陶瓷的案例
玩轉陶瓷材料_精細陶瓷之電子陶瓷篇
圖 4: 以氧化鐵制作成鐵粉芯，在經過繞線加工的各種電感，應用在電磁波吸收上，是電路板必須使用的元器件
■ 壓電：如圖 (5) 所示為壓電陶瓷 (PEIZO) 是很有趣 的一種功能特性，機械作工使陶瓷材料晶格變形產生 電，逆向也可以用電產生機械變形，這樣壓電陶瓷用 途就很廣泛，除可以產生高電壓引發電弧作為啟動器 ( 機場的高壓氙氣燈啟動器 ) 或是點火器 ( 各位讀者您 家莊的瓦斯爐，旋轉可以發生電弧便是壓電陶瓷點火 器 )，另外，由于壓電陶瓷受到電力驅動可以產生機 械變形，也可以用來作為蜂鳴器 ( 壓電陶瓷貼在金屬 片上形成震動膜片，能夠鼓動空氣通過發音孔，如吹 口哨般的發音 )，或是微機電上的蠕蟲驅動器 ( 一種微 量的線性馬達，由于一整排的壓電陶瓷腳向蠕蟲般運 動，可以將物體往前或后進行精密的微量傳送，常用 在半導體加工的驅動裝置 )，當然，有可以利用壓電 陶瓷送出超音波震動，只要給予正確的脈沖供電，壓 電陶瓷是很多用途的；對，日本東京車站設置了壓電 陶瓷發電機，當人們走過產生震動發電，一年的總電 量可以提供一個家庭使用一整年，是不是很有趣的電 子陶瓷 ?
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展開 佳能也開始做陶瓷3D打印機了，高分辨率氧化鋁基陶瓷材料
秉持“行勝于言”的作風，研發創造性的高性能產品來改變世界，專注于高性能陶瓷3D打印這一新興技術，2018年3月宣布完成千萬級天使輪融資，投資方包括啟迪之星、清控銀杏、上海翼豐勝因。
十維科技總經理萬力表示，十維開發高性能陶瓷3D打印技術時，國內對這一技術了解還非常少。很高興看到，這兩年有更多的科研單位和企業加入到這一行業，陶瓷3D打印逐漸迎來上升期。3D打印骨科植入物的陶瓷件收縮率控制在20％以內，在陶瓷領域的3D打印算是比較低的。目前陶瓷產品主要用于醫療植入物、高端工業以及科研幾個領域
△十維科技3D打印0.1毫米孔徑的陶瓷樣件結構
△十維科技的3D打印陶瓷樣件
法國3DCERAM
3DCeram是一家致力于陶瓷3D打印技術及打印材料的研究開發公司，目前成功研發出專業的工業級陶瓷3D打印機CERAMAKER，以及與之配套的陶瓷打印多種材料，已經將陶瓷3D打印技術成功的應用于工業、航空航天、珠寶奢侈品以及醫療植入物等行業,屬于全球范圍內陶瓷3D打印領先者。
展開 【科普系列】金屬與陶瓷“強強聯合”---金屬陶瓷層狀復合材料
圖1 貝殼微觀結構形貌及疊層復合結構簡圖 (a) 珍珠層截面形貌；(b) 表面納米有機蛋白顆粒；(c)，(d) 珍珠層俯視形貌；(e)珍珠層結構簡圖
金屬陶瓷層狀復合材料(laminated metal/ceramics composites，LMCCs)正是在這種契機下應運而生，并在其誕生之后迅速成為復合材料研究領域的熱門課題之一。金屬陶瓷層狀復合材料是由至少一種金屬以片層形式與陶瓷交替排列而成，是將擁有不同化學、物理性能的兩種或多種材料按照不同的層間距、層厚比以及疊層數相互疊層制備的新型材料，通常是由基體材料和增強體復合制備而成，圖2是通過粉末冶金法制備金屬陶瓷層狀復合材料的工藝流程。微疊層復合材料中的強性層一般選用較高強度和彈性模量的結構陶瓷，該層主要起強化的作用，當受外界載荷時能保證材料具有較高的強度。