中國粉體網(wǎng)訊 先進(jìn)陶瓷材料,具有金屬和高分子材料所不具備的高模量,、高硬度,、耐磨損、耐高溫,、耐腐蝕,、抗侵蝕,、生物相容性以及優(yōu)異的電絕緣和透光透波等特性,,從而在航天航空、國防軍工,、機(jī)械化工,、生物醫(yī)療,、信息電子、核電與新能源等領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用,,近年來基本上保持7-10%的年增長率,。
近二十年來,國際上尤為重視先進(jìn)陶瓷材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,,很多國家制定了一系列先進(jìn)陶瓷材料的研發(fā)計劃,,通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合和市場牽引的雙輪驅(qū)動,在納米陶瓷,,透波陶瓷,,激光陶瓷,超高溫陶瓷,,陶瓷基復(fù)合材料,,生物陶瓷,環(huán)保陶瓷,,電子和光通訊陶瓷,,半導(dǎo)體芯片封裝陶瓷等方面都取得巨大進(jìn)步,并且獲得了成功的應(yīng)用,。
在這個千億級市場中,,成熟的生產(chǎn)工藝和先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備均掌握在為數(shù)不多的幾個國家或地區(qū)手中。雖然我國在先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域發(fā)展迅速,,但在陶瓷的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化尤其是高端粉體及先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備方面,,與國外仍有不小的差距。
那么,,誰才是全球先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)的最強(qiáng)霸主呢,?
第3名,歐盟
歐盟在功能陶瓷領(lǐng)域優(yōu)勢明顯,。其主要研究的是發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域的新材料技術(shù),,如排氣管內(nèi)襯、渦輪增壓器轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),、陶瓷活塞,、燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子等。例如德國發(fā)明了一種陶瓷電容器,,用于無安全措施的應(yīng)用,。在這些應(yīng)用中,電容器通常與正極永久連接,,電容器的串聯(lián)可以減少開關(guān)的風(fēng)險,,而無需采取進(jìn)一步的安全措施,因此適合于現(xiàn)有用戶產(chǎn)品的設(shè)計,。
歐洲生產(chǎn)先進(jìn)陶瓷的大型公司有法國圣戈班(Saint-Gobain)公司,、德國賽瑯泰克公司(CeramTec),、英國摩根公司(Morgan),此外德國還有一批專業(yè)的中小型陶瓷原料公司如Starck公司,、燒結(jié)設(shè)備公司如FCT公司,。
圣戈班公司是世界百強(qiáng)企業(yè)之一,是世界工業(yè)工程材料的先驅(qū)者,,年銷售收入超過300億美元,,其中高性能陶瓷材料占15%以上。目前圣戈班已經(jīng)收購了美國著名的Carborundum和Norton陶瓷公司,。
賽瑯泰克公司(CaramTec)是德國最大的技術(shù)陶瓷公司,,它生產(chǎn)各類先進(jìn)陶瓷材料,應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和生物醫(yī)療各個領(lǐng)域,。
Morgan公司是英國一家中型企業(yè),,以碳材料和結(jié)構(gòu)陶瓷為主要產(chǎn)品,在60多個國家設(shè)立了160多家生產(chǎn)廠,。
歐盟第六次框架計劃支持廣泛的多領(lǐng)域課題研究,,其中一些專門針對高性能陶瓷及其復(fù)合材料的先進(jìn)制備技術(shù),特別是法國,、英國,、德國以航空航天應(yīng)用背景加強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料和超高溫陶瓷材料的制備技術(shù)研究,例如德國已開發(fā)出可以連續(xù)燒結(jié)大型致密高溫陶瓷部件的脈沖電流燒結(jié)裝備,。
第2名,,美國
美國在結(jié)構(gòu)陶瓷領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。在美國,,結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)量增長速度最快,,每年增長約15%。其中,,醫(yī)療設(shè)備,、汽車、飛機(jī),、核工程,、航天技術(shù)、醫(yī)療設(shè)備,、機(jī)械動力等領(lǐng)域是目前美國結(jié)構(gòu)陶瓷廣泛分布領(lǐng)域,。Si3N4、SiC和ZrO2是目前主要的結(jié)構(gòu)陶瓷精密材料,。其中,,結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)占世界總產(chǎn)量份額的絕大多數(shù)。而且,,美國制造的耐高溫陶瓷,,其工作溫度高達(dá)1300℃,其工作強(qiáng)度達(dá)到普通高溫金屬的6倍以上,。
