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纳米陶瓷材料,陶瓷材料作为材料的三大支柱之一,在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。但是,由于传统陶瓷材料质地较脆,韧性、强度较差,因而使其应用受到了较大的限制。随着纳米技术的广泛应用,纳米陶瓷随之产生,希望以此来克服陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性。,与传统陶瓷相比,纳米陶瓷的原子在外力变形条件下自己容易迁移,因此表现出较好的韧性与一定的延展性,因而从根本上解决了陶瓷材料的脆性问题。英国著名材料科学家卡恩在Nature杂志上撰文道“纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。”,所谓纳米陶瓷,就是晶体粒度1nm100nm范围内的陶瓷材料。 这里有两个要素:首先材质是陶瓷的,其次晶粒在1-100nm,严格说来,应要求其内部各种物相的显微尺寸包括晶粒度、晶界宽度、第二相粒子以及缺陷尺寸都在纳米尺度。,正是由于纳米陶瓷晶粒的细化,晶界数量大幅度增加,使得材料的韧性和塑性大为提高并对材料的电学、热学、磁学、光学等性能产生重要的影响,从而呈现出与传统陶瓷不同的独特性能,成为当今材料科学研究的热点。,纳米陶瓷材料的性能,当普通陶瓷成为纳米陶瓷后,因晶粒尺寸减小,故材料的硬度和强度提高,一般要高出45倍。在陶瓷基体中引入纳米分散相并进行复合,所制得的纳米陶瓷复合材料的综合力学性能更是得到大幅度提高。现已成功制备出多种体系的纳米陶瓷复合材料,材料的力学性能得到明显改善。,按形态的不同: 1.零维陶瓷材料即纳米陶瓷粉 2.一维陶瓷材料即纳米陶瓷纤维或纳米陶瓷管 3.二维陶瓷材料即纳米陶瓷膜 4.三维陶瓷材料即纳米陶瓷块材,纳米陶瓷材料分类,零维纳米陶瓷材料,零维纳米陶瓷材料即纳米陶瓷颗粒,它们的集合就是纳米陶瓷粉体。 大多数纳米粒子呈现为理想单晶。尺寸在60nm左右,也有非晶态或亚稳态的纳米粒子。由于粒度在1nm100nm之间,所以有很多独特的性质。主要有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等,并由此派生出许多传统固体不具备的特殊性。,一维纳米材料,所谓一维纳米材料即指材质为陶瓷、径向尺度(直径或宽度)为100nm以下的棒(丝、管)状材料。 一维纳米材料尺寸微小、量子限域影响显著,而且表面原子份额很大。迄今为止,在所有一维纳米陶瓷材料中,人们研究得最多、寄托希望最大的仍然是纳米碳管(CNT)。,碳纳米管立体结构想像图,碳纳米管显微结构,二维纳米陶瓷材料,二维陶瓷材料主要指纳米陶瓷薄膜,一般的共识是厚度在1100nm的纳米陶瓷薄膜。薄膜材料可以是无支撑基体自由存在的,也可以是附着在基体上的,一般称为涂层。陶瓷材料由于其脆性,比较难以自由薄膜形式存在。,三维纳米陶瓷材料,三维纳米陶瓷即纳米陶瓷块体材料。通常简称纳米陶瓷,是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷材料 纳米陶瓷与传统陶瓷精细陶瓷相比,有许多特殊性能,对结构陶瓷来说,最引人瞩目的是超塑性,所谓超塑性是指材料在断裂前产生大的伸长量。但纳米粉体的烧结速率非常快,晶粒尺寸在短时间内迅速长大,很难保持纳米级的显微结构。所以制备出超塑性的纳米陶瓷材料是非常困难的。,纳米陶瓷材料的相关应用,贴有纳米陶瓷 防爆膜的车,纳米陶瓷手链,纳米陶瓷不粘锅,纳米陶瓷节能环保灯,尽管纳米陶瓷材料研究了才十几年,还处于初始研究阶段,在工业上还未得到广泛应用,但它具有许多传统晶体和非晶体材料所没有的独特性能,已取得的研究成果表明,纳米陶瓷将有很大的应用前景,这将驱使更多的人走向纳米陶瓷的研究。,谢谢观看,
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