中國粉體網(wǎng)訊 堅(jiān)硬耐造一直是陶瓷的明信片,，那么陶瓷可以變?nèi)彳泦幔看鸢甘强隙ǖ�,！科學(xué)家運(yùn)用納米化技術(shù)創(chuàng)新的一種新型復(fù)合材料——柔性陶瓷,，它具有形狀記憶的功能且彎曲后不易碎的特點(diǎn)，受到多個(gè)領(lǐng)域的追捧,。
柔軟不柔弱
形狀記憶是柔性陶瓷的特性,，這種特性說明柔性陶瓷這種新材料在加熱、彎曲后還會(huì)恢復(fù)到原來的樣子,。美國康奈爾大學(xué)的研究人員對(duì)微型陶瓷的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,，在透射式電子顯微鏡下，它的分子結(jié)構(gòu)是“雙層連續(xù)立方體結(jié)構(gòu)”,，這個(gè)結(jié)構(gòu)與100年來的數(shù)學(xué)假設(shè)相吻合,。該柔性陶瓷材料的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，研究人員因自然界存在的完美對(duì)稱形狀而受到啟發(fā),，一種海藻——硅藻的結(jié)構(gòu)十分精美,，這種具有硅化的細(xì)胞壁的單細(xì)胞海藻的花紋完美對(duì)稱。后來,，他們進(jìn)一步把微型陶瓷材料的研發(fā)與納米化學(xué)有機(jī)結(jié)合起來,，研制出一種新型復(fù)合材料即柔性陶瓷。
讓陶瓷彎曲并具有形狀記憶的關(guān)鍵就在于讓其變小,。陶瓷如何變成細(xì)小微粒,？應(yīng)遵循以下原則：先造出肉眼看不見的極小顆粒，微粒陶瓷的直徑比頭發(fā)絲還要小,，然后讓單個(gè)晶粒彌漫填充到整個(gè)結(jié)構(gòu),，因?yàn)槠扑楹土芽p現(xiàn)象容易在邊界出現(xiàn)，所以就將晶粒之間的邊界剔除抹平,。微小的陶瓷樣本中有7%的微粒具有形象記憶功能,，也就是說即使彎曲也不會(huì)破碎。研究發(fā)現(xiàn),，將柔性陶瓷微粒制成直徑為1μm的長纖維,，7%～8%的材料在彎曲過程中不易碎。
柔性陶瓷既有陶瓷的“天性”又有金屬的特點(diǎn),，集高延展性金屬和高強(qiáng)度陶瓷的特性于一身,，可謂是“剛?cè)嵯酀?jì)”。這種性能優(yōu)良的新材料在納米材料和納米設(shè)備制造上大顯身手,。
性能優(yōu)良,，炙手可熱
1、燃料電池
制備柔性陶瓷用二氧化鋯（ZrO2），這種物質(zhì)是目前研究的最多的陶瓷材料,，在工程上有大量運(yùn)用,。此外，氧化鋯也被用于燃料電池領(lǐng)域,，盡管燃料電池并不需要柔韌性,，但擁有柔性會(huì)大大增強(qiáng)燃料電池抗破壞能力。這也讓ZrO2和燃料電池成為難舍難分的“好兄弟”,。另外,，柔性陶瓷還被應(yīng)用到高能量蓄電池、高溫燃料電池做隔膜材料等,。
2,、發(fā)電設(shè)備
英國、德國等國家投入大量資金和人力來研發(fā)柔性陶瓷材料,，柔性陶瓷材料在發(fā)電設(shè)備中應(yīng)用技術(shù)成為研究的重點(diǎn),，如排氣管里襯、陶瓷活塞蓋,、渦輪增壓轉(zhuǎn)及燃?xì)廨嗈D(zhuǎn)等部分都要用到柔性陶瓷。機(jī)器設(shè)備的冷卻部分使用柔性陶瓷材料可有效降低熱損,；柔性陶瓷熱交換器不僅可回收余熱還耐腐蝕以及增加熱交換率,，這樣可以應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能減排。
