中國(guó)粉體網(wǎng)訊 說(shuō)到二氧化硅在陶瓷方面的應(yīng)用,，首先想到的便是石英陶瓷,。由于具有諸多優(yōu)良性能，石英陶瓷自問(wèn)世以來(lái)迅速在冶金,、電工,、玻璃、航空,、耐腐蝕件,、光伏等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。在制備石英陶瓷時(shí),，往往會(huì)添加一些添加劑改善性能,，但“SiO2”這一成分始終是絕對(duì)的主角。
其實(shí),，作為配角,，SiO2還常常以輔料的方式被添加到其它陶瓷材料中，會(huì)顯著提升陶瓷材料的各方面性能,。
對(duì)氧化鋁陶瓷性能的影響
國(guó)內(nèi)外對(duì)各種添加劑摻雜氧化鋁陶瓷以提高其力學(xué)性能展開(kāi)了深入的研究,，其中SiO2是一種常用的燒結(jié)助劑成分,。陳禧等研究了添加MgO-SiO2對(duì)高純Al2O3陶瓷燒結(jié)性能的影響，SiO2在高溫下能夠得到穩(wěn)定的硅酸鹽液相,，它們是二元或三元的低熔點(diǎn)化合物,，液相能促進(jìn)燒結(jié)，降低燒結(jié)溫度,，細(xì)化晶粒,，使氧化鋁陶瓷的力學(xué)性能得到改善。
此外,，如果用納米SiO2代替納米Al2O3添加到95陶瓷中,，不僅可以起到納米顆粒細(xì)化的作用，同時(shí)也可提高陶瓷材料的強(qiáng)度,、韌性及硬度和彈性模量等性能,，其效果比添加Al2O3更為理想。姬軍成等通過(guò)向95氧化鋁陶瓷中添加不同量的納米SiO2,，采用干壓成形工藝制備樣品,，探究了不同燒結(jié)溫度和納米SiO2添加量對(duì)95氧化鋁陶瓷燒結(jié)性能和力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明：當(dāng)納米SiO2添加量為2％,，燒結(jié)溫度為1600℃時(shí),，樣品的晶粒尺寸均一，體積密度最高為3.70g/cm3,，抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別達(dá)到最大值342.89MPa和5.34MPa·m1/2,。相比未添加納米SiO2樣品的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別提高了34.28％和4.5％。
對(duì)鈦酸鋁陶瓷性能的影響
鈦酸鋁（Al2TiO5,，簡(jiǎn)稱AT）是一種具有高熔點(diǎn),、低膨脹特性的陶瓷材料，在汽車(chē)引擎構(gòu)件,、有色金屬鑄造和電子陶瓷等行業(yè)有著廣泛地應(yīng)用,。但鈦酸鋁材料在800～1280℃會(huì)分解為剛玉和金紅石，從而喪失其低膨脹的特性,。因此,，探索鈦酸鋁的穩(wěn)定方法與穩(wěn)定機(jī)理是鈦酸鋁材料研究中的關(guān)鍵。陸洪彬等利用二次燒成工藝研究添加劑MgO,、SiO2對(duì)抑制鈦酸鋁熱分解的作用及其機(jī)理,。研究結(jié)果表明，MgO和SiO2復(fù)合添加劑可以顯著提高鈦酸鋁的熱穩(wěn)定性和抗彎強(qiáng)度,。
包覆對(duì)BaTiO3陶瓷性能的影響
經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),，SiO2包覆的BaTiO3粉體材料經(jīng)過(guò)1225℃燒結(jié)成陶瓷，可獲得鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的介質(zhì)陶瓷,，SiO2的引入生成了第二相Ba2TiSi2O8,。燒結(jié)后陶瓷介質(zhì)材料漏電流較大,，耐電壓特性沒(méi)能呈現(xiàn)一定的規(guī)律,，但材料的耐電壓性能及儲(chǔ)能密度有所提高,。
摻雜對(duì)BeO陶瓷的影響
氧化鈹陶瓷因具有高導(dǎo)熱率、高熔點(diǎn),、高強(qiáng)度,、高絕緣、高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性,、低介電常數(shù),、低介質(zhì)損耗以及良好的工藝適應(yīng)性等特點(diǎn)，已在真空電子技術(shù),、核技術(shù),、微電子與光電子技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并已成為軍用電子信息技術(shù)以及航天航空應(yīng)用領(lǐng)域不可或缺的基礎(chǔ)電子功能材料,。