陶瓷層通常選用SiC、Si3N4、Al2O3、ZrO2等材料。韌性層一般選用金屬或有機物質等韌性好的材料，保證材料具有良好的韌性。常見的韌性層材料有Ti、Ni、Fe等金屬材料，非金屬的石墨以及高分子材料的樹脂等。微疊層復合材料每個疊層的厚度通常要求為0.01~100 μm，而其性能是由每一個組分特性、體積分數、結構特點、層間距和各組分之間的互溶度共同決定的。由于材料結構的特殊性，金屬陶瓷層狀復合材料可以改善材料的斷裂韌度、疲勞性能、抗沖擊性能、抗磨損性能、抗腐蝕性能和阻尼性能等。
圖2 粉末冶金制備金屬陶瓷層狀復合材料工藝流程
最常見的金屬陶瓷層狀復合材料主要包括Ti基、Ni基、Al基、Mg基、Fe基、Cr基、耐熱金屬基、金屬間化物基等，其中以Al基、Ti基、Ni基復合材料發展較為成熟。
展開 
深入分析電子陶瓷技術發展歷程
六、電子陶瓷產業發展的戰略目標和路徑
（一）總體思路
進一步加大電子陶瓷材料及相關元器件的研發投入，重點突破電子陶瓷高端材料、先進加工工藝技術和裝備關鍵技術，加速電子陶瓷材料與元器件全產業鏈的國產化和自主創新，形成相關技術的自主知識產權系統和技術優勢；完善電子陶瓷材料成果產業化的機制，建立具有國際先進水平的電子陶瓷材料研發系統和生產基地，以及國際一流的元器件工藝制造基地。使我國在超薄型賤金屬內電極MLCC及其鐵電陶瓷材料產業化技術、低溫燒結高性能片式電感器（MLCI）及其鐵氧體材料產業化技術、高性能壓電陶瓷及其新型元器件產業化技術、高儲能密度介電陶瓷材料及其工程化制備技術、微波介質陶瓷產業化技術以及半導體陶瓷及敏感元器件產業化技術等若干領域達到國際領先水平。
（二）戰略目標
面向信息技術等領域的迫切需求，進一步加大電子陶瓷技術的研究開發及其產業升級的扶植力度，突破困擾該產業技術進步的關鍵技術，使我國在該領域的技術水平走進世界前列。力爭在2025 年大部分水平與美國、日本接近，2035年成為全球高端電子陶瓷材料和元器件的主要來源地（見圖2）。
（三）重點發展方向
1.新一代電子陶瓷元件與材料
重點突破量大面廣的無源電子元件，如MLCC、片式電感器、陶瓷濾波器的器件所需的高端電子陶瓷材料技術，發展出擁有自主知識產權的材料配方和規模化生產技術，形成穩定的生產規模。重點突破高端電子陶瓷元件中材料精密成型和加工的關鍵工藝技術和裝備，保證薄型化多層陶瓷技術所需的關鍵納米陶瓷材料的自主穩定供應，形成無源集成關鍵設備的自主研發和生產能力。
（1）高性能、低成本 MLCC 材料與元件。加強高性能抗還原陶瓷介質粉體材料及規?；a；重點研發薄型化功能陶瓷成型技術與裝備，納米晶陶瓷燒結技術，超薄型多層陶瓷結構內電極技術等。
展開 新型陶瓷材料的發展與應用地
陶瓷與金屬材料、高分子材料是當今社會應用最廣泛的三大材料。陶瓷制品分為普通陶瓷與先進陶瓷兩大類，先進陶瓷按其特性和用途可分為結構陶瓷與功能陶瓷。
其中，結構陶瓷主要是基于其力學性能和耐高溫、耐腐蝕、耐磨損性能等而應用的陶瓷材料；功能陶瓷主要是基于其電、熱、聲、光、磁等特性而應用的陶瓷材料。
新型陶瓷之所以能得到快速發展, 歸納起來有以下幾方面原因：
①具有優良的物理力學性能、高強、高硬、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、抗熱震而且在熱、光、聲、電、磁、化學、生物等方面具有卓越的功能，能滿足現代科學技術和經濟建設的需要。
