機能性セラミックス：現代の先端科学技術分野のキーマテリアル

機能性セラミックスは、誘電体セラミックス、圧電強誘電体セラミックス、半導体セラミックス、高温超伝導セラミックスなどの一連のプロセスを経て、現在、マイクロエレクトロニクス技術、電子技術、レーザー技術、自動化技術、オプトエレクトロニクス技術、通信、環境保護、エネルギー、生物医学などの分野で広く利用されており、中国の科学技術の発展を促進する重要な機能性素材となっています。 現在、機能性セラミックスは、高機能化、小型化、複合化、多機能化、材料・設計・プロセスの統合化の方向にさらに発展しています。

誘電体材料（誘電体セラミックを含む）は透明です

小型化、低損失化、複合化、多機能化、インテリジェント化が今後の新しい機能性セラミック材料の開発トレンドとなる。 電子製品の軽量化、薄型化、小型化の傾向により、材料と損失をますます小さくする必要があり、材料のサイズがナノメートルレベルに達すると、表面効果と量子効果が大幅に強化され、その結果、光、熱、電気などの特性を活かし、素材に新たな機能を生み出します。 科学技術の発展に伴い、材料に求められる機能はますます厳しくなり、単一材料では対応が困難な場合も多く、イオンドーピングや材料複合化などにより総合的な機能性材料が開発されています。 スマートマテリアルは、人間社会のニーズと現代科学技術の発展の必然の結果である機能性セラミックス開発のより高い段階です。

誘電体セラミックス

誘電体セラミックとは、抵抗率が 108Ω・m 以上で、強電界に耐えることができるセラミック材料を指します。 静電界または交流電界で使用される場合、その性能は通常、体積抵抗率、誘電率、誘電損失などのいくつかのパラメータによって評価されます。 さまざまなパラメータに応じて、電気絶縁セラミックとコンデンサ誘電セラミックの2つのカテゴリに分類できます。

圧電セラミックス：センサーに広く使用されている

対称中心のない材料には多かれ少なかれ圧電効果があります。 一部の誘電体材料は純粋な機械的作用によって分極され、媒体の両端の表面に反対の結合電荷記号が生じます。この効果は圧電効果と呼ばれ、圧電効果を持つセラミックは圧電セラミックと呼ばれます。 。

1943 年に BaCO3 に圧電効果があることが発見され、1947 年にデバイス化されました。これは圧電材料の開発にとって非常に重要な意味を持ちます。 1950 年代初頭に、一連のチタン酸ジルコン酸鉛が発見され、その性能はチタン酸バリウムよりもはるかに優れていました。 1960年代にニオブ酸塩圧電セラミックスが開発され、1970年代にチタン酸ジルコン酸鉛ランタン透明圧電セラミックスが開発され、圧電セラミックスの種類とシリーズはさらに拡大し、最も広く使用されているのはPTシリーズとPZT2シリーズです。 圧電セラミックは非常に重要な機能性材料であり、世界各国で研究開発され、その応用は日常生活や生産のさまざまな分野に広がっています。

近年、航空宇宙、エレクトロニクス、コンピュータ、レーザー、マイクロ音響、エネルギーなどの新技術の発展に伴い、あらゆる種類の材料デバイスに対してより高い性能の要求が高まっています。 圧電セラミックスは、新しい機能性材料として、センサー、ガス点火器、警報器、音響機器、超音波洗浄、医療診断、通信機器などの圧電部品として日常生活に広く使用されています。

その重要な用途は、圧電振動子と圧電トランスデューサーの 2 つのカテゴリに大別されます。 前者は主に発振器自体の共振特性を利用するため、安定した圧電特性、誘電特性、弾性特性などと高い機械的品質係数が必要となります。 後者は主に、ある形式のエネルギーを別の形式のエネルギーに変換することであり、現在使用されている圧電セラミック材料は、主に Pb (Ti,Zr) O (3 PZT)、PbTiO3-PbTiO3-ABO3 (ABO3) などの鉛ベースの圧電セラミックです。複合ペロブスカイト強誘電体です）。

敏感なセラミックス

敏感セラミックスとは、外部条件（温度、電圧、湿度、雰囲気）の変化により特性が変化するセラミックスを指します。 温度、圧力、湿度、雰囲気、電場、光、光線などの特定の外部条件が変化すると、材料の物理的特性が変化する可能性があるため、そこから有用な信号を正確かつ迅速に取得できます。要素。

光学セラミックス

いわゆる透明セラミックスとは、光を透過するセラミックスのことです。 セラミックは通常不透明です。その理由は、セラミック材料には光ファイバーの屈折と散乱に関する微細孔やその他の欠陥が含まれており、光がセラミック本体をほとんど通過できないためです。 1959 年にゼネラル エレクトリック社が、一部のセラミックには光透過性があることを初めて提案し、その後 1962 年に RL コールがこれを確認するために初めて半透明の Al2O3 セラミックを調製し、セラミック材料の新たな応用分野も開拓しました。

バイオセラミックス

バイオセラミックスとは、特定の生物学的または生理学的機能に使用されるセラミック材料の一種、つまり、人体に直接使用される、または生物学、医療、生化学などの人体に関連するセラミック材料を指します。バイオセラミックスはステンレスの特性だけではありません。鉄鋼やプラスチックなどの金属に親和性を持ち、細胞などの生体組織との親和性も高く、新たな素材産業発展分野として世界各国から注目されています。

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