功能陶瓷材料主要是指具有优良的电学、光学，热学、声学，磁学、生物学、力学、化学和超硬等诸多特性，广泛应用于电子与光电子信息、微电子技术、传感与自动化技术、生物医学、能源、环境保护、国防工业、医疗卫生保健、航空航天、机械制造与加工、农业、计算机等高新技术领域，发挥重要作用的新型陶瓷材料。在科学技术高速发展的今天，需要更多新型陶瓷材料来适应这种日新月异的高科技腾飞情况。

功能陶瓷材料从传统的块体裁料，发展到纳米粉体、纳米管材、纤维材料和薄膜材料等及其应用，主要包括：电介质陶瓷、 电子结构陶瓷、半导体陶瓷、导电陶瓷、超导陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷、生物医学陶瓷、工程结构陶瓷、超硬陶瓷、陶瓷基复合材料、陶瓷膜材料、陶瓷纤维材料、梯度陶瓷材料、纳米陶瓷材料等。这些新型功能陶瓷材料的研制、开发、生产和应用无疑在国内外经济和高新技术的发展中起到关键的作用。

一、结构陶瓷

这类陶瓷材料主要用来制造装置零部件、 小电容量的电容器、绝缘子、电感线岡骨架、电子管插座、电阻基体、电真空器件和集成电路基片等。根据具体的应用要求，这些陶瓷材料应具有不同的特性。

①制造一般的装置零部件和电感线圈骨架等应用时，要求陶瓷材料的绝缘性能好、介质损耗小，机械强度高、具有一定的散热性能等。这类应用的代表性陶瓷材料有氧化铝陶瓷和滑石陶瓷。

②制造电阻基体时，要求陶瓷材料可在较高温度下工作，绝缘性能好，致密，气孔率低，可精确地进行磨加工、抛光和保证一定的加工精度，能与碳膜和金属膜等电阻膜形成牢固结合，且不发生化学反应。这类应用的代表性陶瓷材料有低碱陶瓷、长石陶瓷等。

③制造电真空器件和集成电路基片等时，要求陶瓷材料具有良好的气密性和致密度、绝缘性能好、高温性能稳定、导热性能好、耐化学腐蚀性好、机械强度高、与金属形成良好的封接等。代表性陶瓷材料有刚玉陶瓷、氧化铍陶瓷、氮化硼陶瓷和氮化铝陶瓷等。

陶瓷结构件

二、电容器介质陶瓷 

这类陶瓷材料主要用来制造各种条件下应用的电容器，根据国家标准规定分为Ⅰ类电容器陶瓷介质、Ⅱ类电容器陶瓷介质和Ⅲ类电容器陶瓷介质。

Ⅰ类电容器陶瓷介质主要用来制造高频陶瓷电容器。根据陶瓷材料的性能和应用要求，可具体分为以下两种类型。

①高频稳定型电容器陶瓷介质。主要用来制造用于精密电子仪器等用的陶瓷电容器，这种电容器陶瓷介质的电容量温度系数小。

② 热补偿型电容器陶瓷介质。主要用来制造用于高频振荡回路等高频电路用的陶瓷电容器，这种电容器陶瓷介质具有较大的负电容温度系数。

Ⅰ类电容器陶瓷介质的代表性陶瓷材料有金红石陶瓷、钛酸钙陶瓷、钙钛硅陶瓷等。

Ⅱ类电容器陶瓷介质主要用来制造电子线路中的旁路、耩合电路、低频及其他对电容量温度稳定性和介质损耗要求不高的电容器。要求这类陶瓷材料具有大的介电系数，介电系数与电场的关系为非线性。

Ⅲ类电容器陶瓷介质又称为半导体陶瓷介质。主要用来制造用于较低电压下工作的大电容量、小体积的电容器。要求这类电容器陶瓷介质具有介质层极薄、 介电系数大、介电系数的温度变化小等性能。根据其结构特点分为以下三种。