目前氧化鈹陶瓷正向高純度高性能方向發(fā)展,，一般都要求使用含BeO在99%以上的產(chǎn)品，但純度越高,，材料就越難燒結(jié)致密,。唐海燕等通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，SiO2摻雜對(duì)99BeO高導(dǎo)熱陶瓷微觀結(jié)構(gòu)及性能有顯著影響,，隨著SiO2摻雜量的增加,，99BeO陶瓷的抗折強(qiáng)度、密度,、導(dǎo)熱率以及電學(xué)性能均呈較明顯的單峰分布,。當(dāng)SiO2摻雜量為0.8%（w）時(shí)，可獲得性能優(yōu)良,、結(jié)構(gòu)致密的高導(dǎo)熱陶瓷,，其抗折強(qiáng)度為248MPa，密度為2.957g/cm3,，導(dǎo)熱率為303W/（m·K）,。
對(duì)PMSZT壓電陶瓷的影響
壓電陶瓷的應(yīng)用遍及社會(huì)生活的各個(gè)角落。但在實(shí)用化壓電陶瓷材料中含鉛系的壓電陶瓷占主導(dǎo)地位,。傳統(tǒng)壓電陶瓷的燒結(jié)溫度一般約在1200～1300℃,。材料中含有的PbO熔點(diǎn)很低在高溫?zé)Y(jié)時(shí)揮發(fā)嚴(yán)重。由于PbO的揮發(fā)導(dǎo)致材料的化學(xué)計(jì)量比偏離設(shè)計(jì)的配方‚使其性能下降,。若能在PbO明顯揮發(fā)前進(jìn)行燒結(jié)則可以較好地解決這個(gè)問(wèn)題,，因此抑制PbO揮發(fā)積極而有效的方法是實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷的低溫?zé)Y(jié)。
何杰等探討了低溫?zé)Y(jié)時(shí)SiO2摻雜對(duì)銻錳鋯鈦酸鉛Pb（Mn1/3Sb2/3）0.05Zr0.47Ti0.48O3（PMSZT）壓電陶瓷性能的影響,。結(jié)果表明合成溫度900℃時(shí)可得到鈣鈦礦結(jié)構(gòu),，w（SiO2）不同時(shí)PMSZT試樣均為四方相和三方相共存,，隨著w（SiO2）的增加三方相在準(zhǔn)同型相界中的比例略有增加。當(dāng)w（SiO2）＝0.10％時(shí)得到電性能優(yōu)良的壓電陶瓷,，tanδ＝0.4％,，壓電常數(shù)d33＝264pC/N，機(jī)電耦合系數(shù)kp＝0.59,，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm＝3113,。SiO2的加入使PMSZT陶瓷的居里溫度降低，諧振頻率隨溫度的變化幾乎都是正,。
對(duì)YSZ陶瓷的影響
王子媛等研究了SiO2含量對(duì)YSZ陶瓷在不同溫度下時(shí)效后的燒結(jié)速率影響,，同時(shí)研究了其對(duì)YSZ時(shí)效過(guò)程中的結(jié)構(gòu)形貌和性能變化的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),，添加SiO2將會(huì)加速YSZ陶瓷塊體二次燒結(jié)后的力學(xué)及熱學(xué)性能的改變,。在1300℃的熱處理溫度下，添加了0.3%SiO2的樣品氣孔率下降率為48%,，硬度增長(zhǎng)率為14%,，楊氏模量增長(zhǎng)率為15%，熱導(dǎo)率增長(zhǎng)率為25%,，均高于未添加SiO2的樣品,。因此，SiO2的引入將會(huì)加速YSZ在高溫下的燒結(jié),。
對(duì)激光熔覆CaP生物陶瓷涂層的影響
劉均環(huán)等采用激光熔覆方法制備出不同含硅量的CaP生物陶瓷涂層,。研究發(fā)現(xiàn)，隨著SiO2含量的增大,，涂層表面腐蝕電流密度逐漸減小,，同時(shí)可以加快涂層表面類(lèi)骨磷灰石的形成，其中,，添加SiO2為1wt.%時(shí)涂層表面類(lèi)骨磷灰石呈均勻分布,。因此，低含量SiO2可以提高生物陶瓷涂層的耐腐蝕性和生物活性,。
對(duì)氧化鋁泡沫陶瓷中的影響
氧化鋁泡沫陶瓷主要是由氧化鋁細(xì)粉,、高嶺土、鉀長(zhǎng)石,、硅微粉等原料制作而成,，隨著氧化鋁泡沫陶瓷使用越來(lái)越廣泛，人們對(duì)其研究也越來(lái)越多,。
硅微粉對(duì)制品性能的影響有三點(diǎn)：
一是通過(guò)填隙減少氣孔,；
二是在較低溫度下與氧化鋁微粉結(jié)合較好，封閉部分貫通氣孔,，從而使制品致密化,；
三是在高溫過(guò)程中產(chǎn)生莫來(lái)石晶相,，彌散到制品中，從而改善制品性能,。
對(duì)ZnO壓敏陶瓷的影響