從2000年開始,,美國國家能源部與美國陶瓷協(xié)會聯(lián)合資助并實施了為期20年的美國先進(jìn)陶瓷發(fā)展計劃,這個計劃將基礎(chǔ)研究,、技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品應(yīng)用幾個環(huán)節(jié)有機(jī)地結(jié)合起來,,共同推進(jìn)先進(jìn)陶瓷材料的制備技術(shù)發(fā)展,包括用于國防方面的激光透明陶瓷材料和導(dǎo)彈引導(dǎo)用透波陶瓷材料的制備技術(shù),。
此外,,基于宇航技術(shù)發(fā)展的需要,美國國家航空和宇航局(NASA)在高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的開發(fā)和制備技術(shù)方面正在實施大規(guī)模的研究與發(fā)展計劃,,將高溫陶瓷基復(fù)合材料制備技術(shù)作為研究重點(diǎn),,其目標(biāo)是將發(fā)動機(jī)熱端部件的使用溫度提高到1650℃或者更高。目前,,美國已將新型陶瓷材料如納米陶瓷技術(shù),、陶瓷裝甲、環(huán)保陶瓷,、核電用陶瓷,、透光透波陶瓷等制備技術(shù)作為優(yōu)先發(fā)展方向,且已取得重大進(jìn)展,。
另一方面,,雖然美國是生產(chǎn)結(jié)構(gòu)陶瓷的產(chǎn)量大國,但其同時相對應(yīng)也是結(jié)構(gòu)陶瓷最大的消費(fèi)市場,。因此,,許多陶瓷產(chǎn)品不得不從歐洲和日本進(jìn)口。在美國,,結(jié)構(gòu)陶瓷制造商包括庫斯泰克和康寧,。作為美國市場高技術(shù)陶瓷的領(lǐng)先供應(yīng)商,庫斯泰克主要業(yè)務(wù)為生產(chǎn)各類半導(dǎo)體工業(yè)用陶瓷基板,、電真空陶瓷,、精密陶瓷零件、半導(dǎo)體設(shè)備用陶瓷零件,�,?祵幑緞�(chuàng)立于1851年,是晶圓陶瓷,、光電材料,、高性能特種玻璃、玻璃纖維,、光纜,、汽車尾氣過濾器的主要供應(yīng)商,,其蜂窩陶瓷技術(shù)和生產(chǎn)處于世界領(lǐng)先地位。
第1名,,日本
日本在高韌性陶瓷領(lǐng)域和電子陶瓷位于領(lǐng)先地位,。目前,全球先進(jìn)陶瓷元件市場主要由日本制造商占據(jù),。各類先進(jìn)陶瓷產(chǎn)品,,包括熱傳感器、壓力傳感器,、磁傳感器,、氣體傳感器、光傳感器等,,日本占據(jù)了大部分市場,。在新型超塑陶瓷、塑料陶瓷,、陶瓷發(fā)動機(jī)等研發(fā)領(lǐng)域,,日本處于領(lǐng)先地位。
日本在發(fā)展高技術(shù)陶瓷和精密陶瓷元素的基礎(chǔ)上,,通過研發(fā)制造陶瓷剪刀,、陶瓷手術(shù)刀、陶瓷秤,、陶瓷加熱器,、人造陶瓷粘結(jié)劑、陶瓷圓珠筆等發(fā)熱元件以及日常產(chǎn)品,,積累了一些特殊陶瓷生產(chǎn)方法,。
例如,京瓷在全球的事業(yè)涉及原料,、零件,、設(shè)備、機(jī)器,,以及服務(wù),、網(wǎng)絡(luò)等各個領(lǐng)域。京瓷最初為一家技術(shù)陶瓷生產(chǎn)廠商,。如今,,京瓷公司的大多數(shù)產(chǎn)品與電信有關(guān),生產(chǎn)制造與高性能陶瓷材料相關(guān)的下游產(chǎn)品,,包括無線手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,、半導(dǎo)體元件、射頻和微波產(chǎn)品套裝、無源電子元件,、水晶振蕩器和連接器,、使用在光電通訊網(wǎng)絡(luò)中的光電產(chǎn)品。
NGK主要生產(chǎn)汽車發(fā)動機(jī)電機(jī)陶瓷火花塞,、高品質(zhì)陶瓷,,包括耐磨部件、超聲換能器和傳感器,、半導(dǎo)體制造設(shè)備產(chǎn)品,、電氣設(shè)備產(chǎn)品以及其他陶瓷產(chǎn)品等,,一直致力于開發(fā)擁有優(yōu)秀環(huán)境效率的產(chǎn)品,,為世界追求的新汽車社會做出貢獻(xiàn)。
從結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)方面來看,,東芝公司處于領(lǐng)先地位,,其半導(dǎo)體生產(chǎn)中的敏感元件主要采用氧化鋁、氮化硅,、氧化鋯,、碳化硅等材料。
此外,,日本在陶瓷粉末(如 ZrO2 ,、Si3N4 、AlON,、Nd:YAG,、BaTiO3 )合成方面具有很強(qiáng)的話語權(quán),這也是他們先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)傲視全球的底氣所在,。
參考來源:
[1]鄭四華,,孫思達(dá).高技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展評價及戰(zhàn)略研究
[2]謝志鵬等.國際先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川)
注:圖片非商業(yè)用途,存在侵權(quán)告知刪除