第五章 非金屬功能材料

主講：吳慶定(二級教授)、司家勇（博士后）中南林業(yè)科技大學機電學院wudingle@126.com非金屬材料及應用第五章非金屬功能材料5.1引言5.2建筑功能材料5.3功能陶瓷材料5.1引言

功能材料是指在電、光、熱、催化、分離、生物和醫(yī)學等方面具有特殊性能的材料。如日光燈管的內壁涂有發(fā)光材料；照像膠卷上有感光材料；擴音器話筒和電唱機唱頭里裝有壓電晶體材料。這些材料均屬于功能材料。

“電腦”、“電眼”、“電鼻”、“電耳”等就是分別采用記憶、光電、氣敏、壓電晶體等功能材料制成的。5.1引言

非金屬功能材料種類豐富、應用廣泛。本章主要向讀者介紹：①建筑功能材料，包括棉梗人造板、蔗渣人造板等非木材木質植物人造板，纖維增強硅酸鈣板、纖維增強水泥平板、飾面型防火涂料、阻燃墻紙等防火材料，橡膠系防水卷材、塑料系防水卷材等防水材料；②功能陶瓷材料，包括電子陶瓷、光學陶瓷、磁性陶瓷、生物陶瓷、多功能木基陶瓷等。5.2建筑功能材料5.2.1建筑與建筑功能材料

建筑材料是人類建造建筑物時所用一切材料的總稱，或者說是構成建筑物的所有材料的總稱。它是一切建筑工程的物質基礎。

建筑材料的種類極其繁多，可以從不同角度對其進行分類。根據(jù)建筑材料在建筑物中的部位及使用性能，大體分為三大類：

建筑結構材料、墻體材料與建筑功能材料。5.2建筑功能材料5.2.1建筑與建筑功能材料

建筑功能材料：

主要指擔負某些建筑功能的、非承重用的材料，它們賦予建筑物防水、防火、保溫、隔熱、采光、隔聲、裝飾等功能，決定著建筑物的使用功能與建筑品質。5.2建筑功能材料5.2.2建筑功能材料的分類

建筑功能材料的種類繁多，功能各異，用途廣泛。通常按材料在建筑物或構筑物中的功能進行分類，5.2建筑功能材料5.2.2建筑功能材料的分類（1）建筑保溫隔熱材料（2）建筑防水材料（3）建筑防火材料（4）建筑聲學材料（5）建筑光學材料（6）功能混凝土建筑保溫隔熱材料材料的導熱性絕熱材料的類型常用絕熱材料

一、材料的導熱性1.材料的傳熱方式：傳導、對流、輻射。導熱系數(shù)λ：在數(shù)值上等于厚度為1m的材料，當其相對兩側表面溫度差為1K時，經單位面積（1m2）單位時間（1s）所通過的熱量。導熱系數(shù)是評定材料導熱性能的重要物理指標。絕大多數(shù)材料，所測得的導熱系數(shù)值實際上為傳導、對流和輻射的綜合結果。熱阻R：表征材料阻抗傳熱能力的物理量。2.

導熱系數(shù)與熱阻單一材料層多層勻質材料層

3.影響導熱系數(shù)的因素組成與結構。表觀密度。最佳表觀密度（孔隙多而小，但不連通，密度小，可能連通）?？紫洞笮∨c特征。空隙多而小對隔熱有利。濕度與含水量。溫度。導熱系數(shù)隨溫度的升高而增大。這種影響在0~50℃范圍內并不大，只有對處于高溫或負溫下才有影響。熱流方向。

4.提高材料或復合體絕熱性能的途徑盡量采用有機高分子材料或無定形的無機材料。使材料的表觀密度達到絕熱最佳密度?？諝鈯A層。使孔隙多而小。真空化處理或填充導熱系數(shù)小于空氣的氣體。表面材料熱反射率高。

二、絕熱材料的類型多孔型纖維型反射型1.無機絕熱材料石棉及制品礦渣棉及其制品巖棉及制品玻璃棉及制品膨脹珍珠巖及其制品膨脹蛭石及其制品泡沫混凝土和加氣混凝土泡沫玻璃微孔硅酸鈣制品絕熱材料：對熱流具有顯著阻抗性的材料。λ≤0.23。習慣上將用于控制室內外熱量外流的材料叫做保溫材料；把防止室外熱量進入室內的材料叫隔熱材料。三、常用絕熱材料2.有機絕熱材料軟木板木絲板毛氈輕質鈣塑板泡沫塑料

建筑防水材料

防水卷材防水涂料建筑密封材料剛性防水材料防水卷材瀝青防水卷材高聚物改性瀝青防水卷材合成高分子防水卷材紙?zhí)ナ蜑r青油氈玻璃布胎瀝青油氈SBS改性瀝青防水卷材APP改性瀝青防水卷材PVC改性焦油瀝青防水材料再生膠改性瀝青防水卷材橡膠類（如三元乙丙橡膠防水卷材）塑料類（如聚氯乙烯防水卷材）橡塑類（如氯化聚乙烯橡膠共混材料）成本低，抗裂抗老化差，溫度敏感性差綜合性能好，污染小，是防水卷材的發(fā)展方向。一、防水卷材

瀝青卷材油氈按原紙1m2的重量克數(shù)分為200、350和500共3種標號。施工時，必須先將隔離材料清除掉，粘結材料要與油氈使用的瀝青為同系列材料。

油紙（氈）的生產

二、防水涂料防水涂料瀝青基防水涂料高聚物改性瀝青防水涂料合成高分子防水涂料冷底子油乳化瀝青氯丁橡膠瀝青防水涂料SBS瀝青防水涂料再生橡膠瀝青防水涂料聚氨酯防水涂料聚氨酯煤焦油防水涂料丙烯酸酯防水涂料硅橡膠防水涂料