ZnO壓敏陶瓷可以有效地吸收電路中的過(guò)電壓和過(guò)電流,，對(duì)電力、電子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù),，是組成浪涌吸收器和避雷器的核心元件,。陳永佳等研究了SiO2的摻雜對(duì)ZnO壓敏電阻陶瓷微觀結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響。在燒結(jié)過(guò)程中,，SiO2可以與ZnO形成液相，促進(jìn)尖晶石相的形成,，有利于晶界的均勻分布,。隨著SiO2摻雜濃度的增大，ZnO壓敏陶瓷的三個(gè)強(qiáng)衍射峰逐漸向低角度方向偏移,，平均晶粒尺寸先減小后增大,。當(dāng)摻雜濃度為1.6%時(shí)，平均晶粒尺寸達(dá)到最小值（1.5μm）,，擊穿場(chǎng)強(qiáng)E1mA達(dá)到最大值（385.6V/mm）,，非線性系數(shù)α達(dá)到最大值（84.2），漏電流IL達(dá)到最小值（1.1μA）,。
對(duì)鈦酸鍶鋇陶瓷的影響
歐陽(yáng)林虹等采用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法制備二氧化硅（SiO2）摻雜鈦酸鍶鋇（Ba0.65Sr0.35TiO3,，BST）陶瓷（BST+x%SiO2），研究了摻雜二氧化硅對(duì)BST陶瓷的物相,、微觀形貌,、介電性能及電卡效應(yīng)的影響。結(jié)果表明：摻雜SiO2并未改變BST陶瓷的晶型結(jié)構(gòu),，但有助于提升晶粒的均勻性和材料介電性能頻率的穩(wěn)定性,。隨著SiO2摻雜量增加，BST陶瓷的介電常數(shù)呈現(xiàn)單調(diào)遞減趨勢(shì),，介電彌散特性逐漸增強(qiáng),。
對(duì)石榴石體系透明陶瓷中的影響
在制備石榴石體系透明陶瓷時(shí)，通常采用燒結(jié)助劑來(lái)提升陶瓷的光學(xué)質(zhì)量,。在石榴石體系陶瓷燒結(jié)過(guò)程中,，加入SiO2可以生成液相，加快氣孔沿晶界排出,，是一種有效的燒結(jié)助劑,。另外值得注意的是，SiO2可以在退火過(guò)程中起到抑制Pr離子變價(jià)的作用,，因此,，添加微量SiO2結(jié)合熱等靜壓燒結(jié)是制備Pr摻雜石榴石閃爍陶瓷的有效途徑,。
對(duì)氧化鋯陶瓷韌性的影響
氧化鋯主要有三種晶型：m-ZrO2、t-ZrO2,、和c-ZrO2,，研究已經(jīng)證實(shí)，t-ZrO2為常溫穩(wěn)定相,，具有特殊的相變?cè)鲰g機(jī)制,。穩(wěn)定性好、硬度高,、熔沸點(diǎn)高是納米SiO2的巨大優(yōu)勢(shì),，向陶瓷中摻加微量的SiO2對(duì)燒結(jié)溫度的降低起促進(jìn)作用，利于陶瓷的燒結(jié),，使燒結(jié)后陶瓷顆粒均勻緊密排列,。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)摻雜少量的SiO2能夠使四方相ZrO2穩(wěn)定存在,。
參考來(lái)源：
[1]陸洪彬等.MgO/SiO2添加劑對(duì)鈦酸鋁陶瓷性能的影響
[2]張益鳴.SiO2包覆BaTiO3粉體及其對(duì)陶瓷材料儲(chǔ)能特性的影響
[3]陳禧等.MgO-SiO2微量添加劑對(duì)高純Al2O3陶瓷性能的影響
[4]唐海燕等.SiO2摻雜99BeO陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)與性能
[5]王子媛等.SiO2含量對(duì)YSZ陶瓷在高溫時(shí)效中燒結(jié)性的影響
[6]劉均環(huán)等.摻雜低含量SiO2對(duì)激光熔覆CaP生物陶瓷涂層性能的影響
[7]歐陽(yáng)林虹等.二氧化硅摻雜鈦酸鍶鋇陶瓷的介電性能與電卡效應(yīng)
[8]陳永佳等.SiO2摻雜濃度對(duì)ZnO壓敏陶瓷結(jié)構(gòu)與性能的影響
[9]胡澤望等.微量SiO2添加對(duì)Pr:Lu3Al5O12陶瓷光學(xué)及閃爍性能的影響
[10]劉秀菊.氧化鑭協(xié)同納米二氧化硅增韌氧化鋯陶瓷及相關(guān)機(jī)械性能的研究
[11] 姬軍成等.納米SiO2添加量對(duì)95氧化鋁陶瓷力學(xué)性能的影響
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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