②產品附加值相當高，應用十分廣泛，幾乎滲透到各行各業且未來市場持續擴展。
③其原料取于礦土或經合成而得，蘊藏量十分豐富。
新型陶瓷材料的應用
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、聲光、超導、生物相容等一系列優良性能，被廣泛應用于國防、化工、冶金、電子、機械、航空航天、生物醫學等國民經濟的各個領域。
01
電子工業領域
電子工業是先進陶瓷產業最大的終端應用市場。電子陶瓷是指在電子設備中作為安裝、固定、支撐、保護、絕緣、隔離及連接各種無線電元器件的陶瓷材料。目前電子陶瓷材料元器件主要包括：光纖陶瓷插芯、陶瓷封裝基座、陶瓷基片、陶瓷基體、接線端子、片式多層陶瓷電容器等，主要材質有氧化物、氮化物、碳化物以及硼化物等?，F代科學技術的高速發展對電子陶瓷材料提出了更加嚴峻的挑戰，也為這一領域的研究和發展創造了新的機會。
02
汽車工業領域
隨著科學技術飛速發展，更多特種陶瓷、智能陶瓷制品被應用到汽車上，給汽車零部件加工制造帶來了一場新的革命。
展開 納米氧化鋯相變增韌結構陶瓷和功能陶瓷
一般工業上用的氧化鋯陶瓷結構件、含氧化鋯的結構陶瓷都是用的部分穩定氧化鋯，主要利用其相變特性，相變增韌。全穩定的一般用作熱電偶套管，固體電解質，燃料電池等。相變增韌納米氧化鋯陶瓷是一種極有發展前途的新型結構陶瓷,其主要是利用氧化鋯相變特性來提高陶瓷材料的斷裂韌性和抗彎強度,使其具有優良的力學性能,低的導熱系數和良好的抗熱震性。它還可以用來顯著提高脆性材料的韌性和強度,是復合材料和復合陶瓷中重要的增韌劑。近十年來,具有各種性能的氧化鋯陶瓷和以氧化鋯為相變增韌物質的復合陶瓷迅速發展,在工業和科學技術的許多領域獲得了日益廣泛的應用。與此同時,有關氧化鋯相變的研究也受到了學術界的普遍重視,在固態相變研究領域中占據了僅次于金屬的重要地位。
展開 3DCERAM將攜陶瓷+多材料3D打印以及陶瓷3D打印流程解決方案亮相Formnext
3Dceram展臺：9號館C66
作為陶瓷3D打印領域的技術領先者 ，3DCERAM將攜最新的陶瓷+多材料3D打印以及陶瓷3D打?。ㄐ虏牧涎邪l-后處理）全流程解決方案重磅亮相，超多精彩看點等您來。
3DCERAM源自法國，作為陶瓷增材制造的領先者，經過20年的積累，將自身在材料領域的技術經驗與3D打印完美的結合在一起，形成了一套快速制備復雜結構陶瓷的獨特技術，并且由于光固化技術的廣泛通用性，打印材料的種類可從非金屬延申到部分金屬材質。
△SLA光固化+直寫式（Hybrid）多材料3D打印系統
基于3DCERAM設備高度開放的軟件系統和光固化打印技術廣泛的適用性，目前可打印的材質已不限于常規的氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷，山東大學等相關單位開始利用光固化技術制備鐵氧體材料、高熵合金、高溫合金等，當然也包括在參與的3D打印制備燃料電池項目計劃中的陶瓷/金屬復合光固化3D打印。
據南極熊了解，3DCERAM從2021起推出了“打印材料開放計劃”，旨在通過與相關材料研發單位合作，推動打印材料本土化，同時推進光固化陶瓷打印材料、光固化金屬打印材料、光固化復合打印材料的研發及在相關領域的應用.