快揮發(fā)性冷底子油。石油瀝青：汽油＝30：70；慢揮發(fā)性冷底子油。石油瀝青：煤油或輕柴油＝40：60

；用途：增加基層粘結力和憎水性。原理：溶劑揮發(fā)，在基層形成瀝青膜。可以在常溫下涂刷，故稱冷底子油。一般隨用隨配。冷底子油

三、建筑密封材料密封材料不定型材料（密封膏、嵌縫膏）定形材料（密封條、止水帶）非彈性密封材料——瀝青嵌縫油膏彈性密封材料聚氯乙稀防水接縫材料丙烯酸酯建筑密封膏聚氨酯建筑密封膏聚硫建筑密封膏硅酮建筑密封膏

四、剛性防水材料指防水混凝土和防水砂漿。在混凝土和砂漿中摻入各種防水劑。氯化鐵防水劑；三乙醇胺復合早強防水劑；有機硅防水劑；補償收縮防水劑。常用防水劑

建筑防火材料

材料防火的概念高溫下（火災）鋼筋混凝土的力學性能變化常用建筑防火材料一、材料防火的概念1.材料防火對性能的要求（1）高溫下的物理力學性能（2）導熱性能（3）燃燒性能（4）發(fā)煙性能（5）潛在毒性2.建筑材料的分級和建筑物的耐火等級（1）材料的分級：燃燒性能（2）建筑物的耐火等級：燃燒性能、耐火極限二、高溫下（火災）鋼筋混凝土的力學性能變化1.高溫下混凝土的結構（1）各種水分的逃逸（2）水泥石的破壞2.高溫下混凝土的強度（1）抗壓強度（2）彈性模量（3）抗拉強度二、高溫下（火災）鋼筋混凝土的力學性能變化3.高溫下鋼筋的力學性能變化（1）強度（2）模量（3）熱膨脹系數(shù)4.混凝土保護層厚度對構件耐火極限的影響三、常用建筑防火材料1.防火涂料（1）膨脹型（2）非膨脹型2.防火板（1）FC纖維水泥加壓板（2）泰柏板（3）硅鈣板（4）紙面石膏板建筑聲學材料

材料的吸聲性吸聲材料及其構造隔聲材料一、材料的吸聲性聲波遇到材料表面，一部分被反射，一部分穿透材料，其余的被材料吸收。吸聲系數(shù)吸聲系數(shù)與入射角度有關。吸聲系數(shù)與聲波頻率有關。通常采用125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz和4000Hz六個頻率的吸聲系數(shù)來表示某一材料的吸聲系數(shù)。

二、吸聲材料及其構造吸聲材料：125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz和4000Hz六個頻率的平均吸聲系數(shù)大于0.2的材料。多孔吸聲材料；柔性吸聲材料；簾幕吸聲體；懸掛空間吸聲體；薄板振動吸聲結構；穿孔板組合共振吸聲結構；空腔共振吸聲結構。

三、隔聲材料1.空氣聲的隔絕2.固體聲（撞擊聲）的隔絕τ—聲波透射系數(shù)；Et—透過材料的聲能；E0—入射總聲能R—材料的隔聲量，dB隔絕空氣聲，主要服從質量定律，即材料的體積密度越大，質量越大，隔聲性能越好。隔絕固體聲，最有效的方法是采用不連續(xù)結構處理，如在墻壁和承重梁之間、房屋的框架和墻板之間加彈性襯墊，或在樓板上加彈性地毯

建筑光學材料

采光是人們對建筑的基本要求，而在各種無機建筑材料中唯一具有透光性的材料便是玻璃。

玻璃是一種既古老又新興的建筑光學材料，最大的特點就是透明性，因此過去在建筑上主要用作采光和裝飾材料。已從單純的窗用采光材料發(fā)展成為控制光線、調節(jié)熱量、節(jié)約能源、降低噪音及減輕結構自重、美化建筑環(huán)境、提高建筑藝術功能的多功能建筑光學材料。近年來，兼具光學、裝飾等多功能的玻璃新品種不斷問世?，F(xiàn)代建筑越來越多地采用大面積的玻璃門窗、玻璃幕墻和玻璃構件。玻璃已成為現(xiàn)代建筑中重要的、不可缺少的多功能建筑光學材料。

功能混凝土

混凝土是當代用量最大的人造建筑材料，具有原材料來源廣、成本低、塑性好、易于成型、硬化后有較好的力學性能和良好的耐久性以及性能可以隨意調整、用途廣泛等多種優(yōu)點。采用特種材料或功能組分，或者采用特種生產工藝、施工方法制成的功能混凝土，在具備傳統(tǒng)功能的基礎上，兼有防水、防火、防爆、防輻射、耐油、耐酸、耐堿、導電、裝飾等多種特殊功能，是集結構與功能一體化的經濟適用的新型建筑功能材料。

5.2.3非木材木質植物人造板

概述

非木材木質植物人造板，主要指利用化學成分與木材相近的農作物秸稈（如棉梗、麻稈、蔗渣、葵花稈）、竹子、木質藤條等原材料（見表5-1）制備的建筑功能板材。5.2.3非木材木質植物人造板

