用。波纹陶瓷纸浸满氯化锂之后,可以作为热交换器中的热交换片,能够在空调器生产中广泛采用。

利用陶瓷纸具有的强度高、耐磨好的特点,可以制作多种型号的研磨纸,既经久耐用,又可以减少对环境的污染,是新一代研磨材料。陶瓷纸还可以叠合起来,制成刹车片、摩擦片,用于汽车、机床工业中。利用陶瓷纸还可以制成半导体,特种电阻、电容、压电元件等多种电子元件及传感器、印刷电路板等。

用矾土、碳化硅陶瓷纸制成的玻璃钢制品,具有强度高、耐热性好等特点;用矾土硅酸盐陶瓷纸制成的滤膜,能够在高温下处理废气、废液,是新一代过滤材料。此外,用陶瓷纸制成的绝缘带、扬声器、话筒及抗高温容器,也都具有新奇的功能,引起人们的极大关注。

多孔陶瓷

多孔陶瓷,又称为微孔陶瓷、泡沫陶瓷等,具有均匀分布的微孔,体积密度小,有着三维立体网络骨架结构且互相贯通的特点。多孔陶瓷在气体、液体过滤、净化分离、化工催化载体、高级保温材料、生物植入材料、吸声减震和传感器材料等许多方面都有广泛的应用。