陶瓷与化学的关系
化学试剂,九料化工商城 / 2020-11-07
陶瓷是指由陶土或瓷土等硅酸盐，经过成型烧结，部分熔融成玻璃态，通过它将微小的石英和其他氧化物晶体包裹结合在一起形成的材料。它是含有玻璃相和结晶相的复合物质。
陶瓷分为陶器和瓷器两大类，两者的差别在于:
(1)陶器用陶土烧制，呈黄褐色，较粗糙;瓷器以瓷土即高岭土烧制，般颜色洁白光滑。
(2)陶器烧成温度较低，约700℃-800℃，有较多孔隙和较强吸水性，叩之发声沉闷;瓷器需经1300℃以上高温烧成，致密坚硬，吸水率低，叩之发声清脆.
(3)陶器一般不施釉;瓷器表面施釉，能防止污染物黏附。
精密陶瓷或新型陶瓷材料在化学成分、烧制工艺上都和传统陶瓷不同，因而使它具有独特的性能。在化学成分上，除硅酸盐外，还包括其他金属化合物，如氧化铝、氧化错、稀土氧化物、氧化钛及氮化物、碳化物和硼化物等人工合成的高纯超细粉，使它具有精确的配料。烧制工艺是在严格控制的条件下进行成型、烧结和处理，制成具有特定的相组成和显微结构的无机复合材料。下面简单介绍其中几种特殊的陶瓷材料。
1.无机氧化物超导陶瓷
传统陶瓷最明显的一种特性是它具有绝缘性，利用它的这种对电流绝缘和耐热的性质，在日用电器中用陶瓷烧制成小瓷管、电插座和小瓷垫使用，在变电站和传送电能的输电铁塔都用大的绝缘瓷管使电线处在瓷绝缘体的保护之中20世纪80年代发现氧化物超导体，它的成分、出现超导的临界温度(Te)和发现年代如下:
(La, Sr)2Cuo4 35K 1986
YBA2 Cu3O7 95K 1987
Tl2 Ba2 Ca2 Cu3 O10 125K 1988
其中Tc达90K以上的Y-Ba-Cu-O系和T-Ba-Ca-Cu-O系、Bi-SrCa-Cu-O系的超导陶瓷具有液氮区的超导性，开辟了超导技术应用的广阔前景。对超导陶瓷的配料、结构、性能和应用在世界范围蓬勃发展，其中许多关键性的工作，需要化学家的配合和研究。
2.生物医用陶瓷
生物医用陶瓷具有很强的耐腐蚀性、生物相容性和无毒副作用，作为人工骨和假牙等早已使用。它和金属材料和高分子相比，显现出它的优越性。例如不锈钢在常温下是非常稳定的材料，但把它做成人工关节植入体内，三五年后便会出现腐蚀斑，还会有微量铬、镍离子析出。钛合金钢耐腐性好，但价格昂贵。有机高分子材料做成的人工器官容易老化。相比之下，生物医用陶瓷更适合植入人体。医用陶瓷还具有下列优点:
(1)陶瓷的化学成分和组成范围可根据实际应用的要求配料和控制烧制工艺，使达到预定性能。
(2)生物医用陶瓷是在高温下烧制形成，具有良好的机械强度和硬度，不会产生疲劳现象;在体内不易溶解、氧化、腐蚀变质，也便于消毒。
(3)烧制前容易成型，可根据需要制成各种形态和尺寸，烧制后表面光洁、耐磨性强，还便于后加工。
(4)如作假牙，可配加适当成分使其着色，利于美容和整容使用。
3.高温结构陶瓷
由氮化硅、氧化错、氧化铝和碳化硅等组成的高温结构陶瓷，改善了传统陶瓷的脆性，发挥这些化合物由共价键结合，具有高硬度、高强度和高热稳定性、高电绝性等优点应用日益广泛。将其制成轴承材料，工作温度可达1200℃比普通轴承的工作温度高一倍以上。运转速度可达普通轴承的10倍，还可以免除润滑剂（九料化工https://www.999gou.cn/）。
用高温结构陶瓷制造的发动机，工作温度能稳定在1300℃左右，由于燃料能充分燃烧面又不需要水冷系统，使热效率大幅度提高。由于陶瓷的密度低于钢铁，用陶瓷制作的发动机较轻，这对汽车、航空事业具吸引力，正致力于研制无冷却式陶瓷发动机。化学在其中发挥重大作用。
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