北京中科刘云涛 http://www.csjkc.com/yydt/m/513.html
摘要随着科技的不断发展越来越多的新型材料被研发出来，在很多领域都有新的材料不断涌现并替代旧的材料。在此时代背景下，氧化物陶瓷具有优良的强度、硬度、绝缘性、热传导、耐高温、耐氧化、耐腐蚀、耐磨及高温强度等特性，在严苛环境条件下具有优良的高温稳定性与力学性能，从一众材料中脱颖而出，成为具有广阔应用前景的材料。氧化物陶瓷材料主要包括二元氧化物、玻璃陶瓷、钛酸盐陶瓷以及羟基磷灰石陶瓷材料等等，而其中玻璃陶瓷因其具有的特殊性能，使其有着广阔的应用前景。玻璃陶瓷，又称微晶玻璃，是经过高温融化、成型、热处理而制成的一类晶相与玻璃相结合的复合材料。具有机械强度高、热膨胀性能可调、耐热冲击、耐化学腐蚀、低介电损耗等优越性能，兼具玻璃和陶瓷的特点，在热学、化学、生物学、光学以及电学性能方面优于金属及聚合物。介绍玻璃陶瓷又称微晶陶瓷、微晶玻璃，由著名的玻璃化学家和发明家S.D.史杜基于20世纪五十年代中期发明，是通过对某些特定组织承德基础玻璃，在一定温度下进行受控核化、晶化而制得的一种含有玻璃提的多晶固相材料。其性能由主晶相来决定，主晶相可通过控制成核、晶化以及选择不同的母玻璃组分来实现。兼具玻璃和陶瓷的特点，在热学、化学、生物学、光学以及电学性能方面优于金属及聚合物。性能玻璃陶瓷具有机械强度高、热膨胀性能可调、耐热冲击、耐化学腐蚀、低介电损耗等优越性能。所以被广泛用于机械制造、光学、电子与微电子、航天航空、化学、工业、生物医药及建筑等领域。发展历程第一代微晶玻璃，批量生产是在上个世纪九十年代中后期，这种新型材料多次在国内、国际的建材展览会上闪亮登场，引起了广泛的反响。不久之后，出现了有关将微晶玻璃粒料复合在瓷砖表面的发明专利，在不断的生产实践中，逐步克服了（或基本克服）第一代微晶玻璃存在的主要气孔的缺陷，并顺利地将产品推向市场。第一代微晶玻璃陶瓷复合板以其洁白如玉的外观、亮丽柔美的光泽、良好的硬度与耐磨性、较好的耐酸、耐碱性而崭露头角。不过，由于它的析晶是在保留的颗粒边缘向内部生长，所以晶花显得单调。第二代微晶玻璃最初是为解决第一代微晶玻璃容易出现气孔的技术难题而研发的。如果微晶玻璃陶瓷复合板在烧成过程中经历了微晶玻璃的熔融状态，那么微晶玻璃粒料粒度的影响就显得较为次要了。这些结论为解决第一代微晶玻璃存在气孔的技术难题指明了路线。为此，我们引入了较多含量的表面张力较大，同时粘度又比较小的氧化锌组份，研制成功了第二代以硅锌矿为微晶相的微晶玻璃陶瓷复合板，同时也获得了国家发明专利。由于第二代微晶玻璃的表面张力较大，粘度较小，在复合板烧成的微晶玻璃熔化阶段，原来玻璃粒料之间堆积的空隙聚集成较大的气泡并冲破表面。熔液在气泡爆裂之后往复流动，不断撕开界面，提供了晶体生长有利的最低能量势垒的位置，形成了花朵状、菊花状、放射状、流动状、火山熔岩状等变化万千的结晶花纹。这就体现了第二代微晶玻璃的晶化特点，即突破了第一代微晶玻璃结晶局限的颗粒边界，重新生长出美丽、自然流畅、千姿百态的结晶花纹，从而大大提高了其装饰艺术的美学性。除此之外，受第二代微晶玻璃的表面张力与粘度的影响，可以使微晶玻璃层的整个横断面都可以形成基本无气孔的状态，表面只有残留气体逸出后留下的痕迹。这与横断面残留很多气孔的第一代微晶玻璃形成了鲜明的对照。这两个特点正是第二代微晶玻璃的优势所在。不过，第二代微晶玻璃的硬度较第一代微晶玻璃低，耐化学腐蚀性也较第一代弱，这些都是第二代微晶玻璃的不足之处。年下半年起，99.5%的氧化锌开始大幅度涨价，从每吨元左右一直涨到年上半年的每吨元。在这样的经济形势逼迫下，科研工作者转向研发新型的、不用氧化锌价格且更便宜的微晶玻璃。年年底就研制成功了以辉石相为微晶相的第三代微晶玻璃陶瓷复合板，不仅不再添加氧化锌，而且在此基础上大幅度降低第二代微晶玻璃陶瓷的成本水平，同时保留了第二代微晶玻璃结晶突破颗粒边界，生长出形状各异的花纹和断面且基本无气孔的特点。第三代微晶玻璃的微晶相———辉石类主要属于单斜辉石，硬度为5.5。因此，第三代微晶玻璃较第二代微晶玻璃的机械性能、耐化学腐蚀性能要更好一些。玻璃陶瓷性能优异、应用前景广阔是新时代发展材料中的佼佼者，可以应用在很多领域。经过未来不断地优化工艺，不断开发研究，会发挥出更好的作用。

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