中國粉體網(wǎng)訊  近日,，據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)局公告,，比亞迪股份有限公司申請一項名為“一種氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料及其制備方法,、電子設(shè)備”的發(fā)明專利，公開號CN117185807A,。

比亞迪劍指何方,？

據(jù)上述專利摘要顯示，本申請?zhí)峁┝艘环N氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料及其制備方法,、以及含有該陶瓷材料的電子設(shè)備,。所述氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料相對于現(xiàn)有技術(shù)的氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料強度較高，能滿足移動智能設(shè)備的后蓋對于材料的強度要求,。

看來,，比亞迪盯上的是陶瓷背板。

目前,，隨著5G時代的到來,，移動智能設(shè)備的后蓋材料也提出了新的要求，尤其是在材料的信號通過性能方面有更高的要求,，而傳統(tǒng)的金屬材料會產(chǎn)生電磁屏蔽效應(yīng),，不能滿足使用要求。氧化鋯陶瓷材料由于具有優(yōu)異的力學(xué)性能,，溫潤的手感,，以及優(yōu)異的信號穿透性能，在滿足5G信號傳輸及無線充電等功能方面?zhèn)涫芷诖��?/p>

采用陶瓷材質(zhì)背板的小米13Pro

但是,，在前幾年推廣過程中,，出現(xiàn)了一些阻力導(dǎo)致陶瓷背板叫好不叫座，例如價格昂貴,，這主要是由其復(fù)雜繁瑣,、高成本的生產(chǎn)工藝（需要經(jīng)歷約16道工序，其中熱壓燒結(jié),、拋光等程序生產(chǎn)成本高）以及低良品率導(dǎo)致的,；再例如陶瓷“易碎”的特性始終讓普通消費者心有顧慮，光潔的陶瓷表面的耐臟性較差,，無線充電功率限制等,。

而目前，情況似乎正向好的方向轉(zhuǎn)變,。

首先,，隨著技術(shù)的進步，納米陶瓷粉料,、成型燒結(jié),、特別是后續(xù)的精密加工的成本都顯著下降；良率低的問題也正得到解決，良率由最初的30%左右現(xiàn)已提升到70%以上,。

此外,，工信部在2023年印發(fā)了《無線充電（電力傳輸）設(shè)備無線電管理暫行規(guī)定》，其中規(guī)定：移動,、便攜式無線充電設(shè)備的工作頻率范圍為100-148.5kHz、6765-6795kHz,、13553-13567kHz頻段,，且額定傳輸功率不超過80W，這就意味著包括智能手機,、移動電源,、家用無線充電器、車載無線充電器在內(nèi)的這些產(chǎn)品,，無線充電功率放開到80W,，比起之前快了不少。陶瓷背板作為實現(xiàn)電子產(chǎn)品無線充電的關(guān)鍵部件,，有望再次走入大家的視野,。

在氧化鋯領(lǐng)域，比亞迪已是“老司機”

比亞迪電子（國際）有限公司是比亞迪股份有限公司的子公司,，1995年成立于深圳,，原為比亞迪股份有限公司的手機零部件及模組部門。

比亞迪電子按照終端領(lǐng)域劃分為消費電子,、汽車,、智能產(chǎn)品三大業(yè)務(wù)模塊，具體涉及智能手機,、電腦,、平板、戶內(nèi)儲能,、無人機等智能產(chǎn)品,、汽車智能系統(tǒng)、醫(yī)療健康產(chǎn)品,。公司傳統(tǒng)優(yōu)勢的智能手機業(yè)務(wù)主要為華為,、小米、三星,、榮耀,、OPPO、vivo,、摩托羅拉等海內(nèi)外品牌方提供手機零部件及整機組裝,，核心產(chǎn)品包括金屬中框、玻璃后蓋、整機組裝,�,？梢婋娮赢a(chǎn)品所涉及的背板、零部件等是其主營業(yè)務(wù)之一,，其研發(fā)氧化鋯的最終目的還是服務(wù)于自己在這方面的業(yè)務(wù),。

比亞迪電子氧化鋯產(chǎn)品及技術(shù)

在陶瓷方面，比亞迪電子一直致力于功能性陶瓷和精密結(jié)構(gòu)陶瓷的研發(fā)及生產(chǎn),。在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)陶瓷基礎(chǔ)上,，比亞迪自主研發(fā)的增韌陶瓷，滿足了市場對大尺寸外觀結(jié)構(gòu)陶瓷的需求,。比亞迪擁有從陶瓷粉造粒,、毛坯成型、燒結(jié),，精密外形尺寸加工,、拋光、后處理等完整的材料及制造技術(shù),，通過in-house完整的制程驗證,，不斷改良陶瓷材料配方，將為大尺寸結(jié)構(gòu)陶瓷,，尤其是3D結(jié)構(gòu)陶瓷的大規(guī)模市場應(yīng)用,，掃平材料及工藝壁壘。

目前,，其研發(fā)了提高氧化鋯韌性,、提升其抗摔能力的方法，并在此方法上開發(fā)出了顏色各異,、靚麗外觀的超韌氧化鋯陶瓷,。該材料已經(jīng)應(yīng)用于手機蓋板、智能穿戴設(shè)備等產(chǎn)品,。