概述非木材木質植物原料大多用于生產纖維板和碎料板，特別是近些年來，由于廢水污染控制愈來愈嚴，非木材木質植物原料越來越多地用于碎料板的生產。非木材木質植物人造板種類歸納如表5-2。5.2.3非木材木質植物人造板

概述非木材木質植物人造板的生產工藝與設備木材原料與非木材木質植物原料并沒有本質上的區(qū)別，只是化學組成和組織結構上有細微差別。因此，非木材木質植物人造板的工藝與設備基本上是套用木材人造板的工藝及設備，并根據(jù)原料性能上的差別作一些相應的調整，如非木材纖維板與碎料板的生產均是如此。（一）木材人造板生產工藝與設備的借用及其改革⑴非木材植物纖維板①備料；②制漿；③成型；④熱壓；⑤后處理⑵非木材植物碎料板①備料；②干燥與拌膠；③鋪裝與熱壓圖5-2濕法棉稈纖維板生產流程（二）特殊的工藝與設備⑴幾種特殊的工藝與設備①蔗渣的除髓。髓是蔗渣中的雜細胞，其含量達30%～50%，對板材質量及加工工藝影響很大，尤其是對板材的吸水率。②棉（麻）稈的除皮。棉稈與麻稈的表層有一層不易切斷的絲狀物，它本身切斷后有可能提高制品的質量。但是，這層未切斷的絲狀物常纏繞在生產線的輸送設備上，引起摩擦起火、堵塞。⑵竹材人造板的特殊工藝及設備竹材人造板中，竹編膠合板的備料較特殊，采用破篾后的竹編席作單板而后層壓，竹編席目前均用人工，還沒有研制出專用設備。竹簾膠合板的竹簾已有專用的編簾機。

棉梗人造板我國是世界產棉大國，黃河流域、長江中下游流域及新疆各省、自治區(qū)均盛產棉花，有著極其豐富的棉稈資源。棉稈過去大多數(shù)用作燃料或任其腐爛，近些年已開發(fā)用作人造板原料。一、棉稈的特性及其對板材加工的影響（一）棉稈的構造與纖維形態(tài)（二）棉稈的吸水、吸濕及干縮性（三）棉稈的力學性質（四）棉稈的化學成分與pH值棉稈作為人造板原料有如下特點及其影響：(1)棉稈徑級小，形體蓬松，可壓縮性大，密度小，容積比重為0.2～0.38。(2)棉稈皮約占棉稈的25%～30%，含量較高，性質強韌。(3)棉稈原料的有機雜質較多，熱水抽出物高，棉稈皮的水抽出物更高達16%以上。(4)棉稈纖維板生產中棉稈漿和其它草類漿相比，纖維潤脹性良好、吸水性強。(5)棉稈作為農作物的副產品，其表皮和根部附著的泥沙較多，如不清洗除去，將影響板材的結合和質量，并在工藝上造成不良影響。

