60年代以来，随着计算机、微电子工业的发展，美日等国优先开发以电子陶瓷为主的功能陶瓷。传统的陶瓷和日用陶瓷、建筑陶瓷、电瓷等是采用粘土类及其它天然矿物原料经过粉碎加工、成型、烧结等过程而得到的器具，由于它使用的原料主要是硅酸盐矿物，所以归属于硅酸盐类材料。

    新型陶瓷材料定义

    传统陶瓷是以粘土为主要原料烧制而成，其成分中含硅酸盐。相对于传统陶瓷材料而言，新型陶瓷材料指用精制高纯人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制工艺烧结而制成的高性能陶瓷，是新型无机非金属材料。新型陶瓷是不含硅酸盐的化合物陶瓷，如由氧化物、碳化物、氨化物、硼化物、硅化物、硫化物或其它无机非金属材料制成的陶瓷。此外，还有在陶瓷中掺入金属的金属陶瓷和以金属纤维或无机非金属纤维的增强陶瓷。

    新型陶瓷功能及分类

    新型陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、光电、电光、声光、磁光等。由于性能特殊，这类陶瓷可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等方面。

    我国新型陶瓷材料在各个领域中得到广泛的应用，通常把它们划分成两类：结构陶瓷和功能陶瓷。

    结构陶瓷又称工程陶瓷，主要利用陶瓷的强度、刚度、韧性、耐磨性、硬度、疲劳强度等力学性能的陶瓷材料，主要种类有高强度陶瓷、（超）高温陶瓷、（超）低温陶瓷、高韧性陶瓷、超硬度陶瓷和纳米陶瓷等。

    功能陶瓷是利用陶瓷的电磁光声热等性能及其藕合效应的陶瓷材料，主要种类有电子陶瓷、敏感陶瓷、光学陶瓷、生物陶瓷、磁性陶瓷和超导陶瓷等。

    新型陶瓷材料的环境效应

    在全球气候变暖的背景下，以低能耗、低污染为基础的低碳经济成为全球热点。在当前低碳浪潮到来的时代，陶瓷行业发展低碳经济己经成为一种必然的选择，低碳、环保、绿色陶瓷产品己成为陶瓷行业普遍追求的目标。

    原料节能降耗

    坯料及釉料是陶瓷工业中主要的生产原料，新型陶瓷的配方设计中选用无硫或低硫，避免烧成过程中因生成大量硫氧化物而造成环境污染；在既可满足坯釉料化学组能够保证其工艺性能的前提下，尽量不用或少用含碳素和有机物较多的原料，烧成过程中因大量碳氧化物的产生而影响环境。

    工艺的节能

    为了研究具有高性能低耗能的新型陶瓷材料，新工艺、新技术的研究开发是很重要的，是发展高性能新型陶瓷的关键环节，因此近年来无论是成型方法还是烧结工艺技术都有新的进展：

    （l）无模成形技术。无模成形技术是一种板料的柔性加工工艺，基本无需模具或只需简单模具。该技术成本低，周期短，节省能源，显著提高塑性成形的精度和效率。

    （2）近净成形技术。净成形技术是指零件成形后，仅需少量加工或不再加工，就可用作机械构件的成形技术。它改造了传统的毛坯成形技术，使得成形的机械构件具有精确的外形、高的尺寸精度、形位精度和好的表面粗糙度。

    （3）内高压成形技术。节约能耗、降低排放是航空航天领域及汽车工业应对全球能源危机和环保压力的主要措施。采用轻质材料通过瓷砖薄型化、瓷砖轻质化，是实现结构轻量化的主要手段，而内高压成形是生产轻质复杂零件的理想方法。

    （4）陶瓷窑炉的低碳技术。采用低温快烧技术、一次烧成技术、微波辅助气体烧成技术、富氧燃烧技术、高温空气燃烧技术、余热回收利用技术、窑炉结构优化、高效的保温材料和涂层技术等技术。

    （5）陶瓷窑炉的减排技术。微波辅助烧成减排，通过电磁场直接对物体内部加热，不像传统方法，热能通过物体表面间接传入物体内部，故其热效率很高，烧结时间短，因此可大大降低能耗达到节能减排效果。

    成品的节能

    多孔陶瓷具有很好的隔热保温效果，主要是由于它有较高的气孔率和较低的基体导热系数，由此可以将它应用在各种防止热辐射的场合，它在保温节能方面的突出特点，使从环保和节能两方面来说多多应用都是很有利的。纳米陶瓷材料具有更高的耐久性和抗弯强度、断裂韧性，应用于建筑业将具有更高耐久性的特点，节省建筑成本。

    绿色陶瓷是指合理利用自然资源，在生产制作过程中无环境污染能耗低，在使用时无害于人类健康的陶瓷产品，如无铅无福低温陶瓷制品、抗菌保健陶瓷等，具有环保、抗菌、保健、节能和节水的特性。新型绿色节能陶瓷市场发展潜力无限，资料显示，建筑陶瓷产量每年以38%的速度递增，近3年连续保持在5400万件以上；日用瓷的产量也超过100亿件。全国326家卫生陶瓷厂产品，平均一级品率只占20%左右，多数企业在30% ~ 60%之间，且属中低档产品多。目前我国己初步建立起了以节能50%为目标的建筑节能设计标准体系，部分地区执行更高的65%节能标准，通过对新型陶瓷的推广和利用，建筑节能也将取得显著成效。

    小结

    当前功能陶瓷发展的趋势可以归纳为以下几个特点：复合化，多功能化，低维化、智能化和设计、材料、工艺一体化，智能材料是功能陶瓷发展的更高阶段，它是人类社会的需求和现代科学技术发展的必然结果。陶瓷产业方面，创意陶瓷产业逐渐发展，是低碳经济下陶瓷产业转型的一条特色之路。

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责任编辑：殷鹏飞

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