燃料電池系一種直接能源轉(zhuǎn)換技術(shù)課件

陶瓷材料

1課程內(nèi)容結(jié)晶陶瓷非結(jié)晶陶瓷玻璃陶瓷陶瓷製程課程內(nèi)容結(jié)晶陶瓷2陶屬材料陶屬材料,是同時含有金屬元素與非金屬元素的複雜化合物或固溶體，它們是以離子鍵或共價鍵作結(jié)合。典型的陶屬材料是硬、脆，且熔點很高的材科,它們的導電度與導熱度很低，化學安定性與熱安定性良好，並且抗壓強度很高。陶屬材料陶屬材料,是同時含有金屬元素與非金屬元素3離子鍵與共價鍵離子鍵

離子化合物是由巨大數(shù)目之陽離

子與陰離子相吸聚集而成，離子間利用

相異電荷之庫倫靜電力互相結(jié)合，此種

正、負離子間吸引力稱為離子鍵。共價鍵兩非金屬原子相互靠近時，由於

非金屬不易失去電子，故欲形成化學鍵

必須原子共用電子對形成化學鍵，此種

共用電子對之化學鍵稱為共價鍵。

離子鍵與共價鍵離子鍵離子化合物是由巨大數(shù)目之陽離

4Q1：你是否使用過液晶螢?zāi)唬壕?/p>

的玻璃是否為陶瓷材料？A1：

請思考??！按此有詳解Q1：你是否使用過液晶螢?zāi)唬壕?/p>

的玻璃是否5結(jié)晶陶瓷

幾乎所有陶屬材料,其組織內(nèi)的原子至少都具有一種短程有序排列?？梢员鎰e出陶屬材料內(nèi)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)如下:氯化銫型結(jié)構(gòu)氯化鈉型結(jié)構(gòu)閃鋅礦型結(jié)構(gòu)氟石型結(jié)構(gòu)結(jié)晶陶瓷幾乎所有陶屬材料,其組織內(nèi)的原子6陶屬材料的結(jié)晶結(jié)構(gòu)陶屬化合物的典型結(jié)晶結(jié)構(gòu)(a)氯化銫型(b)氯化鈉型

(c)閃鋅礦型(d)氟石型(e)纖鋅礦型

陶屬材料的結(jié)晶結(jié)構(gòu)陶屬化合物的典型結(jié)晶結(jié)構(gòu)(a)氯化銫型7非結(jié)晶陶瓷最重要的非晶質(zhì)陶瓷材料是玻璃。玻璃是一種未經(jīng)結(jié)晶即硬化且質(zhì)地堅硬的固體材料。玻璃質(zhì)組織的產(chǎn)生，是由氧化矽四面體與其他離子群結(jié)合而形成一個非晶質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)固體。

非結(jié)晶陶瓷最重要的非晶質(zhì)陶瓷材料是玻璃。玻璃是一種未經(jīng)8非結(jié)晶陶瓷-玻璃結(jié)晶質(zhì)與玻璃質(zhì)(非晶質(zhì))矽酸鹽的比較。兩者皆具有短程有序排列，但只有結(jié)晶質(zhì)結(jié)構(gòu)才具有長程有序排列非結(jié)晶陶瓷-玻璃結(jié)晶質(zhì)與玻璃質(zhì)(非晶質(zhì))矽酸鹽的比較。兩者皆9玻璃陶瓷-矽酸鹽玻璃

矽酸鹽玻璃由純二氧化矽(SiO2)構(gòu)成，它的熔點很高。然而，一般的矽酸鹽玻璃含有額外的氧化物，這些氧化物係作為玻璃的形成劑(formers)、中間劑(intermediates)與修飾劑(modi-fiers)之用。玻璃陶瓷-矽酸鹽玻璃矽酸鹽玻璃由純二氧化矽(SiO10形成劑(formers)具有高結(jié)合強度的氧化物，例如矽石，它們的本質(zhì)是玻璃的形成劑，也是玻璃的主要原料。舉例來說，一般的玻璃材料其成份為二氧化矽，也就是其形成劑為二氧化矽。形成劑(formers)具有高結(jié)合強度的氧化物，例如矽石，它11中間劑(intermediates)作為中間劑之用的氧化物，如鉛或鋁的氧化物，結(jié)合強度不高;中間劑氧化物本身並不形成玻璃，但它們混入玻璃形成劑的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，若以氧化鉛作為中間劑，會使含鉛玻璃產(chǎn)生極高的折射率和色散，可作為天然水晶的替代品。中間劑(intermediates)作為中間劑之用的氧化物，12修飾劑(modifiers)修飾劑多為鹼金族氧化物如氧化鈉、氧化鉀、氧化鋰等

(如Na2O、K2O、Li2O)，可使玻璃的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)遭受局部破壞而降低黏度，有助於玻璃的熔鑄，但化學抗蝕性變差。修飾劑(modifiers)修飾劑多為鹼金族氧化物如氧化鈉、13玻璃陶瓷-非矽酸鹽玻璃由磷化鋁及磷化硼構(gòu)成的玻璃也具有四面體形的短程結(jié)構(gòu)。然而，硼酸鹽(Borate)(B2O3)玻璃保經(jīng)由三角形單元(非四面體)結(jié)合而形成。一些玻璃是由矽酸鹽與硼酸鹽結(jié)合而成。例如，Pyrex玻璃即是矽石中含有大量B2O3的一種玻璃。