蔗渣人造板蔗渣是非木材植物人造板開發(fā)利用最早的原料之一，我國利用蔗渣生產硬質纖維板是在1959年。（一）組織結構與纖維形態(tài)（二）化學成分（三）蔗渣的碎料形態(tài)（四）pH值由于蔗渣原料的化學組成、組織結構、形態(tài)尺寸等方面與木材原料有一定差別，因而在人造板生產工藝上與使用木材原料相比有其特殊點，總結起來有下述幾點：(1)蔗髓對人造板生產工藝及產品質量有不利影響，因此需要增加除髓工序以除去原料中的蔗髓。(2)蔗渣碎料板生產中，篩分有其重要作用。(3)由于蔗渣中可溶物成分含量及易水解成分含量高，對濕法生產中漿料的脫水、施膠及熱壓成型均帶來工藝上的困難，并造成對質量上的不良影響，因此往往需要增加洗漿工序或采取其它有關措施。5.3功能陶瓷材料什么是功能陶瓷功能陶瓷是指具有電、光、磁以及部分化學功能的多晶無機固體材料，其功能的實現(xiàn)主要來自于它所具有的特定的電絕緣性、半導體性、導電性、壓電性、鐵電性、磁性、生物適應性等。功能陶瓷材料功能陶瓷的種類電子陶瓷超導陶瓷磁性陶瓷光學陶瓷生物陶瓷敏感陶瓷木基陶瓷建筑裝飾陶瓷功能陶瓷材料電子陶瓷陶瓷固體電解質陶瓷固體電解質是處于固體狀態(tài)而能像液體（酸、堿、鹽在溶解和熔融狀態(tài)下）那樣發(fā)生離子快速遷移、具有離子導電性的陶瓷材料，又稱陶瓷快離子導體。在能源、冶金、環(huán)保、電化學器件等領域中有廣闊的應用前景。如ZrO2用于汽車尾氣凈化、鋼水定氧及制作高溫燃料電池；β-Al2O3用作鈉硫電池、金屬鈉提純等電化學器件的電解質隔膜等。稀土元素在該領域得到廣泛應用，按其作用可把陶瓷固體電解質分為4類。陶瓷固體電解質⑴稀土化合物固體電解質稀土化合物固體電解質是具有快離子導電性的稀土化合物。又可分為3類：第1類是立方螢石結構稀土氧化物以及鈣鈦礦型稀土化合物，都是氧離子導體；第2類是氟鈰礦結構LaF3、CeF3等氟離子導體；第3類是通過β-Al2O3離子交換得到的稀土的二價或三價離子導體。⑵稀土化合物作穩(wěn)定劑的固體電解質很多固體電解質材料高電導只存在于高溫相，必須將這些高溫導電相穩(wěn)定到低溫才能實用，常用方法是加入另一化合物使之形成固溶體而使高溫相穩(wěn)定下來，加入的化合物就是穩(wěn)定劑。稀土化合物作為穩(wěn)定劑得到廣泛應用。陶瓷固體電解質⑶稀土化合物作摻雜劑的固體電解質稀土化合物可作摻雜劑。作為摻雜的稀土離子進入晶格而形成一定的缺陷結構，從而提高固體電解質的離子電導率。⑷稀土離子交換的固體電解質β-Al2O3是一類很重要的固體電解質材料，通式為Na2O.nAl2O3（n=5.33～8.5），其中遷移離子Na+可以被多種離子交換，比如用Eu2+、Gd3+、Ce3+等稀土離子進行離子交換，可獲得具有高離子導電性的功能材料。功能陶瓷材料電子陶瓷壓電陶瓷當外力作用于晶體時，發(fā)生與應力成比例的介質極化，同時在晶體兩端將出現(xiàn)正負電荷，這種由于形變而產生的電效應，稱為壓電效應。反之，當在晶體上施加電場引起極化時，將產生與電場成比例的變形或壓力，稱之為逆壓電效應。材料的壓電效應取決于晶體結構的不對稱性，晶體必須有極軸，才有壓電效應。壓電陶瓷是具有壓電效應的陶瓷材料功能陶瓷材料壓電陶瓷的種類壓電陶瓷主要有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯鈦酸鋇（PZT）、改性PZT等。壓電陶瓷的晶體結構隨溫度的變化而變化。對鈦酸鋇和鈦酸鉛，當溫度高于居里溫度Tc時，為立方晶體，具有對稱性，無壓電效應；低于Tc時，為四方晶體，具有非對稱性，有壓電效應。功能陶瓷材料壓電陶瓷的應用壓電陶瓷的優(yōu)點是價格便宜，可以批量生產，能控制極化方向，添加不同成分，可改變壓電特性。壓電陶瓷可用作超聲波發(fā)生源的振子或水下測聲頻儀器上的振子；也可用作聲轉換器。但壓電陶瓷收到機械應力的作用時，由壓電效應發(fā)生的電能可用于煤氣灶的點火器和打火機等；壓電陶瓷還可用于濾波器等。功能陶瓷材料電子陶瓷光電陶瓷當光電陶瓷受到光照射時，由于能帶間的遷移和能帶與能級間的遷移而引起光的吸收現(xiàn)象時，能帶內產生自由載流子，而使電導率增加，這種現(xiàn)象稱為光電導現(xiàn)象。光電陶瓷是具有光電導效應的陶瓷材料利用光電導效應檢測光強度的元件稱為光敏元件。檢測從波長很短的X射線到波上很長的紫外線的光敏元件主要是燒結GdS多晶；如果在GdS中添加Cu雜質，可以用作檢測可見光的光敏元件。功能陶瓷材料電子陶瓷電光陶瓷給各向異性的電解質施加電場后，壓電效應使晶格產生畸變，介質的折射率產生變化。其中隨電場成線性變化的現(xiàn)象稱普克爾效應；隨電場的平方變化的現(xiàn)象稱為克爾效應。一般把兩者總稱為電光效應。相反，由于高電場引起電子狀態(tài)密度變化而使折射率產生變化的現(xiàn)象稱為電子光學效應，以區(qū)別于電光效應。具有點對稱的晶體中，不能顯示出普克爾效應，而只顯示出克爾效應。功能陶瓷材料電子陶瓷電光陶瓷典型的電光陶瓷是PLZT陶瓷，它是用La置換PbTiO3-PbZrO3中部分Pb的固溶體（Pb1-χLaχ）（Zr1-yTiy）O3，其中La、Zr、Ti的成分為（χ/1-y/y），比如（9/65/35)。通過改變材料組成PLZT陶瓷能獲得具有鐵電相(FE)、順電相(PE)和反鐵電相(AFE)中任何一種的特性。它具有鐵電性，對可見光和紅外光透明，所以呈現(xiàn)電光效應。與光電晶體相比，電光陶瓷容易獲得任意形狀、大尺寸和性能均勻的元件，適合于大量生產，價格便宜，是一種具有多種優(yōu)良性能的材料。功能陶瓷材料超導陶瓷1986年超導陶瓷的出現(xiàn)，使超導體的臨界溫度Tc有了很大提高。出現(xiàn)了高溫超導體。超導陶瓷主要有：鑭系高溫超導陶瓷：以La2CuO3為代表；釔系高溫超導陶瓷：以YBa2Cu2Oy為代表；鉍系高溫超導陶瓷：以Bi-Sr-Cu-O為代表；鉈系高溫超導陶瓷：以Ta-Ba-Ca-Cu-O為代表；其他氧化物超導陶瓷：以Ba-K-Bi-O系為代表。銅氧鏈對高溫超導起重要作用。功能陶瓷材料超導陶瓷的應用在信息領域：用作高速轉換元件、通信元件和連接電路。在生物醫(yī)學領域：用于核磁共振斷層攝像儀、量子干涉儀、粒子線治療裝置等。在交通運輸領域：完全抗磁體制造的磁懸浮列車、電磁推進器、飛機航天飛機發(fā)射臺等。在電子能源領域：用于超導磁體發(fā)電、超導輸電、超導儲能等在宇宙開發(fā)、軍事領域：潛艇的無螺旋漿無噪聲電磁推進器、超導磁泡等。功能陶瓷材料磁性陶瓷什么是鐵氧體？鐵氧體是鐵和其他金屬的復合氧化物，

