功能陶瓷的概念
功能陶瓷,是指在应用时主要利用其非力学性能的材料,这类材料通常具有一种或多种功能,如电、磁、光、热、化学、生物等; 有的还有耦合功能,如压电、压磁、热电、电光、声光、磁光等。随着材料科学的迅速发展,功能陶瓷材料的各种新性能、新应用不断被人们所认识,并积极加以开发。
由于科学技术的高度发展,对陶瓷材料的性能、质量以及要求越来越高,促使部分陶瓷发展成为新型的具有特殊功能类型的材料。这类陶瓷无论在性能和使用上,还是在制作工艺上都要求高度精细,故它与结构陶瓷一起,统称为精细陶瓷(新型陶瓷)。以往,通常将具有单一功能的陶瓷,如机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷列为结构陶瓷;而将具有电、光、磁及部分化学功能的多晶无机固体材料列为功能陶瓷。
根据中研普华产业研究院发布的《2022-2027年中国功能陶瓷行业供需趋势及投资风险研究报告》显示:
功能陶瓷在先进陶瓷中约占70%的市场份额,其余为结构陶瓷。由于先进陶瓷各种功能的不断发现,在微电子工业、通讯产业、自动化控制和未来智能化技术等方面作为支撑材料的地位将日益明显,其市场容量将不断提升。
在电、磁、声、光、热等方面具备的许多优异性能令其他材料难以企及,有的功能陶瓷材料还是一材多能呢。而这些性质的实现往往取决于其内部的电子状态或原子核结构,又称电子陶瓷。已在能源开发、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等方面有广泛应用。
就陶瓷材料的功能而言,有机械的、热的、化学的、电的、磁的、光的、辐射的和生物的各类功能。此外,还有半导体陶瓷、绝缘陶瓷、介电陶瓷、发光陶瓷、感光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶瓷、催化陶瓷、特种功能薄膜等,在自动控制、仪器仪表、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、精密机械、航空航天、国防等部门均发挥着重要作用。在奇妙的材料世界里还有许多未知的现象有待于我们去探究,相信随着科学技术的进一步发展,人类也必然会发掘出功能材料的新功能,并将其派上新用场。
利用纳米技术生产的纳米抗菌材料有三类:一类Ag+系抗菌材料(当高价银离子与细菌接触时使细菌体内的蛋白质变性;第二类是是光触媒型纳米抗菌材料(通过催化反应,将细菌的尸体分解得一干二净,一般还有除臭,自洁,防霉,防锈,高效防老化,全能净化空气,自造“负离子雨林”气候等功能);第三类是C-18A纳米蒙脱土等无机材料。将前两类加入陶瓷中可制成对病菌、细菌有强的杀菌和抑菌作用的陶瓷产品。
近年来,负离子瓷砖、发热瓷砖、防滑瓷砖、抗菌瓷砖、透水砖和发泡陶瓷等功能性瓷砖,逐渐成为陶瓷行业产品研发的方向之一。这些功能性产品的兴起,与行业的发展不无关系,更与消费者越来越重视家居健康有关。国内的先进陶瓷体系不断拓展,制备技术不断丰富与进步,应用领域也从单一的军事、航空航天推广到环保、新能源、电子信息等更为广泛的民用市场,陶瓷材料也从结构陶瓷、功能陶瓷向结构——功能一体化发展。
小型化、低损耗化、复合化、多功能化、智能化将是未来新型功能陶瓷材料的发展趋势。由于电子产品有向轻、薄、小发展的趋势,这就要求材料、损耗必须越来越小,当材料尺寸达到纳米级,表面、量子效应会显著加强,会产生独特的光、热、电等特性,从而使材料产生一些新的功能。随着科技的发展,对材料的功能也要求越来越高,单一材料往往难以满足,可以通过离子掺杂、材料复合等手段开发出综合的功能材料。智能材料是功能陶瓷发展的更高阶段,它是人类社会的需求和现代科学技术发展的必然结果。
当今先进陶瓷材料的发展不再局限于传统技术,而更多的是与现代信息、自动化技术、不同材料的结合而形成新的技术科学(计算材料科学、功能——结构一体化等),先进陶瓷发展的新时代即将到来。
纳米材料具有极微小粒度、高比表面、高表面活性。随着纳米粉体颗粒尺寸的减小,其比表面和表面能增大。在制备和应用的过程中,由于颗粒间普遍存在的范德华力和库仑力,纳米颗粒极易凝聚并团聚形成二次颗粒,即所谓的软团聚,使粒子粒径增大。如果不加以分散而直接混料,大团聚颗粒的存在会使制备的材料在最终使用时失去纳米材料所具备的特性。因此,纳米材料在添加之前能否均匀、稳定地分散是其应用所要解决的首要问题。
目前纳米技术在陶瓷中的工业化研究和应用,还处在起步险段,许多瓶颈问题有待于进一步的研究和解决。如:如何制备低成本纳米陶瓷粉体问题;如何保持陶瓷材料中的纳米特性问题;生产中怎样控制的问题等等。
功能陶瓷未来发展的建议
在性能方面,应该向高性能、低成本、高可靠性、多功能和智能化的方向发展;在应用方面,应该向着智能化敏感陶瓷元件、计算机用光纤陶瓷材料、计算机硬盘和高稳定性陶瓷电容器等方向发展;在设备技术方面,应该向低温烧结、纳米材料的调控和复合、小型化方向发展。
中研普华利用多种独创的信息处理技术,对市场海量的数据进行采集、整理、加工、分析、传递,为客户提供一揽子信息解决方案和咨询服务,最大限度地降低客户投资风险与经营成本,把握投资机遇,提高企业竞争力。想要了解更多最新的专业分析请点击中研普华产业研究院的《2022-2027年中国功能陶瓷行业供需趋势及投资风险研究报告》。

关注公众号
免费获取更多报告节选
免费咨询行业专家