玻璃陶瓷-非矽酸鹽玻璃由磷化鋁及磷化硼構(gòu)成的玻璃14玻璃陶瓷-非矽酸鹽玻璃Pyrex玻璃即是矽石中含有大量氧化硼(B2O3)的一種玻璃，其來源是1912年康寧玻璃公司(CorningGlass)研製出一種含有12％氧化硼之玻璃，這種玻璃具有優(yōu)異的抗化學腐蝕性。

玻璃陶瓷-非矽酸鹽玻璃Pyrex玻璃即是矽石中含有大量氧化硼15陶瓷製程－平板玻璃的製程生產(chǎn)玻璃片與玻璃板的技術(shù)(a)軋延(b)玻璃浮於液態(tài)鍚上方陶瓷製程－平板玻璃的製程生產(chǎn)玻璃片與玻璃板的技術(shù)(a)軋延16陶瓷製程－精密陶瓷的製程結(jié)晶質(zhì)陶屬的成型技術(shù)是將顆粒尺寸經(jīng)控制與遴選過的陶屬粉粒先行與水拌合，然後再塑成所需的形狀。而產(chǎn)生強度適當?shù)纳?。包括壓製、擠製、抽胚及手工塑造在內(nèi)的各種靜力塑造成型法,皆可應(yīng)用到這些可塑性的混合物。陶瓷製程－精密陶瓷的製程結(jié)晶質(zhì)陶屬的成型技術(shù)是將17陶瓷製程－精密陶瓷的製程結(jié)晶質(zhì)陶屬的成型法(a)壓製法(b)靜力壓製法

(c)擠壓法(d)拉胚法(e)泥漿澆注法

陶瓷製程－精密陶瓷的製程結(jié)晶質(zhì)陶屬的成型法(a)壓製法(18結(jié)晶質(zhì)陶瓷材料的燒結(jié)

在燒結(jié)(sintering)過程中，陶屬製品的硬度與強度將遂漸增高。通常在燒結(jié)期間也會發(fā)生玻璃化（vitrification）(即熔解)。陶屬製品內(nèi)的助熔劑或雜質(zhì)與剩餘的固體起反應(yīng)而在晶粒的表面上產(chǎn)生一種液相。此液體可協(xié)助消彌氣孔，而且冷卻之後此液體變成玻璃。此種作為接合劑之用的玻璃相稱為陶屬健結(jié)(ceramicbond)。結(jié)晶質(zhì)陶瓷材料的燒結(jié)在燒結(jié)(sinter19Q2:TFT-LCD為何種產(chǎn)品，在臺

灣其產(chǎn)值及重要為何？A2：

請思考?。“创擞性斀釷2:TFT-LCD為何種產(chǎn)品，在臺

灣其產(chǎn)值及重要為何20固態(tài)氧化物燃料電池－SOFC

燃料電池係一種直接能源轉(zhuǎn)換技術(shù)(DirectEnergyConversionTechniques)，依電化學反應(yīng)原理而發(fā)電，具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率。燃料電池的發(fā)電效率平均在40%以上，所排放的廢熱也易於回收，若用在汽電共生(Cogeneration)上，則可使整體發(fā)電效率提高至80%以上，而傳統(tǒng)式火力發(fā)電廠之發(fā)電效率只有28~38%。

固態(tài)氧化物燃料電池－SOFC燃21固態(tài)氧化物燃料電池－SOFC在商用的固態(tài)氧化物燃料電池發(fā)展上，是以固態(tài)電解質(zhì)的陶屬材料為基材(substrate)，其組成為：電解質(zhì)：~200μm，以完全緻密的添加氧化釔的氧化鋯作為氧離子導體的電解質(zhì)。陰極：~50μm，材質(zhì)為具有多孔洞結(jié)構(gòu)之添加鍶

的錳酸鑭。陽極：~50μm，具有多孔洞結(jié)構(gòu)之鎳／氧化鋯金屬陶瓷複合材料所固態(tài)氧化物燃料電池－SOFC在商用的固態(tài)氧化物燃22固態(tài)氧化物燃料電池－SOFC固態(tài)氧化物燃料電池－SOFC23Q3:固態(tài)氧化物燃料電池的問世對

於地球上的生態(tài)有何影響？A3：對於地球上的二氧化碳排放量過大的

問題，提供有效的解決方式

請思考！！按此有詳解Q3:固態(tài)氧化物燃料電池的問世對

於地球上的生態(tài)有何影24Q&AEND歡迎指教Q&A25A1：液晶顯示器的玻璃基板，其化學成份為非結(jié)晶陶瓷材料，也就是玻璃

。在玻璃板之下方另外還有彩色濾光

片，液晶薄膜及背光模組等元件，其

優(yōu)點為體積小，無輻射線等，將有取

代傳統(tǒng)陰極管電視之趨勢。

返回A1：液晶顯示器的玻璃基板，其化學成份為非結(jié)晶陶26A2：TFT-LCD為大尺寸液晶顯示器的英文縮寫，臺灣最具規(guī)模的TFT-LCD廠商以友達光電為首(營收世界第一)而奇美光電次之，另外尚有其他規(guī)模較小的瀭宇彩晶、華映、廣輝等，因此在全球的產(chǎn)業(yè)地位有相當高的影響力，更因其中下游的零組件供應(yīng)鏈完整(趨動IC、徧光板、背光模組等)使我國LCD產(chǎn)業(yè)值得樂觀期待。返回