MO-Fe2O3，M代表一價、二價金屬。鐵氧體屬半導體，電阻率在1-1010Ωm。由于電阻率高，渦流損失小，介質耗損低，故廣泛用于高頻和微波領域。磁性陶瓷主要指鐵氧體鐵氧體軟磁鐵氧體硬磁鐵氧體功能陶瓷材料軟磁鐵氧體主要有：尖晶石型的Mn-Zn鐵氧體、Ni-Zn鐵氧體、Mg-Zn鐵氧體、Li-Zn鐵氧體和磁鉛石型的甚高頻鐵氧體（Ba3Co2Fe24O41）。軟磁鐵氧體主要用于無線電電子學和電訊工程等弱點技術中，如各種電感線圈的磁芯、天線磁芯、變壓器磁芯、濾波器磁芯以及錄音與錄像磁頭等。軟磁鐵氧體要求起始磁化率高，磁導率溫度系數(shù)小，矯頑力小，比損耗因數(shù)小。功能陶瓷材料硬磁鐵氧體主要有兩類：一類是CoFe2O4-Fe2O3；另一類是BaO-xFe2O3。硬磁鐵氧體可用作永磁體，用于高頻磁場領域。由于Hc值大，可制成片狀或粉末狀，應用在與橡膠和樹脂混合制成的復合磁鐵上。軟磁鐵氧體要求具有較大的矯頑力Hc、較高的剩余磁Br和高的最大磁積能（BH）max。功能陶瓷材料其他鐵氧體旋磁鐵氧體、微波鐵氧體、矩形磁滯回線鐵氧體、磁致伸縮元件用鐵氧體等。旋磁鐵氧體是指在高頻磁場中，平面偏振的電磁波在材料中按一定方向傳播過程中，偏振面不斷繞傳播方向旋轉的一類鐵氧體。主要用作各種微波器件，又稱微波鐵氧體。電阻率高，可在幾萬兆赫下應用，高頻損耗少，在微波范圍內幾乎都用這種鐵氧體。功能陶瓷材料其他鐵氧體旋磁鐵氧體、微波鐵氧體、矩形磁滯回線鐵氧體、磁致伸縮元件用鐵氧體等。旋磁鐵氧體的種類很多，目前微波領域廣泛應用的主要是尖晶石型和石榴石型鐵氧體。最常用的尖晶石型鐵氧體是鎂系和鎳系，如Mg-Mn、Mg-Mn-Zn、Mg-Mn-Al、Mg-A1、Ni、Ni-Mg、Ni-Zn、Ni-A1等，還有鋰系，如Li、Li-A1、Li-Mg等鐵氧體。石榴石型鐵氧體中最重要的是釔石榴石鐵氧體，簡稱YIG。功能陶瓷材料其他鐵氧體旋磁鐵氧體、微波鐵氧體、矩形磁滯回線鐵氧體、磁致伸縮元件用鐵氧體等。利用具有矩形磁滯回線的鐵氧體已研制出各式各樣的電子計算機、電子交換機、貨幣記錄機的存儲元件、邏輯元件、開關元件?，F(xiàn)在雖然出現(xiàn)了半導體存儲器記憶元件，但鐵氧體記憶元件有切掉電源后仍保持記憶的特長，可用于自動控制和遠程控制。常溫使用的矩磁鐵氧體有Mn-Mg、Mn-Cu和Mn-Cd等，在-65～+125℃溫度范圍內使用的鐵氧體有Li-Mn、Li-Ni、Mn-Ni、Li-Cu、Li-Ni-Cu、Li-Mn-Zn等。功能陶瓷材料其他鐵氧體旋磁鐵氧體、微波鐵氧體、矩形磁滯回線鐵氧體、磁致伸縮元件用鐵氧體等。磁致伸縮元件使用的鐵氧體又稱壓磁鐵氧體，利用其磁致伸縮特性把電能轉換為機械能或將機械能轉換為電能。以含Ni鐵氧體為主，如Ni-Zn、Ni-Cu、Ni-Mg、Ni-Co等系統(tǒng)，其中Ni-Zn鐵氧體的應用最廣。主要應用于100kHz頻帶的超聲清洗器和加工機械，大功率聲納等高能領域，還可制成水聲器件、機械濾波器、換能器件和對一些物理量（形變、距離、壓力、速度、轉矩等）進行測量的設備元件。功能陶瓷材料磁記錄材料用于磁記錄的鐵氧體是將矯頑力約為2.4×104A/m的針狀γ-Fe2O3微細粉末與樹脂混合，涂敷在塑料膠片和鋁板上，利用磁場中涂敷的技術，使它具有各向異性而提高性能。近來，更高的磁能積磁塊的微細粉末，甚至記錄介質用的磁性微粉也開始用添加Co的γ-Fe2O3和CrO2等。CrO2作為記錄介質的優(yōu)點是飽和磁化強度Is大，針狀比優(yōu)異。CrO2磁帶存在磁頭磨損大、化學穩(wěn)定性很差等缺點。在制造CrO2粉末時，如果采用使形狀變小和涂敷粒子表面等方法，能使這些缺點得到一定的改善。功能陶瓷材料高矯頑力材料高矯頑力材料是指矯頑力在（105/4π）A/m以上的材料，也稱硬磁材料或永磁材料。通常根據(jù)磁滯回線的第二象限特性鑒定永磁材料優(yōu)劣。最初主要用合金磁鐵，隨著鐵氧體的出現(xiàn)，硬磁鐵氧體作為燒結磁鐵而被廣泛采用。直徑為8μm的微粒，Hc=9.6×106～2.8×104A/m。因為它的性質不穩(wěn)定，所以一直沒有實際應用?