展開 2026上海國際精密陶瓷暨IGBT產業鏈展覽會
█展品范圍：
1、陶瓷器件及材料：MLCC、LTCC、HTCC、微波介質陶瓷、壓電陶瓷、鈦酸鋇、碳酸鋇、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、玻璃粉、氮化鋁、LTCC介質陶瓷粉體、稀土氧化物、生瓷帶等；
2、精密陶瓷：氧化鋯、氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、碳化硅、氧化釔、結構陶瓷、高溫陶瓷、透明陶瓷、陶瓷微珠、新能源陶瓷、陶瓷軸承、陶瓷球、半導體陶瓷（搬運臂、陶瓷劈刀、靜電卡盤、蝕刻環……）、3D打印陶瓷、燃料電池（SOFC）隔膜片、穿戴陶瓷、光纖陶瓷插芯、陶瓷套筒、CIM、生物陶瓷等。
展開 【見多識廣】陶瓷材料的十大成型工藝，一起來看看??！
應用：獨石電容器瓷片、厚膜和薄膜電路用Al2O3基片、壓電陶瓷膜片、結構陶瓷薄片、電容器、熱敏電阻、鐵氧體和壓電陶瓷坯體，混合集成電路基片等。
三
注射成型
陶瓷注射成型是將聚合物注射成型方法與陶瓷制備工藝相結合而發展起來的一種制備陶瓷零部件的新工藝。
陶瓷注射成型的制造過程主要包括四個環節：
（1）注射喂料的制備：將合適的有機載體與陶瓷粉末在一定溫度下混煉、干燥、造粒，得到注射用喂料；
（2）注射成型：混煉后的注射混合料于注射成型機內被加熱轉變為粘稠性熔體，在一定的溫度和壓力下高速注入金屬模具內，冷卻固化為所需形狀的坯體，然后脫模；
（3）脫脂：通過加熱或其它物理化學方法，將注射成型坯體內的有機物排除；
（4）燒結：將脫脂后的陶瓷素坯在高溫下致密化燒結，獲得所需外觀形狀、尺寸精度和顯微結構的致密陶瓷部件。
注射成型的優點：
(1) 可近凈成型直接各種幾何形狀復雜及有特殊要求的小型陶瓷零部件，使燒結后的陶瓷產品無需進行機加工或少加工，從而減少昂貴的陶瓷加工成本。
展開 陶瓷革命！3D打印介電陶瓷部件不用再燒結
我國很早就制作陶瓷了，其中燒制是不可缺少的一環，但一組研究人員描述了他們如何通過3D打印創建介電陶瓷部件，同時避開了通常必要的燒結階段。
粉末床熔合是陶瓷添加劑制造的唯一單步工藝。研究人員專注于材料擠出。他們通過將水溶性材料鉬酸鋰（Li2MoO4）與水混合來制造3D可印刷漿料。“鉬酸鋰（Li2MoO4）是一種無毒的介電陶瓷材料，已經研究用于抑制腐蝕和濕度傳感應用，和用于改進形式的鋰離子電池的陽極材料，以及甲烷氧化催化劑?！把芯咳藛T解釋說?！?在這種稱為室溫制造或RTF的方法中，鉬酸鋰粉末用水潤濕，并且材料的部分溶解形成水相，這有助于在壓縮過程中顆粒堆積和致密化并避免收縮。溶解的鉬酸鋰在干燥過程中由于水分蒸發而重結晶，可通過熱處理加速。因為不需要燒結，所以不會形成額外的變相或熱膨脹不均導致模型變形。
“由于擠出壓力，毛細管力和溶解的Li 2 MoO 4的重結晶，在印刷和干燥漿料期間發生印刷部件的固結和致密化。研究人員表示，通過在120°C加熱可確保完全干燥后。 “微觀結構顯示印刷層沒有分層。獲得了相對高的密度和良好的介電性能，特別是當考慮不使用燒結和僅來自擠出的壓力時。預計這種方法對于類似的陶瓷和陶瓷復合材料是可行的?！?來源：中國3D打印網
展開 
先進陶瓷材料的研發與產業化應用發展狀況報告