①表面层型。是指在半导体陶瓷的表面经过氧化处理形成极薄的绝缘层作为介质的半导体陶瓷介质。

②阻挡层型。是利用半导体陶瓷的表面与电极形成的接触势垒薄层作为介质的半导体陶瓷介质。

③晶界层型。是利用半导体陶瓷中的半导体晶粒间的绝缘晶界层作为介质的半导体陶瓷介质。由于这种半导体陶瓷的半导体晶粒与极薄的绝缘晶界层相比，可认为半导体晶粒为电极，极薄的绝缘晶界层为介质，这种半导体陶瓷电容器可等效为很多小电容器的并联和串联。

由于三种介质为极薄的表面绝缘薄层、极薄的接触势垒层和极薄的绝缘晶界层，因此这类陶瓷电容器的介电系数非常大。

钛酸钡陶瓷

三、压电陶瓷

这类陶瓷材料具有良好的机械能与电能之间的转换等性能，主要用来制造各种压电陶瓷换能器、微位移元器件、扬声器等电声器件、滤波器等频率元器件等。

四、半导体陶瓷

半导体陶瓷除可用来制造山类半导体陶瓷电容器外，还可用来制造各种敏感元器件、传感器等。如用来制造热敏电阻、压敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻、气敏电阻、红外敏电阻、光电池等很多对外界不同因素敏感的元器件，用于电子线路中进行信息采集和自动控制、过电流保护、过热保护、节能降耗等很多设备和仪器中。这些敏感陶瓷材料具有随外界相应条件和因素变化而发生电阻、电容和形变等的变化，使应用过程中的电信号、磁信号、温度和应力等发生相应变化的性能，所以用途非常广泛。代表性陶瓷材料有钛酸钡半导体PTC热敏电阻陶瓷和氧化锌压敏陶瓷等。

氧化锌压敏电阻

五、导电陶瓷

导电陶瓷主要用来制造各种大功率的电阻器、显示器件、微波衰减器、夜视仪等。这种陶瓷材料的电阻率非常小。代表性陶瓷材料有二氧化锡导电陶瓷等。

六、超导陶瓷

超导陶瓷主要用来制造超导量子干涉计、磁通变换器、超导计算机、混频器、高温超导无源和有源微波器件、超导电缆、超导同步发电机、超导磁能存储系统、超导电磁推进系统、超导磁悬浮装置等。

七、磁性陶瓷

磁性陶瓷材料主要用来制造多路通信用电感器、滤波器、磁性天线、记录磁头、磁芯以及雷达、通信、导航、遥测、遛控等电 子设备中的各种微波器件，各种电子计算机的磁性存储器磁芯等。铁氧体材料分为软磁、硬磁、旋磁、矩磁和压磁等五类。这种陶瓷材料具有良好的磁导率、压磁楊合 系数、品质因数、损耗角正切等性能。

磁性陶瓷

八、生物陶瓷

生物陶瓷材料具有良好的生物功能性、生物相容性和机械强度等特性。主要用来制造人工牙齿、人造关节等人工器官和人体硬组织的修复替换等。这种材料不会对人体组织、生理、生化产生不良影响。代表性陶瓷材料有羟基磷灰石、磷酸钙陶瓷、玻璃陶瓷、生物活性陶瓷和碳材料等。

九、超硬陶瓷 

超硬陶瓷材料具有高的硬度、良好的机械强度和温度特性等。主要用来制造磨料、磨具、刀具、各种精密机械、手表、装饰材料等需要高硬度材料的应用领域。代表性陶瓷材料有金刚石、碳化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硼陶瓷、氮化钛陶瓷等。

碳化硅陶瓷

我国功能陶瓷工业生产的产品，主要用于电子信息工业方面的整机中，有的产品是关键的元器件。例如，一块集成电路工作的稳定性和寿命，很大程度上取决于基片的性能；一个自动控制系统的精度和灵敏度等主要指标，取决于传感器的性能，而很多传感器的性能取决于敏感陶瓷元器件的性能；大型计算机的运算速度主要取决于磁性陶瓷或铁电陶瓷薄膜等记忆元件。目前形成大批量生产的功能陶瓷主要有高频绝缘陶瓷、电阻陶瓷基体、陶瓷电容器、电真空陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷及元器件、磁性陶瓷及元器件、半导体陶瓷和各种敏感元件及传感器、导电陶瓷及元器件、超导电陶瓷及元器件、光电陶瓷及元器件、生物陶瓷及其零部件、环境保护用陶瓷和超硬陶瓷及其零部件等。

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