，F(xiàn)在開始受到重視，是由于其薄膜狀材料具有適合于高密度光存儲的性能。最近，研制成具有高晶體各向異性和高飽和磁矩的材料有稀土金屬和過渡金屬化合物的燒結永磁體。功能陶瓷材料磁泡材料在某些很薄的磁性薄膜中，可以觀察到很多蜿蜒曲折的帶狀磁疇，沿垂直于薄膜的方向外加偏磁場，可使磁化方向和偏磁場方向相同的磁疇變寬，相反的磁疇變窄。偏磁場加強到一定大小時，變窄的反向磁疇會收縮成分立的圓柱形，從圓柱形疇的軸線方向看去，這些圓柱形疇在材料表面猶如浮著的一群圓形氣泡，故稱為磁泡或泡疇。在磁泡材料上加以控制電路或磁路，就能控制磁泡的產生、傳輸、相互作用、分裂、檢測和消滅，因而能完成信息的存儲、記錄、邏輯運算和開關等功能，相應地能完成計算機存儲器等器件。功能陶瓷材料磁泡材料磁泡材料有鈣鈦石型正鐵氧體（RFeO3，R為Tm、Lu、Yb、Er、Ho、Y、Nd、Sm、Eu等稀土元素）、磁鉛石型鐵氧體、石榴石型鐵氧體和非晶態(tài)材料等4類。前兩類因性能低劣已被淘汰，石榴石型鐵氧體，目前大多采用外延法制成，即從一些非磁性襯底（如Gd3Ga5O12）上外延（通常用液相外延）生長石榴石磁性薄膜（如R3Fe5O12）而成，應用最多的磁泡材料就是此類。功能陶瓷材料光學陶瓷什么是光學陶瓷？能夠透光的陶瓷材料。要求：具有優(yōu)良的耐熱性、耐風化性、耐膨脹性；除了能透過可見光外，還能夠波長更長或波長更短的光；光損耗低，能在遠距離進行光傳播；經光的照射，其性質發(fā)生可逆或不可逆變化。功能陶瓷材料光學陶瓷的種類透明陶瓷紅外光學陶瓷激光陶瓷氧化物透明陶瓷非氧化物透明陶瓷光色陶瓷功能陶瓷材料陶瓷材料怎樣才能透明？在各向同性晶體構成的多晶體中，晶界不產生散射，但不存在氣孔等缺陷時，是透明的；在各向異性的晶體中，光從一個晶粒向鄰近的晶粒入射時，由于雙折射現(xiàn)象而產生散射，是不透明的。若要得到透明多晶體，雙折射必須很小。制造透明陶瓷的關鍵：消除氣孔和控制晶粒異常長大！功能陶瓷材料消除氣孔和控制晶粒異常長大的常用方法：1。摻入微量或少量的添加劑2。調節(jié)氣氛3。調整原料4。熱壓功能陶瓷材料氧化物透明陶瓷Al2O3、Gd2O3、CaO、LiAl5O8、MgO、HfO、BeO等非氧化物透明陶瓷GaAs、ZnS、ZnSe、MgF2、CaF2等功能陶瓷材料紅外光學陶瓷隨著紅外技術的發(fā)展，出現(xiàn)了很多新型的材料和器件。這些材料包括濾光材料、紅外接受材料和紅外探測材料。以往這類材料主要采用單晶或玻璃，最近已開始使用多晶陶瓷。這樣的陶瓷材料就稱為紅外光學陶瓷。氧化釔是一種優(yōu)良的高溫紅外材料，主要用于紅外導彈的窗口和整體罩、天線罩、微波基板、絕緣支架、紅外發(fā)生器管殼、紅外透鏡和其他高溫窗口。在紅外技術中，上述濾光材料只能分出較窄的紅外線光譜區(qū)。欲得到長波紅外線，最好采用其分子本身振動頻率處于遠紅外區(qū)的材料，如溴化鉀、碘化鉀、巖鹽、氟化鋰、氯化鉀和溴化銫等。功能陶瓷材料激光陶瓷激光陶瓷的實質是具有適當?shù)哪芗壗Y構，通過激勵，使粒子從低能級向高能級躍遷。激光晶體通常包括兩部分：組成晶格的稱為基質晶體，其主要作用是為激活離子提供適當?shù)木Ц駡?；另一部分是發(fā)光中心，即少量的摻雜離子。幾種典型的激光陶瓷材料：1。紅寶石激光晶體2。摻釹的釔鋁石榴石晶體。功能陶瓷材料激光陶瓷1。紅寶石激光晶體：紅寶石激光晶體是以α-A12O3單晶體為基質，以Cr3+為激活劑所組成的晶體激光材料。紅寶石是以Cr3+部分地取代α-A12O3晶格中的A13+，而使晶體呈現(xiàn)紅色，并隨著Cr3+濃度的增加顏色由淺變深。作為激光工件物質的紅寶石晶體，Cr3+的質量分數(shù)一般在0.05％～0.1％之間。紅寶石的基本物化性質類似于α-A12O3，是一種較理想的基質材料。從激光器對工作物質性質和光譜性質的要求來看，紅寶石激光晶體是一種較好的材料。功能陶瓷材料激光陶瓷2。摻釹的釔鋁石榴石晶體石榴石型結構的激光晶體包括有：摻釹的釔鋁石榴石，分子式為Nd3+：Y3Al5O12（Nd3+：YAG）；摻釹的釔鎵石榴石，分子式為Nd3+：Y3Ga5O12（Nd3+：YGaG）；摻釹的釓鎵石榴石，分子式為Nd3+：Gd3Ga5O12（Nd3+：GdGaG）。