Céramiques fonctionnelles : matériaux clés dans le domaine de la science et de la technologie modernes avancées

Les céramiques fonctionnelles ont connu une série de processus tels que la céramique diélectrique, la céramique ferroélectrique piézoélectrique, la céramique semi-conductrice, la céramique supraconductrice à haute température, etc. À l'heure actuelle, elle est largement utilisée dans la technologie microélectronique, la technologie électronique, la technologie laser, la technologie d'automatisation, la technologie optoélectronique, la communication, la protection de l'environnement, l'énergie et la biomédecine et d'autres domaines, et est devenu un matériau fonctionnel important pour promouvoir le développement de la science et de la technologie en Chine. À l'heure actuelle, les céramiques fonctionnelles se développent davantage dans le sens de l'intelligence, de la miniaturisation, du composé, de la multifonctionnalité et de l'intégration des matériaux, de la conception et du processus.

Les matériaux diélectriques (y compris les céramiques diélectriques) sont transparents

La miniaturisation, les faibles pertes, les composés, la multifonctionnalité et l'intelligence seront la tendance de développement de nouveaux matériaux céramiques fonctionnels à l'avenir. En raison de la tendance au développement de produits électroniques légers, fins et petits, cela nécessite que les matériaux et les pertes soient de plus en plus petits, lorsque la taille du matériau atteint le niveau nanométrique, les effets de surface et quantiques seront considérablement renforcés, ce qui entraînera lumière, chaleur, électricité et autres caractéristiques uniques, de sorte que le matériau produise de nouvelles fonctions. Avec le développement de la science et de la technologie, la fonction des matériaux devient de plus en plus exigeante, et un seul matériau est souvent difficile à réaliser, et des matériaux fonctionnels complets peuvent être développés par dopage ionique, matériau composite et d'autres moyens. Les matériaux intelligents constituent un stade supérieur du développement de la céramique fonctionnelle, résultat inévitable des besoins de la société humaine et du développement de la science et de la technologie modernes.

Céramiques diélectriques

Les céramiques diélectriques font référence à des matériaux céramiques ayant une résistivité supérieure à 108 Ω˙ m, qui peuvent résister à de forts champs électriques sans se décomposer. Lorsqu'il est utilisé dans un champ électrostatique ou un champ électrique alternatif, ses performances sont généralement évaluées par certains paramètres tels que la résistivité volumique, la constante diélectrique et la perte diélectrique. Selon les différents paramètres, elle peut être divisée en deux catégories, telles que les céramiques isolantes électriques et les céramiques diélectriques de condensateur.

Céramiques piézoélectriques :largement utilisé dans les capteurs

Tout matériau sans centre de symétrie a un effet plus ou moins piézoélectrique. Certains matériaux diélectriques sont polarisés par action mécanique pure et conduisent au symbole opposé de la charge liée à la surface des deux extrémités du milieu, cet effet est appelé effet piézoélectrique et la céramique à effet piézoélectrique est appelée céramique piézoélectrique. .

En 1943, on a découvert que le BaCO3 avait un effet piézoélectrique et, en 1947, il a été transformé en un dispositif qui revêt une importance très importante pour le développement de matériaux piézoélectriques. Au début des années 1950, la série des titanates de zirconate de plomb a été découverte et ses performances étaient bien meilleures que celles du titanate de baryum. Dans les années 1960, des céramiques piézoélectriques au niobate ont été développées et des céramiques piézoélectriques transparentes au titanate de zirconate de lanthane et de plomb ont été développées dans les années 1970, ce qui a encore élargi les variétés et les séries de céramiques piézoélectriques, et les plus largement utilisées sont les séries PT et PZT2. La piézocéramique est un matériau fonctionnel très important, étudié et développé dans de nombreux pays du monde, et son application s'est répandue dans différents domaines de la vie quotidienne et de la production.

Ces dernières années, avec le développement de nouvelles technologies telles que l'aérospatiale, l'électronique, l'informatique, les lasers, la microacoustique et l'énergie, des exigences de performances plus élevées ont été mises en avant pour toutes sortes de dispositifs matériels. La céramique piézoélectrique, en tant que nouveau matériau fonctionnel, est largement utilisée dans la vie quotidienne comme composants piézoélectriques dans les capteurs, les allumeurs à gaz, les alarmes, les équipements sonores, le nettoyage par ultrasons, les diagnostics médicaux et les appareils de communication.

Ses applications importantes sont grossièrement divisées en deux catégories : les vibrateurs piézoélectriques et les transducteurs piézoélectriques. Le premier utilise principalement les caractéristiques de résonance de l'oscillateur lui-même, nécessitant des propriétés piézoélectriques, diélectriques, élastiques et autres stables, ainsi qu'un facteur de qualité mécanique élevé. Cette dernière consiste principalement à convertir une forme d'énergie en une autre forme d'énergie, et les matériaux céramiques piézoélectriques utilisés actuellement sont principalement des céramiques piézoélectriques à base de plomb telles que Pb (Ti, Zr) O (3 PZT), PbTiO3-PbTiO3-ABO3 (ABO3 est une pérovskite composite ferroélectrique).

Céramiques sensibles

Les céramiques sensibles font référence aux céramiques dont les propriétés changent avec les changements des conditions extérieures (température, tension, humidité, atmosphère). Lorsqu'une certaine condition externe, telle que la température, la pression, l'humidité, l'atmosphère, le champ électrique, la lumière et les rayons, change, cela peut provoquer une modification des propriétés physiques du matériau, de sorte qu'un signal utile puisse être obtenu avec précision et rapidité. élément.

Céramiques optiques

Les céramiques dites transparentes sont des céramiques qui peuvent traverser la lumière. La céramique est généralement opaque, la raison en est que le matériau céramique contient des micropores et d'autres défauts de réfraction et de diffusion de la fibre optique, de sorte que la lumière peut difficilement traverser le corps en céramique. En 1959, la General Electric Company a proposé pour la première fois que certaines céramiques avaient une transmission lumineuse, puis en 1962, RL Cole a préparé pour la première fois des céramiques Al2O3 translucides pour le confirmer, et a également ouvert de nouveaux domaines d'application pour les matériaux céramiques.

Biocéramique

Les biocéramiques font référence à une classe de matériaux céramiques utilisés pour des fonctions biologiques ou physiologiques spécifiques, c'est-à-dire des matériaux céramiques directement utilisés dans le corps humain ou liés au corps humain à des fins biologiques, médicales, biochimiques, etc. Les biocéramiques n'ont pas seulement les caractéristiques de l'acier inoxydable. l'acier, les plastiques, etc., mais ont également un caractère hydrophile et peuvent montrer une bonne affinité avec les tissus biologiques tels que les cellules, ce qui constitue un nouveau domaine de développement de l'industrie des matériaux et auquel les pays du monde entier prêtent attention.

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