先進陶瓷材料的案例
先進陶瓷材料的研發與產業化應用發展狀況報告
Saint－Gobain公司是世界百強企業之一，是全球工業工程材料的先驅者，名列財富500強企業第188位。年銷售收入達到300多億美元，其中高性能陶瓷材料占15％。不久前圣戈班收購了美國著名的Carborundum和Norton陶瓷公司。賽瑯秦克公司（Caram Tec）是德國最大的技術陶瓷公司，它生產各類先進陶瓷材料，應用于現代工業和生物醫療各個領域。英國Morgan公司是英國一家企業，以碳材料和先進陶瓷為主要產品，在60多個國家設立了160多個生產廠。
美國擁有一些知名的陶瓷公司，如美國 CoorsTec公司、康寧公司（Corning）賽瑞丹公司（Ceradyne）、還有一些國防軍工用先進陶瓷的專業制造商如 Raythen公司和Surmet公司。
美國雖是先進陶瓷生產大國，但它更是先進陶瓷最大的消費國，其生產少于消費，因此有許多產品從日本和歐洲以及中國進口，美國較大的生產先進陶瓷的公司包括CoorsTec公司和康寧公司。CoorsTec技術陶瓷公司是美國技術陶瓷市場最大的供應商，生產各種精密陶瓷部件、電真空陶瓷、半導體工業用陶瓷基板和半導體設備用陶瓷部件，部分產品如圖1（左）所示。康寧公司成立于1851年，是特種玻璃和新型陶瓷材料的全球領導商，基于160多年在材料科學和制造工藝領域的知識與積累，康寧創造出眾多被用于高科技消費電子、移動排放控制、電信和生命科學領域產品的關鍵組成部分已成為全球的光纖、光纜及光電材料、智能手機觸摸屏高功能玻璃、蜂窩陶瓷載體及汽車尾氣過濾器的主要供應商，見圖1（中、右），其蜂窩陶瓷技術和生產處于世界領先地位，康寧公司在全球有一百多處生產和研發基地。
在歐洲和美國的環境保護立法是很多新一代陶瓷產品商業化的推動因素。
展開 先進結構陶瓷納入國家重點研發計劃“先進結構與復合材料”重點專項
資料來源：
“先進結構與復合材料”重點專項2021年度項目申報指南
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電子封裝用陶瓷基板材料及其制備工藝
DPC基板制備工藝流程
DPC技術具有如下優點：低溫工藝（300℃以下），完全避免了高溫對材料或線路結構的不利影響，也降低了制造工藝成本；采用薄膜與光刻顯影技術，使基板上的金屬線路更加精細，因此DPC基板非常適合對準精度要求較高的電子器件封裝。但DPC基板也存在一些不足：電鍍沉積銅層厚度有，且電鍍廢液污染大；金屬層與陶瓷間的結合強度較低，產品應用時可靠性較低。
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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。現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 
玩轉陶瓷材料_精細陶瓷之電子陶瓷篇
■邱耀弘 /ACMT
摘要
陶瓷材料老早就使用在電子產業上，只是大家沒有注意到，在數百年以前陶瓷就已經被使用在電子被動元件的電容 (Capacitor, C) 上，隨后的電感 (Inductors, L)、和電阻 (Resistor, R)，甚至在主動元件上的積體電路之封裝，陶瓷材料都已經被使用中。好的，為了要讓 ACMT的讀者們能夠概略的了解陶瓷材料使用于電子用途，本篇將為各位說明影響人類近半個世紀的電子技術，竟然依賴古老的陶瓷材料，并且大量的搬上電路板上，精彩可期請勿錯過！
陶瓷材料的光電磁效應 – 材料中的特性
首先我們必須了解，近代物理學已經確認了磁電不分家，磁與電有幾個特色：磁場是收斂的的而電場卻是發散的，磁電互生也是很有趣的，更進一步的證實光、電、磁也是一家人，從愛因斯坦的相對論中就提到，光會被重力所干擾，到近幾年才發現因為光也有和電、磁一樣的特性，足見當代物理學家們的偉大發現。
和人類生活息息相關且感受的到的是電，停電了，對生活上種種的不方便，那是最為明顯，因為人類是不遺余力對電能的開發和應用，而陶瓷材料就理所當然的貢獻其所長。
展開 Coherent Corp 開發先進陶瓷增材制造技術
來源 | VoxelMatters
陶瓷和金屬基復合材料領域的全球領導者 Coherent Corp 開發了一種增材制造工藝，能夠生產用于高性能熱管理應用（包括下一代半導體固定設備）的先進陶瓷部件。
