結構與功能陶瓷統(tǒng)稱為陶瓷材料,它是超微粉體應用的重要領域之一。同時,由于高純超微粉體的應用,使得陶瓷材料在微觀結構和其他性能,尤其是韌性方面有了質的飛躍。

       結構陶瓷是指那些具有優(yōu)異的機械性能及優(yōu)良的耐高溫、耐腐蝕性,因而可用于工程結構件的陶瓷材料;功能陶瓷是指那些具有特殊的電、磁、光、聲、熱等特性,因而可用于各種功能器件的陶瓷材料。

       陶瓷是人類最早使用的材料之一,在人類發(fā)展史上起著重要作用。直到現(xiàn)在,陶瓷仍是人類生活和生產中不可缺少的一種材料。陶瓷產品的應用范圍遍及國民經濟的各個領域,不僅在人們的日常生活中不能沒有陶瓷,就是在工業(yè)、、國防及科學研究中也同樣不能缺少陶瓷。這是因為陶瓷有著許多其他材料無法比擬的優(yōu)異性能,如耐磨損、耐腐蝕、耐高溫高壓、硬度大、不會老化等,能夠在其他材料無法承受的惡劣環(huán)境條件下工作,但是,陶瓷材料的一個主要缺點,也是最大的弱點,就是其脆性,具體表現(xiàn)為:在外力作用下,不發(fā)生顯著變形即告破壞。這一缺點使得陶瓷材料難以作為結構材料使用,在很大程度上限制了它的應用范圍,如何克服陶瓷材料的脆性、提高陶瓷材料的韌性便成為長期以來科學家們的一個努力方向。

        除了脆性這一最大的弱點之外,陶瓷材料還存在其他方面的一些弱點,如加工困難。由于陶瓷是脆性材料,同時硬度又比其他材料大,很難像普通材料一樣對陶瓷材料進行切割、創(chuàng)磨、鉆孔等操作,又如,陶瓷材料的燒結溫度很高,設備投資大,能耗高,不利于環(huán)境保護。如何使陶瓷材料能在較低溫度下完成燒結,并具有較好的可加工性,也是研究人員長期以來試圖解決的問題。

陶瓷材料的制備工藝主要包括制粉、成型和燒結三步。上述陶瓷材料缺點的克服,在很大程度上取決于超微粉體制備技術的進步。陶瓷科學工作者研究表明,原料粒度越細,材料的燒成溫度越低,燒結體越致密,強度和韌性越高。當原料粒度達到納米粒級時,其燒結溫度比普通陶瓷粉體的燒結溫度降低數(shù)百攝氏度,制取的納米陶瓷具有高韌性和低溫超塑性行為,而且硬度極高。例如,在100℃下,納米TiO2的顯微硬度達到1274.86kPa,而普通TiO2陶瓷的顯微硬度低于196. 13kPa.

        制備這些結構和納米陶瓷的超微粉體包括Al203、ZrO2,TiO2,ZnO.

       BaTiOs等氧化物以及SiC, BC, wC. SisN4、ZN等特種粉體。

      淘瓷顏料和特種釉料是超微或納米粉體在現(xiàn)代陶瓷中應用的另一個領域。這是因為超微和納米粉體的應用可以顯著提高色料的著色力、光性、色澤等性能并可以減少昂貴的陶瓷顏料和特種釉料的用量。