全球先進陶瓷材料的應用趨勢預測
隨著5G時代的到來，陶瓷材料將迎來新一輪快速發(fā)展。先進陶瓷，又稱為高性能陶瓷、精細陶瓷、高技術陶瓷等，是指采用高純度、超細人工合成或精選的無機化合物為原料，具有精確的化學組成、精密的制造加工技術和結構設計，并具有優(yōu)異的力學、聲、光、熱、電、生物等特性的陶瓷。
由于先進陶瓷特定的精細結構和其高強、高硬、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、導電、絕緣、磁性、透光、半導體以及壓電、鐵電、聲光、超導、生物相容等一系列優(yōu)良性能，被廣泛應用于國防、化工、冶金、電子、機械、航空、航天、生物醫(yī)學等國民經濟的各個領域。先進陶瓷的發(fā)展是國民經濟新的增長點，其研究、應用、開發(fā)狀況是體現(xiàn)一個國家國民經濟綜合實力的重要標志之一。
先進陶瓷是“采用高度精選或合成的原料，具有精確控制的化學組成，按照便于控制的制造技術加工、便于進行結構設計，并且有優(yōu)異特性的陶瓷”。按其特性和用途，可分為2大類：結構陶瓷和功能陶瓷。
結構陶瓷是指能作為工程結構材料使用的陶瓷，它具有高強度、高硬度、高彈性模量、耐高溫、耐磨損、抗熱震等特性；結構陶瓷大致分為氧化物系、非氧化物系和結構用陶瓷基復合材料。功能陶瓷是指具有電、磁、光、聲、超導、化學、生物等特性，且具有相互轉化功能的一類陶瓷。功能陶瓷在先進陶瓷中約占70％的市場份額，其余為結構陶瓷。
國內外先進陶瓷的研究發(fā)展現(xiàn)狀對比
美國：
重點發(fā)展高溫結構陶瓷，目前在航天技術、航空器、核工程、汽車、醫(yī)療設備及機械動力等領域處于大范圍使用階段。從2000年開始，美國先進陶瓷協(xié)會和美國國家能源部聯(lián)合資助并實施了為期20年的美國先進陶瓷發(fā)展計劃，預期目標是：到2020年，先進陶瓷以其優(yōu)越的高溫性能、可靠性以及其他獨特性能，成為一種經濟適用的首選材料，并廣泛應用于節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術、生物醫(yī)藥、高端裝備制造、新能源和新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產業(yè)中，需求者根據(jù)應用要求可以選擇使用具有優(yōu)越性價比的先進陶瓷產品。美國國家航空和宇航局（NASA）在結構陶瓷的開發(fā)和加工技術方面實施了大規(guī)模的研究與發(fā)展計劃，重點對航空發(fā)動機、民用熱機中的關鍵閉環(huán)實現(xiàn)陶瓷替代，同時對納米陶瓷涂層、生物醫(yī)學陶瓷和光電陶瓷的研究、產業(yè)化進行資助。
日本：
近年來，日本將先進陶瓷作為戰(zhàn)略性產業(yè)，將其看作是決定未來國際競爭力的高科技產業(yè)，不斷加大投資力度。在電子陶瓷、光導纖維、高韌性陶瓷等先進陶瓷材料方面，日本均處于領先地位。日本生產的先進陶瓷敏感元件已占據(jù)國際市場主要份額，包括熱敏、壓敏、磁敏、氣敏、光敏等在內的各種先進陶瓷產品壟斷著大部分市場；在泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、塑膠復合陶瓷以及各種先進陶瓷材料與陶瓷部件研發(fā)，高性能陶瓷電池、陶瓷發(fā)動機等研發(fā)開發(fā)方面，均處于領先地位。
歐盟：