據報道，基于領先節點的集成電路的嚴重短缺刺激了全球范圍內的大規模投資，用于建設配備最先進半導體資本設備的半導體制造設施。相干公司已成功開發出專有材料和技術使采用增材制造工藝生產的陶瓷部件在機械和熱性能方面能夠與采用現有成型工藝生產的陶瓷部件相匹配。現在可以使用最先進的激光技術（包括相干公司提供的技術）對采用新的增材制造工藝制造的陶瓷元件進行精密加工。這些對于下一代半導體資本設備至關重要。增材制造在工藝能力、產量和吞吐量方面優于模塑。它不需要組件之間的重新裝配時間，從而最大限度地減少了交貨時間和浪費。
陶瓷增材制造可以制造出更輕且具有全新幾何形狀的組件，這是下一代半導體資本設備設計所需的。到目前為止，與模制陶瓷部件相比，這些部件的質量和精度較低。
據報道，采用 Coherent 專有的增材制造工藝生產的陶瓷組件可實現 365 GPa 的最先進彈性模量和 290 MPa 的彎曲強度。它們非常適合各種半導體設備，包括光刻、沉積和蝕刻。它們也是具有集成冷卻通道的高級封裝組件以及 CPU 和 GPU 等高性能計算機處理器的絕佳解決方案。
展開 【會議通知】關于舉辦陶瓷基復合材料應用技術峰會的通知（第一輪）
復合材料各相關單位及從業人員：
先進陶瓷基復合材料因其具有高比強度、高比模量、可設計性強、耐腐蝕、抗疲勞、易于整體成型等優異的綜合性能，在航空、航天以及民用領域獲得廣泛應用。為提升陶瓷基復合材料的經濟和戰略地位和在未來的陶瓷基復合材料研究和產業發展中搶占先機，并促進陶瓷基復合材料技術的提升與交流，中國復合材料學會擬于2021年6月在廣東省廣州市舉辦陶瓷基復合材料應用技術峰會。
具體情況如下：
一、會議基本情況
會議名稱：陶瓷基復合材料應用技術峰會
會議時間：2021年6月
會議地點：廣東·廣州
主辦單位：中國復合材料學會
承辦單位：華南理工大學材料科學與工程學院（待增）
支持單位：廣州市科學技術協會
贊助單位：面向行業征集（待增）
峰會主席：成來飛教授
分論壇主席（按姓氏筆畫排序）：
張宗波副研究員、梅輝教授、褚衍輝研究員
會議規模：300人左右
會議會期：3天
二、會議主要內容
1.開幕式暨主會場
主題報告邀請國內8-10位知名院士及行業專家，主要圍繞陶瓷基復合材料學科與產業發展動態，陶瓷基復合材料的制造技術和制造工藝進行研討交流，促進廣州市陶瓷基復合材料產業的創新發展。
2.學術交流分會場
峰會設置三個學術交流分會場，圍繞陶瓷材料理論與創新方法、結構與功能陶瓷材料、陶瓷基復合材料應用技術等三大方面展開。
分會場一.陶瓷材料理論與創新方法
從陶瓷材料的理論和創新方法等角度展開研討，探索陶瓷材料技術與理論相結合的發展方向，推動陶瓷基復合材料創新發展。
展開 【會議通知】關于舉辦陶瓷基復合材料應用技術峰會的通知（第一輪）
復合材料各相關單位及從業人員：
先進陶瓷基復合材料因其具有高比強度、高比模量、可設計性強、耐腐蝕、抗疲勞、易于整體成型等優異的綜合性能，在航空、航天以及民用領域獲得廣泛應用。為提升陶瓷基復合材料的經濟和戰略地位和在未來的陶瓷基復合材料研究和產業發展中搶占先機，并促進陶瓷基復合材料技術的提升與交流，中國復合材料學會擬于2021年6月在廣東省廣州市舉辦陶瓷基復合材料應用技術峰會。
Altair ProductDesign幫助完成產品散熱系統設計陶瓷簡化LED內部散熱系統
一個典型例子就是得益于陶瓷惰性的CeramCool?水冷技術。這一技術與空氣冷卻散熱器有著相同的目標：在熱源與散熱裝置之間很短的熱傳遞距離內實現散熱。在陶瓷的幫助下在距離LED散熱片僅有1.5mm的空間中進行水冷成為可能。
結論
綜上所述，為進行熱管理而開發的CFD流程將基于新型先進陶瓷材料的新設計理念變為可能。與傳統設計與材料相比，新概念具有諸多優勢。多種測試結果對比證明了基于CAE研發流程的可靠性。
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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 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
△3DCeram陶瓷3D打印在醫療上的應用案例
△3DCeram陶瓷漿料
3DCeram位于法國利摩日，自2001年成立起就開始研究光固化（SLA）3D打印陶瓷技術，經過10多年的發展，如今已成為了不折不扣的陶瓷3D打印專家，不但研制出了打印幅面300毫米 x 300毫米的大型SLA陶瓷3D打印機CERAMAKER，而且開發出了多種打印材料，包括氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、羥基磷灰石(HAP)以及磷酸三鈣(TCP)等（均屬于3DMIX系列），還開設了FCP服務，提供快速響應的打印服務，并且順利通過了ISO9001和ISO13485質量體系認證。
