在東莞松山湖材料實驗室，麻朝陽博士展示了透明陶瓷。


從外觀上看，透明陶瓷和玻璃幾乎沒什么區(qū)別，但是由于兩者的材質(zhì)和制備工藝不同，透明陶瓷要比玻璃更抗劃傷、耐磨損、耐高溫，即使在500℃、600℃的高溫下，依舊安然無恙。據(jù)麻博士介紹，東莞的透明陶瓷從粉體到成型，以及燒結(jié)工藝的優(yōu)化，基本上打破了國外的壟斷。傳統(tǒng)的燒制工藝，迎來了新時代的科技突破！


東莞的科研團(tuán)隊和企業(yè)在透明陶瓷技術(shù)的研發(fā)中，不斷進(jìn)行創(chuàng)新和突破。開發(fā)了獨特的燒結(jié)助劑配方，有效降低了燒結(jié)溫度，提高了陶瓷的透明度；在成型工藝上，引入了先進(jìn)的 3D 打印技術(shù)，實現(xiàn)了復(fù)雜形狀透明陶瓷部件的高精度制造。


一、透明陶瓷的技術(shù)魅力


1、透明陶瓷的原理與特性


透明陶瓷是一種具有優(yōu)異光學(xué)性能的新型陶瓷材料。其原理在于通過精細(xì)的制備工藝，控制陶瓷內(nèi)部的晶粒尺寸、晶界結(jié)構(gòu)以及氣孔等缺陷，使得光線能夠在材料內(nèi)部幾乎無阻礙地傳播，從而實現(xiàn)透明效果。


與傳統(tǒng)玻璃相比，透明陶瓷具有更高的硬度、強度、耐高溫性能和化學(xué)穩(wěn)定性。這些特性使得透明陶瓷在諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出了獨特的應(yīng)用優(yōu)勢。


2、制備技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)


原料選擇與處理

選用高純度的原料是制備優(yōu)質(zhì)透明陶瓷的基礎(chǔ)。通過精細(xì)的化學(xué)處理和提純，去除雜質(zhì)，確保原料的純度和化學(xué)組成的精確性。


成型工藝


包括干壓成型、注漿成型、注射成型等多種方法。每種成型方法都有其特點和適用范圍，需要根據(jù)具體的產(chǎn)品要求和生產(chǎn)條件進(jìn)行選擇。


燒結(jié)技術(shù)


這是決定透明陶瓷性能的關(guān)鍵步驟。采用先進(jìn)的燒結(jié)方法，如熱等靜壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)等，能夠在高溫高壓下促進(jìn)陶瓷顆粒的致密化，減少氣孔和晶界缺陷。


后處理工藝


如退火、拋光等，進(jìn)一步提高透明陶瓷的光學(xué)性能和表面質(zhì)量。


二、透明陶瓷的廣泛應(yīng)用


1、光學(xué)領(lǐng)域


激光材料


透明陶瓷具有良好的光學(xué)均勻性和熱導(dǎo)率，是制造高功率固體激光器的理想材料。能夠承受高能量的激光輻射，提高激光器的輸出功率和穩(wěn)定性。


光學(xué)窗口和透鏡


用于航空航天、國防等領(lǐng)域的高性能光學(xué)窗口和透鏡，具有耐磨損、抗沖擊、耐高溫等優(yōu)點，能夠在惡劣環(huán)境下保持良好的光學(xué)性能。


2、電子領(lǐng)域


集成電路基板


透明陶瓷的高熱導(dǎo)率和良好的電絕緣性能，使其成為集成電路基板的優(yōu)質(zhì)材料，有助于提高芯片的散熱效率和性能穩(wěn)定性。


電子封裝材料


用于封裝電子元件，提供良好的機械支撐和防護(hù)，同時不影響電子信號的傳輸。


3、能源領(lǐng)域


太陽能電池蓋板


透明陶瓷的耐候性和高強度使其能夠作為太陽能電池蓋板，保護(hù)電池組件，提高太陽能的轉(zhuǎn)化效率。


燃料電池部件


在固體氧化物燃料電池中，透明陶瓷可以作為電解質(zhì)或電極材料，提高電池的性能和壽命。


4、醫(yī)療領(lǐng)域

醫(yī)療成像設(shè)備部件


如 X 射線探測器的窗口材料，能夠提高成像的清晰度和準(zhǔn)確性。


牙科材料


用于制作假牙、牙冠等，具有美觀、耐磨、生物相容性好等優(yōu)點。


三、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)


近年來，全球透明陶瓷市場呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。歐美和日本等發(fā)達(dá)國家在技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣方面一直處于領(lǐng)先地位，占據(jù)了較大的市場份額。然而，隨著中國等新興經(jīng)濟(jì)體的崛起，全球市場格局正在逐漸發(fā)生變化。


我國在透明陶瓷領(lǐng)域的研究起步較晚，但發(fā)展迅速。在國家政策的支持和科研人員的努力下，已經(jīng)在部分關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破，并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。然而，與國際先進(jìn)水平相比，仍存在一定的差距，主要表現(xiàn)在高端產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)能力不足、市場份額較小等方面。


東莞憑借其強大的制造業(yè)基礎(chǔ)和創(chuàng)新能力，在透明陶瓷產(chǎn)業(yè)中異軍突起。形成了從原材料供應(yīng)、研發(fā)生產(chǎn)到應(yīng)用推廣的完整產(chǎn)業(yè)鏈，涌現(xiàn)出了一批具有核心競爭力的企業(yè)和品牌。


四、行業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)


盡管透明陶瓷的性能優(yōu)異，但在制備過程中仍存在諸多技術(shù)難題，如如何進(jìn)一步提高透明度、降低成本、實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)等。


國際市場上，發(fā)達(dá)國家的企業(yè)憑借其技術(shù)優(yōu)勢和品牌影響力，占據(jù)了高端市場的主導(dǎo)地位。國內(nèi)企業(yè)在市場競爭中面臨著較大的壓力。


由于透明陶瓷屬于新型材料，其應(yīng)用領(lǐng)域和市場認(rèn)知度仍有待進(jìn)一步拓展和提高。需要加強與下游應(yīng)用企業(yè)的合作，推動產(chǎn)品的應(yīng)用示范和推廣。


隨著各領(lǐng)域?qū)Ω咝阅懿牧系男枨蟛粩嘣黾樱该魈沾墒袌龀尸F(xiàn)出良好的增長態(tài)勢。有報告預(yù)測，到2028年全球透明陶瓷市場規(guī)模將會達(dá)到122.06億元，預(yù)計年均復(fù)合增長率在23.7%上下浮動。在中國，透明陶瓷的研究與應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展迅猛，部分方向甚至已經(jīng)出現(xiàn)逼近和趕超國際先進(jìn)水平的態(tài)勢。不過，目前與國際領(lǐng)先水平仍存在一定差距，比如用于透明陶瓷制備的高品質(zhì)粉體較為缺乏、可制備尺寸相對較小、光學(xué)質(zhì)量相對較差、綜合性能尚有差距以及服役性能評估不夠充分等。但隨著國內(nèi)相關(guān)研究的不斷深入和技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，這些差距有望逐漸縮小。


文章來源： 央視財經(jīng)，森鹿數(shù)據(jù)沒有鹿，AI
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