其中以Nd3+：YAG的激光晶體性能最好，可用于碘鎢燈、氙燈的激發(fā)。功能陶瓷材料光色陶瓷物質在光照射時改變顏色，停止照射后又可逆地恢復原狀的現(xiàn)象，稱為光色現(xiàn)象。目前光色材料主要是單晶和玻璃。光色陶瓷是光色材料的新品種，它們將會有實際應用。在鋯鈦酸鋁陶瓷(PZT)中添加鋰錫鉬鉛復合氧化物(PLSM)的PZT-PLSM固溶系統(tǒng)，當其組成處于某特定范圍內時，呈現(xiàn)出明顯的感光特性，加熱時恢復到原來狀態(tài)。PLZT透明陶瓷受光照射時也呈現(xiàn)自身改變顏色的現(xiàn)象。功能陶瓷材料生物陶瓷什么是生物陶瓷？用于人體器官替換、修補以及外科矯形的陶瓷材料。要求：具有良好的力學性能，在體內難于溶解，不易氧化，不易腐蝕變質，熱穩(wěn)定性好，耐磨且有一定的潤滑性，和人體組織的親和性好，組成范圍寬，易于成形等。功能陶瓷材料生物陶瓷的種類1。生物惰性陶瓷2。生物活性陶瓷該陶瓷的物理、化學性能穩(wěn)定，在生物體內完全呈惰性狀態(tài)具有優(yōu)異的生物相容性，能與骨形成結合面，結合強度高，穩(wěn)定性好，參與代謝。功能陶瓷材料生物惰性陶瓷1）氧化鋁陶瓷：傳統(tǒng)的生物陶瓷，穩(wěn)定性好，純度高。可制成單晶、多晶或多孔材料。2）氧化鋯陶瓷：生物相容性好，穩(wěn)定性高，具有更高的斷裂韌性和更耐磨。3）碳素類陶瓷：與血液相容性、抗血栓性好，與人體組織親和性好，耐蝕、耐疲勞、量輕。功能陶瓷材料生物活性陶瓷1。磷酸鈣陶瓷：具有生物降解性，能被人體吸收。2。生物活性玻璃陶瓷3。Na2O-K2O-MgO-CaO-SiO2-P2O5陶瓷4。BCG人工骨頭功能陶瓷材料陶瓷分離膜以壓力差、濃度差等作動力，使氣體和液體的混合物或無機物、有機物的溶液分離成各種組分的功能膜叫分離膜。陶瓷分離膜發(fā)展迅速，與有機膜相比，它具有獨特的性能：由于是氧化物，在酸性和弱堿性條件下穩(wěn)定，并能耐有機試劑及氯氣；適用于高溫和高壓狀態(tài)，使用溫度達400℃甚至800℃，使用壓力可達千帕數(shù)量級；強度高；抗微生物侵蝕能力強，不污染環(huán)境，便于清洗。功能陶瓷材料敏感陶瓷1。熱敏電阻陶瓷指某些性能隨外界條件（溫度、濕度、氣氛）的變化而發(fā)生改變的陶瓷材料2。壓敏電阻陶瓷3。磁敏陶瓷4。氣敏陶瓷5。濕敏陶瓷功能陶瓷材料熱敏電阻陶瓷電阻隨溫度發(fā)生明顯變化的陶瓷材料。正溫度系數(shù)陶瓷（PCT）負溫度系數(shù)陶瓷（PCT）臨界溫度系數(shù)陶瓷（PCT）功能陶瓷材料電阻隨溫度升高而增加的陶瓷材料。正溫度系數(shù)陶瓷（PCT）鈦酸鋇陶瓷或以鈦酸鋇為主晶相的陶瓷應用：1。馬達的過熱保護、液面深度測量、溫度控制和報警、非破壞性保險絲、晶體管過熱保護、溫度電流控制器等。2。彩色電視機自動消磁、馬達啟動器、自動開關等；3。等溫發(fā)熱件、空調加熱器等功能陶瓷材料電阻隨溫度升高而減小的陶瓷材料。負溫度系數(shù)陶瓷（NCT）多為尖晶石型氧化物，有二元和三元等。如：MnO-CuO2-O2;Mn-Co-Ni等。功能陶瓷材料CRT熱敏陶瓷氧化釩V4O7、V5O8、V6Oll、V2O3、VO2等陶瓷是最主要的臨界負溫熱敏材料。在較低溫度下會發(fā)生相變，如V2O3的相變溫度為168K，由單斜晶系變?yōu)榱骄?；VO2在333K時由金紅石轉變?yōu)楫犠兘鸺t石。相變時電阻率增加幾個數(shù)量級。氧化釩的電阻率急變常用于恒溫箱控制，VO2在333K的特性相變已廣泛用于電路的過熱保護和火災報警。功能陶瓷材料壓敏電阻陶瓷電阻值對外加電壓敏感的陶瓷材料。電壓提高，電阻率下降。壓敏陶瓷有SiC、Si、Ge、ZnO等。以ZnO的性能最優(yōu)。具有高非線形、大電流和高能量承受能力。稀土氧化鐠為主要添加劑的ZnO壓敏陶瓷。應用：微型馬達電噪聲、彩色顯像管放電吸收、繼電器節(jié)點保護、汽車發(fā)動機異常輸出功率吸收、電火花、穩(wěn)壓元件等。