△3DCeram的大尺寸高光潔度工業陶瓷打印零部件
浙江迅實科技
南極熊看到了浙江迅實科技推出的陶瓷光固化3D打印機Cera RAY。CeraRay的核心部件是自主研發的新型RayTwo DLP光源，可以穩定、準確的將光波照射到指定點上，由此固化出來的產品尺寸精確，且極高的功率有效地提高了固化速度。據悉，CeraRay打印層厚可以控制在10-50微米，成型精度達到±0.05mm，打印速度達到15-30s/層。此外，迅實科技在CeraRay的斜拔式分離系統中引入了THK高精度直接模組，使得設備更加穩定、可靠。
除了在精度和速度方面的優勢，CeraRay的材料兼容性也非常好，設備可以打印氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、復合陶瓷金屬等多種材料。升級過的刮刀結構分層系統還有效解決了材料粘連問題，提高了材料的利用率。
△CeraRay 3D打印的陶瓷樣件
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
展會將貫穿增材制造、材料、粉末冶金及后處理等一系列先進的材料、技術、設備以及產品，精準面向中國市場，輻射影響整個亞洲，為中國乃至亞洲的制造業帶來全新的商貿機遇，南極熊作為本次展會的戰略合作媒體，將全程對展會進行全方位的報道，并且開通了Formnext頻道：https://www.nanjixiong.com/forum-227-1.html 。
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打印（新材料研發-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 熱管理用高導熱碳化硅陶瓷基復合材料研究進展
來源 | 無機材料學報
作者 | 陳強，白書欣，葉益聰
單位 | 國防科技大學 空天科學學院，材料科學與工程系
原位 | DOI：10.15541/jim20220640
摘要：碳化硅陶瓷基復合材料以其高比強度、高比模量、高導熱、良好的耐燒蝕性能、高溫抗氧化性、抗熱震性能等特性，廣泛應用于航空航天、摩擦制動、核聚變等領域，成為先進的高溫結構及功能材料。本文綜述了高導熱碳化硅陶瓷基復合材料制備及性能等方面的最新研究進展。研究通過引入高導熱相，如金剛石粉、中間相瀝青基碳纖維等用以增強熱輸運能力；優化熱解碳與碳化硅基體界面用以降低界面熱阻；熱處理用以獲得結晶度更高、導熱性能更好的碳化硅基體；設計預制體結構用以建立連續導熱通路等方法，提高碳化硅陶瓷基復合材料的熱導率。此外，本文展望了高導熱碳化硅陶瓷基復合材料后續研究方向，即綜合考慮影響碳化硅陶瓷基復合材料性能要素，優化探索高效、低成本的制備工藝；深入分析高導熱碳化硅陶瓷基復合材料導熱機理，靈活運用復合材料結構與性能的構效關系，以期制備尺寸穩定、具有優異熱物理性能的各向同性高導熱碳化硅陶瓷基復合材料。
展開 解讀特種耐高溫材料，特種陶瓷及不定形耐火材料在鑄造領域的使用方法
山東銘特陶瓷材料有限公司，專業生產特種耐高溫材料，特種陶瓷及不定形耐火材料。現產品包括石墨制品，鋁鎂、鋁碳、鋁硅系列復合材料，高純石英制品。產品服務于鋼鐵連鑄，有色金屬，玻璃建材，國防等領域。
隨著行業的發展及市場要求的提高，我公司秉承服務、創新、共享的理念，不斷開發研究新材料、新產品，讓客戶獲得更 好的使用效果，以更優質的產品和材料為客戶創造價值。
一、石墨坩堝
產品介紹及使用方法:
秦總：13031661586
二、 石英坩堝
產品介紹及使用維護:
石英坩堝主要化學成分是二氧化硅，除氫 氟 酸外不與其它酸作用，易與苛性堿及堿
金屬碳酸鹽作用。
石英坩堝對熱的穩定性很好，可直接放在火焰上加熱。
石英坩堝和玻璃器皿一樣，容易破碎，使用時要特別小心。
展開 解讀特種耐高溫材料，特種陶瓷及不定形耐火材料在鑄造領域的使用方法
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一、石墨坩堝
產品介紹及使用方法:
秦總：13031661586
二、 石英坩堝
產品介紹及使用維護:
石英坩堝主要化學成分是二氧化硅，除氫 氟 酸外不與其它酸作用，易與苛性堿及堿
金屬碳酸鹽作用。
石英坩堝對熱的穩定性很好，可直接放在火焰上加熱。
石英坩堝和玻璃器皿一樣，容易破碎，使用時要特別小心。
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