此外，由于宇航技術發展的需要，美國國家航空和字航局（NASA）在超高溫結構陶瓷極其復合材料的開發和制備技術方面正在實施大規模的研究與發展計劃，將高溫陶瓷基復合材料制備技術作為研究重點，其目標是將發動機熱端部件的使用溫度提高到1650℃或者更高。
歐盟第六次框架計劃支持廣泛的多領域課題研究，其中一些專門針對高性能陶瓷及其復合材料的先進制備技術，特別是法國、英國、德國以航空航天應用背景加強陶瓷基復合材料和超高溫陶瓷材料的制備技術研究，例如德國已開發出可以連續燒結大型致密高溫陶瓷部件的脈沖電流結裝備。在先進陶瓷制備技術具有優勢的日本更是加大力度發展新技術新工藝，包括國立研究機構、大學及一些世界500強企業（如日本京瓷公司）；研究內容之一是下一代耐熱結構陶瓷材料制備技術，要求在1500℃高溫下也能承受1400MPa壓力的特點，應用于飛機和汽車耐熱部件。
美國已將新型陶瓷材料如納米陶瓷技術、陶瓷裝甲、環保陶瓷、核電用陶瓷、透光透波陶瓷等制備技術作為優先發展方向，且已取得重大進展。歐洲從事陶瓷材料研究和開發的主要國家（如德國、法國、英國、意大利）在航天航空所需的耐高溫抗燒蝕陶瓷基復合材料（如Cf/SiC，SiCf/SiC），超高溫陶瓷（ZrB2－SiC，HfB2－SiC）占有優勢。日本在陶瓷粉末（如ZrO2，Si3N4，AIN，Nd－YAG、BaTiO3）合成、半導體芯片封裝陶瓷基板、電子陶瓷、納米/微米復合陶瓷材料技術方面繼續發揮引領作用；同時在積極開發高強度和高韌性的陶瓷及其復合材料，例如在1500℃抗彎強度達1400MPa的氮化硅陶瓷。
展開 旋轉機械的新靈魂-氮化硅陶瓷球軸承
氮化硅全陶瓷球軸承（圖片來源：讓云科技）
氮化硅陶瓷球軸承是目前世界上研究最熱門、性能最優異、應用最廣泛的高端陶瓷軸承，其幾乎就是陶瓷軸承的代名詞。
氮化硅陶瓷球軸承優勢
氮化硅陶瓷球軸承相較于傳統的鋼制軸承，其具體優點有：
高速運轉性能。軸承在使用過程中，隨著轉速的升高，軸承運轉產生的離心力大幅度升高，致使軸承套圈與內部滾子間的滑動摩擦力增大，導致軸承發生打滑現象，最終導致軸承的使用壽命縮短。由于陶瓷球軸承的密度低，轉動過程中內部陶瓷球受到的離心力大幅度降低，進而由于離心力引起的打滑現象也大為減少，從而起到了提高軸承壽命的作用。
較好的摩擦性能。在溫度較高的工作環境中，哪怕潤滑失效，陶瓷軸承的摩擦系數小，潤滑失效后的溫度升高緩慢，體積膨脹更小，不易使軸承卡死，延長軸承的使用壽命。
高溫性能。在溫度較高時，陶瓷球軸承相比鋼制軸承而言，高溫下強度不會有大幅度的降低，具有良好的高溫性能。
化學穩定性能。相較于傳統的軸承鋼，氮化硅陶瓷材料，在常見的強酸強堿環境中的化學穩定性能優異，很難被硫酸、鹽酸等強酸及氫氧化鈉等強堿腐蝕。此外，與鋼制軸承相比，陶瓷軸承不具有導電性與磁性，所以在強磁環境下，使用陶瓷軸承也更加安全。
氮化硅陶瓷與軸承鋼的性能對比
（圖片來源：陳波等，《氮化硅陶瓷在四大領域的研究及應用進展》）
氮化硅陶瓷球軸承套圈加工
氮化硅陶瓷球軸承類型的劃分，可以根據軸承套圈與內部的滾子所用的材料是否相同分為全陶瓷軸承與混合型陶瓷軸承。全陶瓷軸承的所有部件均使用氮化硅陶瓷材料制造；混合型陶瓷軸承，一般情況下，軸承套圈使用軸承鋼，使用氮化硅陶瓷球作為內部滾子。