3,、口腔修復(fù)
柔性陶瓷材料是一種無皮膚刺激,、無致敏性、無黏膜刺激,、在短期內(nèi)無急性全身毒性,、對(duì)所分析的器官無毒性損害的材料，滿足用于制作口腔修復(fù)材料的生物安全性要求,，有望成為一種新型材料用于預(yù)防和治療牙磨損,。
4、涂料領(lǐng)域
以微納米陶瓷粉為無機(jī)填料,，通過加入成膜劑,，稀釋劑，固化劑等,，可在金屬表面形成柔性陶瓷復(fù)合涂層,。該復(fù)合涂層表面能夠形成類似于類荷葉的仿生微結(jié)構(gòu)，能夠增大鋼體表面水滴角,，降小表面能,，降低潤濕性，有效減少油水介質(zhì)在涂層表面的接觸面積，降低成垢離子在管道內(nèi)的沉積幾率,。石油管道的現(xiàn)場掛片表明,，柔性陶瓷納米復(fù)合涂層能夠有效防止石油管道垢的形成，具有良好的防垢效果,。
（c）柔性納米陶瓷復(fù)合涂層,；（d）放大的柔性納米陶瓷復(fù)合涂層
在國內(nèi)，多家新材料公司也開始涉足柔性陶瓷,，比如河南焦作安泰新型耐磨材料有限公司用柔性陶瓷材料生產(chǎn)出“以柔克剛,，彈性防磨”的柔性防磨密封材料，已在金庫防御系統(tǒng),、軍事防御,、風(fēng)力發(fā)電、海上采油平臺(tái)等得到成功運(yùn)用 ,；中國建筑材料科學(xué)研究總院研制生產(chǎn)的導(dǎo)彈用泡末氧化鋁陶瓷隔熱材料,、定向直孔道多孔陶瓷材料、發(fā)汗陶瓷材料等熱防護(hù)陶瓷材料用于航天技術(shù)領(lǐng)域,。
柔性陶瓷的研究發(fā)展
柔性陶瓷材料以其優(yōu)異的耐高溫,、耐腐蝕、耐磨等性能及功能復(fù)合效應(yīng)在新能源,、國防軍工,、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用,。因此,，作為新型材料的柔性陶瓷，具有傳統(tǒng)材料沒有的特性,，在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣,、市場大、前景好,。
可以肯定的是,，陶瓷材料尤其是柔性化的陶瓷材料，其本身具有的優(yōu)勢是其他材料都不具備的,，不管是金屬材料,、高分子塑料橡膠、還是銅,、鉛,、鋅、鐵,，都望塵莫及,。值得注意的是,，陶瓷材料也分三六九等，有的陶瓷可以耐1000℃高溫,，有的耐溫則可以達(dá)到2000℃,。針對(duì)不同情況選用適當(dāng)?shù)奶沾刹拍芮〉胶锰幍匕l(fā)揮陶瓷的作用。
我國柔性陶瓷的技術(shù)儲(chǔ)備不足應(yīng)引起重視,�,？梢哉f，在相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi),，柔性陶瓷的應(yīng)用范圍不會(huì)太廣,，只能緩慢擴(kuò)展。相信在不久的將來,，柔性陶瓷將進(jìn)入我們的日常社會(huì)生活中并且發(fā)揮應(yīng)有的作用,。
參考來源：
孫倩等：柔性陶瓷材料的體內(nèi)安全性評(píng)價(jià)
韓永奇：柔性陶瓷——新材料中的寵兒
中國經(jīng)濟(jì)和信息化：柔性陶瓷
彭沖等：柔性陶瓷復(fù)合涂層在油田集輸管線防垢中的應(yīng)用研究
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)請(qǐng)告知?jiǎng)h除,！