功能陶瓷材料磁敏陶瓷將磁性物理量轉化成電信號的陶瓷材料。應用：可用來檢測磁場、電流、角度、轉速、相位等。在汽車工業(yè)中：用于無觸點汽車點火開關；在計算機工業(yè)中：用于霍爾鍵盤；在家用電器和工業(yè)上：用于無刷電機和無觸點開關等功能陶瓷材料氣敏陶瓷將氣體參量轉化成電信號的陶瓷材料。它能以物理或化學吸附的方式吸附氣體分子。氣敏陶瓷有氧化鐵系氣敏陶瓷、氧化鋅系氣敏陶瓷、氧化錫系氣敏陶瓷等。應用：可燃氣體和毒氣的檢測、檢漏、報警、監(jiān)控等。它的靈敏度高，對被測氣體以外的氣體不敏感。功能陶瓷材料濕敏陶瓷將濕度信號轉化成電信號的陶瓷材料。應用：用于濕度指示、記錄、預報、控制和自動化等。MgCr2O4－TiO2陶瓷ZnO－Cr2O3陶瓷Zn－Cr2O3－Fe2O3陶瓷功能陶瓷材料多功能木基陶瓷所謂木基陶瓷，是指以木材或其它木質材料為主要原料，借助物理的、化學的和冶金的方法進行陶瓷化轉變，獲得的最終產物為碳材料（軟碳+硬碳）、碳化物或氧化物陶瓷和陶瓷基復合材料等。由于木基陶瓷的制造技術以可再生資源木材等木質材料為主要原料，在生產、使用及廢棄后的處理中，不會產生環(huán)境污染，具有良好的環(huán)境協(xié)調性，所以它首先是理想的環(huán)保材料；合適的生產工藝條件，既可使木基陶瓷材料具備較高的強度性能，又可使木基陶瓷材料在熱、電、磁和摩擦性能方面具有獨特的性能，因而它是一種多功能陶瓷材料。功能陶瓷材料木基陶瓷的制造技術⑴無機改性木基陶瓷材料（陶木）制造技術⑵C/C木基陶瓷材料制造技術⑶Si/SiC木基陶瓷材料制造技術⑷氧化物木基陶瓷材料制造技術⑸具有網絡互穿結構的金屬化木基陶瓷材料制造技術A.原料試樣；B.冷凝管；C.壓力表;D.溫度計；E.加熱器；F.絕熱材料；G.水阱；H.冷阱;I.活性炭過濾層;J.空氣過濾層；K.真空泵圖5-6C/C木材陶瓷的生產工藝流程功能陶瓷材料木基陶瓷材料制造技術的應用與選用原則木材等木質材料的多孔結構與性質為制造特殊結構與功能的木基陶瓷材料提供了廣闊的空間。可制得C/C木基陶瓷；可制成具有網絡互穿結構的致密陶瓷材料；可制備碳化物/金屬密實復合材料；可制備出孔隙率達20%-50%的單組分碳化物陶瓷；可制得保留木材料特征結構的多孔氧化物陶瓷；采用類似粉末冶金的工藝可克服其它制備方法遺傳給木基陶瓷材料性能上的各向異性。另外，還可以對木材進行無機改性，獲得耐火性能、防收縮性、抗腐蝕能力都很強的“陶木”。各類制造技術的實際應用，應根據(jù)用戶具體產品的實際用途、性能指標、批量大小和價值高低實時選擇、調整與創(chuàng)新，切忌生搬硬套。功能陶瓷材料木基陶瓷材料制造技術的發(fā)展趨勢今后木基陶瓷材料制造技術的研究將不斷超越當前的研究范圍，它不僅會在浸漬溶劑的選配、原材料結構模板的設計等方面有所發(fā)展，更重要的是它將為材料學的發(fā)展提供一種嶄新的研究理念；將會廣泛吸納高分子材料、金屬材料、石油化工、機械工程、粉末冶金等學科專業(yè)或領域的高新技術（如新材料技術、優(yōu)化設計技術、信息技術等），與社會、經濟、資源和環(huán)境的發(fā)展緊密結合，使木基陶瓷材料制造技術的內涵更豐富，市場競爭力更強，不斷誘發(fā)新的社會經濟生長點。功能陶瓷材料建筑裝飾陶瓷在建筑裝飾工程中，陶瓷是最古老的裝飾材料之一。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，陶瓷在花色、品種、性能等方面都有了巨大的變化，為現(xiàn)代建筑裝飾裝修工程帶來了越來越多兼具實用性裝飾性的材料。在建筑工程中應用十分普遍。在現(xiàn)代建筑裝飾陶瓷中，應用最多的是釉面磚、地磚和錦磚。它們的品種和色彩多達數(shù)百余種，而且還在不斷涌現(xiàn)新的品種。如日本的浮雕面磚、德國的吸音面磚、澳大利亞的輕質發(fā)泡面磚、我國的結晶面磚等等。功能陶瓷材料常用建筑裝飾陶瓷建筑裝飾陶瓷是用于建筑物墻面、地面及衛(wèi)生設備的陶瓷材料。主要產品分為陶瓷面磚、衛(wèi)生陶瓷、大型陶瓷飾面板、裝飾琉璃制品等。其中，陶瓷