展開 電子陶瓷外殼生產工藝流程
電子陶瓷外殼主要產品包括通信器件用電子陶瓷外殼、工業激光器用電子陶瓷外殼、消費電子陶瓷外殼及基板、汽車電子件等。
1、通信器件用電子陶瓷外殼
通信器件用電子陶瓷外殼產品主要包括光通信器件外殼、無線功率器件外殼、紅外探測器外殼， 各產品的特點及應用領域如下：
通信器件用電子陶瓷外殼生產工藝流程
上圖每步工序中的投料情況基本如下：
氧化鋁、氮化鋁等陶瓷粉料在流延環節投料，墻體、墻體組件、底盤、支架、焊料（部分）、光纖管、熱沉、引線、封口環等管殼零件在組裝釬焊環節投料，氰化亞金鉀電鍍液在鍍金環節投料，光窗、焊料（部分）在鍍金后焊光窗環節投料。
2、工業激光器用電子陶瓷外殼
該產品主要是大功率激光器外殼，其產品的特點及應用領域如下：
工業激光器用電子陶瓷外殼生產工藝流程
上圖每步工序中的投料情況基本如下：
氧化鋁、氮化鋁等陶瓷粉料在流延環節投料，墻體、墻體組件、底盤、焊料、熱沉、引線、封口環等管殼零件在組裝釬焊環節投料，氰化亞金鉀電鍍液在鍍金環節投料。
3、消費電子陶瓷外殼及基板
該系列產品主要包括聲表晶振類外殼、3D 光傳感器模塊外殼、5G 通信終端模塊外殼、氮化鋁陶瓷基板，各產品的特點及應用領域如下：
消費電子陶瓷外殼及基板生產工藝流程
上圖每步工序中的投料情況基本如下：
氧化鋁、氮化鋁等陶瓷粉料在流延環節投料，封口環、引線、焊料等管殼零件在釬焊環節投料，氰化亞金鉀電鍍液在鍍金環節投料。
展開 陶瓷基板—“前世與今生”
（9）新納陶瓷
新納陶瓷擁有國外先進、國內領先的陶瓷材料和產品生產線，已形成以陶瓷基板、結構陶瓷、陶瓷器件等為主導的多門類產品，專注于半導體、移動通訊、新能源等應用領域的陶瓷材料及器件的研發生產，是國內特種陶瓷材料和產品的主要生產廠家。
（10）武漢利之達科技有限公司
武漢利之達科技有限公司位于武漢東湖新技術開發區（中國光谷），工廠位于孝感市孝昌縣經濟開發區。由高校科研人員創辦的高新技術企業，瞪羚企業。公司致力于高校科研成果產業化，專業從事電子陶瓷封裝材料與技術的研發。
（11）羅杰斯Rogers
羅杰斯于 1832 年成立，總部位于美國亞利桑那州錢德勒市，是金屬化陶瓷基板的市場和技術領導者，擁有curamik?品牌直接覆銅（DBC）和活性金屬釬焊（AMB）基板，由羅杰斯先進電子解決方案(AES) 事業部負責。
（12）賀利氏
賀利氏科技集團總部位于德國哈瑙市，在1660 年從一間小藥房起家，并于1851年正式成立公司，如今已發展成為一家擁有多元化產品和業務的家族企業。賀利氏電子是電子封裝材料應用領域的材料及匹配材料解決方案專家，提供全面的金屬陶瓷基板產品組合，可滿足功率電子市場的不同需求，由其羅馬尼亞Chisoda工廠生產金屬化陶瓷基板。
（13）東芝高新材料
日本東芝高新材料株式會社成立于2003年，主要產品有氮化硅白板、氮化鋁白板以及氮化硅AMB基板等。
（14）日本同和DOWA
日本同和控股（集團）有限公司（DOWA）創建于1884年，是以采礦及冶煉事業為起步。1992年在長野開始金屬陶瓷電路板的生產，是全球領先的功率模塊用金屬陶瓷基板制造商。
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