延伸閱讀：氧化釔穩(wěn)定氧化鋯是什么材料,？

在熱力學(xué)上，純ZrO₂有三種不同的晶型：單斜氧化鋯（m-ZrO₂）,、四方氧化鋯（t-ZrO₂）,、立方氧化鋯（c-ZrO₂），它們分別穩(wěn)定存在于低溫,、中溫,、高溫區(qū)，其中t-ZrO₂,、c-ZrO₂是無法在室溫下存在,。

ZrO₂的相變伴隨著較大的溫度滯回體積變化,，因此，任何純ZrO₂制成的部件在燒結(jié)完成冷卻過程中都會發(fā)生崩解,，這增加了部件發(fā)生災(zāi)難性失效的幾率,，從而限制了其應(yīng)用。此外,，由于ZrO₂具有較差的導(dǎo)電率,，使用傳統(tǒng)放電機制（EDM）加工ZrO₂也帶來了一些問題。為避免體積效應(yīng)的出現(xiàn),，就需要阻止氧化鋯在溫度變化的過程中發(fā)生相變反應(yīng),，經(jīng)過前人不懈的努力，最終尋找到了室溫溫度下四方氧化鋯的方法——離子摻雜穩(wěn)定氧化鋯,。

穩(wěn)定劑主要為稀土氧化物（Y₂O₃、CeO₂等）及堿土金屬氧化物（CaO,、MgO等）,。其中，氧化釔是最重要,、最常用的穩(wěn)定劑,，由其穩(wěn)定的氧化鋯被稱為氧化釔穩(wěn)定氧化鋯，除應(yīng)用于電子產(chǎn)品的背板,、蓋板外,，在以下領(lǐng)域也有極其重要的應(yīng)用。

生物材料

與其他傳統(tǒng)修復(fù)材料相比,，釔穩(wěn)定氧化鋯具有能與金屬相媲美的機械性能,，可完全承受后牙的咀嚼力，材質(zhì),、顏色與周圍自然牙齒組織接近,，對X光射線無阻射作用，臨床不必?fù)?dān)心與磁場有關(guān)的檢查,，且組織相容性良好,，因此在義齒及人工關(guān)節(jié)等生物醫(yī)療方面?zhèn)涫荜P(guān)注。

特種機械零部件

陶瓷材料的脆性限制了其應(yīng)用發(fā)展,，納米陶瓷是解決陶瓷脆性一種非常重要的途徑,。實驗證明，可以利用ZrO₂四方相相變?yōu)閱涡毕喈a(chǎn)生顯微裂痕和殘余應(yīng)力對陶瓷進行增韌,。因此,，以釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷為代表的陶瓷材料在軸承、軸套,、閥球,、殼體等機械領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用,。

固體氧化物燃料電池

固體氧化物燃料電池（SolidOxideFuelCell，簡稱SOFC）屬于第三代燃料電池,，是一種在中高溫下直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能高效,、環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化成電能的全固態(tài)化學(xué)發(fā)電裝置，被普遍認(rèn)為是在未來會得到廣泛普及應(yīng)用的一種燃料電池,。

目前認(rèn)為,，SOFC系統(tǒng)中有2個構(gòu)件，即陽極和電解質(zhì)都會涉及釔穩(wěn)定氧化鋯材料,。

熱障涂層（TBC）

以燃?xì)鉁u輪機葉片為例,，作為普通用途的燃?xì)鉁u輪機葉片的使用溫度在960～1100℃；軍用飛機中的燃?xì)廨啓C燃?xì)鉁囟雀哌_1600℃,；至于商用飛機的燃?xì)廨啓C燃?xì)鉁囟纫哺哌_1500℃,。然而用于生產(chǎn)渦輪葉片的鎳基超強耐熱合金的最高工作溫度只有1100℃。隨著燃?xì)廨啓C燃?xì)鉁囟鹊奶岣�,，相對于開發(fā)新型高溫耐熱合金材料來講,，致力于燃?xì)廨啓C渦輪葉片保護成本要低得多。應(yīng)用于燃?xì)廨啓C的渦輪葉片表面,，以起到隔熱作用來提高燃?xì)廨啓C使用溫度,，進而提高燃?xì)廨啓C效率，并延長渦輪葉片的使用壽命是熱障涂層的最重要應(yīng)用之一,。

熱障涂層示意圖

經(jīng)過多年的研究發(fā)現(xiàn),，以6%～8%Y₂O₃部分穩(wěn)定的ZrO₂（6%～8%YSZ）熱循環(huán)壽命最長，而且有更好的抵抗Na₂SO₄和V₂O₅腐蝕的能力,，成為目前陶瓷層材料的最佳選擇,。

光纖連接器陶瓷插芯

氧化釔穩(wěn)定氧化鋯因其優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和極高的精密度等,，可以用來制備光纖連接器的稀土結(jié)構(gòu)陶瓷光纖插芯（精密針）和套筒,，是光纖網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用面最廣并且需求量最大的光纖無源器，是信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分,。

此外,，釔穩(wěn)定氧化鋯在特殊刀具、耐火材料,、三元鋰電池正極材料摻雜等方面也有重要應(yīng)用,。尤其是在三元鋰電池正極材料中的應(yīng)用，與生物材料被認(rèn)為是當(dāng)下最受關(guān)注的兩大方向,。

參考來源：

[1]國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局

[2]中國粉體網(wǎng)

[3]粉體大數(shù)據(jù)研究

[4]比亞迪電子官網(wǎng)

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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