歐盟各國以功能陶瓷和高溫結構陶瓷為主要研究對象，目前研究的重點為發(fā)電設備中應用的新型材料技術，如陶瓷活塞蓋、排氣管里襯、渦輪增壓轉子及燃氣輪轉子等。此外，歐盟部分國家在先進陶瓷機械、裝備方面優(yōu)勢明顯。
國內：
20世紀80年代到90年代初，許多現(xiàn)代陶瓷理論和工藝在精細陶瓷的制備中得到應用。利用和金屬材料的相變理論、仿生學等學科的交叉使得材料的性能得到了大幅的提高，研制的纖維補強復相陶瓷，陶瓷基復合材料的韌性得到較大提高，通過仿生學在精細陶瓷制備工藝中得到應用，層狀材料得到較大發(fā)展。
聚合物裂解轉化、化學氣相沉（滲）積、溶膠工藝的采用，使得特種纖維的制造、連續(xù)纖維復合材料制備技術快速發(fā)展。納米技術在陶瓷中的應用使材料性能發(fā)生根本性變化，使某些陶瓷具有超塑性或使陶瓷的燒結溫度大大降低。
進入21世紀，功能陶瓷的研究也得到了國家和各科研院所的高度重視。從1995—2015年我國先進陶瓷產值及預測可以看出，我國先進陶瓷產業(yè)進入了快速發(fā)展期，預計到2015年產值可達到450億元。精密小尺寸產品、大尺寸陶瓷器件的成型、燒結技術、低成本規(guī)模化制備技術，陶瓷加工系統(tǒng)等領域不斷打破國外壟斷和技術封鎖。
例如凝膠注模工藝生產的大尺寸熔融石英陶瓷方坩堝打破了美國賽瑞丹、日本東芝和法國維蘇威3大公司的技術壟斷，在2007年率先實現(xiàn)國產化，通過近5年的不斷發(fā)展，已經形成110～1100mm系列產品，產能居于全球第1位。
但是，國內先進陶瓷總體水平與美國、日本和德國相比還存在一定的差距。主要表現(xiàn)在3個方面：
技術及新產品工程轉化極度匱乏
世界上開發(fā)了200多種陶瓷材料及2000多種應用產品。雖然我國同樣能制備出性能良好的陶瓷材料，但絕大部分仍停留在實驗室樣品上，有的產品由于成本高及可靠性等問題，市場還不能接受，所以產品的銷售額與發(fā)達國家相比相差甚遠。
高端粉體制備及分散技術遠遠落后
我國對陶瓷粉料的制備仍未引起足夠的重視，多種陶瓷粉料尚無專業(yè)化生產企業(yè)，許多企業(yè)不得不“自產自銷”。例如：高純氧化鋁粉，日本企業(yè)99.99%氧化鋁粉燒結溫度只需1300℃，而國內需要到1600℃以上；高純氮化硅粉仍受到日本UBE和德國H.C.Stark的限制，國內企業(yè)在粉料質量上仍存在較大的波動。同時，粉體的高效分散技術也存在較大差距。
制造裝備加工技術落后
雖然我國引進了國外先進的工藝裝備，像氣壓燒結爐、熱等靜壓、注射成型機、流延機等來提高我國的技術裝備水平，但因投資大，在經濟上給企業(yè)造成了很大壓力，從而限制了先進陶瓷的發(fā)展。而國內仿制設備因加工水平差距，可靠性和穩(wěn)定性暫時無法與國外產品相比。
我國在“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃中明確指出大力發(fā)展新型功能與智能材料、先進結構與復合材料、納米材料、新型電子功能材料、高溫合金材料等關鍵基礎材料。實施高性能纖維及復合材料、先進稀土材料等科技產業(yè)化工程。掌握新材料的設計、制備加工、高效利用、安全服役、低成本循環(huán)再利用等關鍵技術，提高關鍵材料的供給能力，搶占新材料應用技術和高端制造制高點。
同時，對先進陶瓷主要應用領域新能源、電子信息、環(huán)境保護、高端機械制造等同樣提出了規(guī)劃要求，將進一步推動我國先進陶瓷向規(guī)模化、應用化、高端化發(fā)展。
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