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·m^1/2,。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(chēng)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)�結(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)�結(jié)。

何杰等探討了低溫?zé)�結(jié)時(shí)SiO₂摻雜對(duì)銻錳鋯鈦酸鉛Pb（Mn_1/3Sb_2/3）_0.05Zr_0.47Ti_0.48O₃（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（Ba_0.65Sr_0.35TiO₃，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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