新型功能陶瓷材料的性质应用及展望★

第一篇：新型功能陶瓷材料的性质应用及展望

新型功能陶瓷材料的性质应用及展望

姓名：王莹

学号：1231410074 摘要：功能陶瓷是一类颇具灵性的材料，具有某个或多个物理化学性能，如电，磁，声，化学和生物等，且各特性间能够相互转化。功能陶瓷的特点是种类繁多，如磁性陶瓷，电子陶瓷，光学陶瓷，化学陶，吸声陶瓷及生物化学陶瓷等。由于功能陶瓷具有的特殊性质，主要应用于微电子，光电子信息和自动化技术以及生物医学，能源和环保工程等领域。所以功能陶瓷材料将会是其它材料无法替代的。下面重点介绍半导体陶瓷，压电陶瓷，生物陶瓷几种新型功能陶瓷的性质及其在日常生活中的应用来说明其重要性。关键字：功能陶瓷

性质

应用

趋势

展望 一． 陶瓷简单介绍

我们知道，陶瓷具有悠久的历史，它分为陶器和瓷器两大类。陶瓷是指由氧化物，碳化物，氮化物，硼化物，硅化物，硫化物及其复合化合物经成形，烧结所形成的多晶材料。陶瓷可以分为传统陶瓷和先进陶瓷，传统陶瓷是采用天然无机化合物烧结而成的陶瓷；先进陶瓷是采用人工合成的无机化合物为原料，采用精密的控制工艺成形烧结而制成的高性能陶瓷，包括结构陶瓷和功能陶瓷。其中功能陶瓷是具有电、磁、声、光、热、力、化学或生物功能等的介质材料，主要包括压电，半导体，电光和磁性等功能各异的新型陶瓷材料。它是电子信息、集成电路、移动通信、能源技术和国防军工等现代高新技术领域的重要基础材料。随着现代新技术的发展，功能陶瓷及其应用正在向着微型化，薄膜化，精细化，多功能，智能化，集成化，高性能，高功能和复合结构的方向发展 二．三种功能陶瓷材料的性质及应用 1.压电陶瓷

压电陶瓷是由许多细小的晶粒聚集在一起构成的多晶体，这些晶体通常是无规律排列的，在一定的温度下，施加直流电场极化。这也可以用生活中比较常见的打火机来说明它，当人们使用打火机时，弹簧力施加到压电陶瓷上就产生电荷，形成高电压，这种瞬间的高电压发生电火花，从而点燃易燃气体。这种能在压力作用下产生电荷的陶瓷叫做压电陶瓷。

压电陶瓷一个重要的应用是可以制作声纳，声纳的作用很大，它是军舰，潜艇的“千里眼”“顺风耳”。我们知道，海水对光波和电波有强烈的吸收，在海水中雷达是不起作用的。而超声波的穿透能力很强，科学家发明了接受和发射超声波的装置—声纳。超声波的发电器使用了压电陶瓷，通过压电陶瓷的振动产生一定频率的超声波，超声波遇到远处的舰艇，鱼群，礁石就会反射回来，通过压电陶瓷转变为电信号，操作人员就可以判断物体的距离等。

同时，压电陶瓷还有许多其它应用，如做成话筒，在人讲话的声压作用下陶瓷内会产生与声音相对应的电信号传输出去；压电元件上配上电路，可以成为蜂鸣器或电子乐器；压电陶瓷可以制成变压器，广泛应用在掌上电脑，手提电脑，数字摄像机，满足了小而轻的要求；总之，压电陶瓷作为电、力、热、光敏感材料，在超声换能，传感器，无损检测和通讯技术等领域已获得了广泛的应用

2.半导体陶瓷

半导体陶瓷是具有半导体特性的陶瓷，它的电导率因外界条件的变化而发生显著的变化，因此可以将外界环境的物理变化转变为电信号，制成各种用途的敏感元件，如电导率随温度变化的热敏陶瓷，具有光导电效应的光敏陶瓷，随接触气体分子的种类不同的气敏陶瓷，以及电导率随湿度变化的湿敏陶瓷。下面以半导体气敏陶瓷为例说明其性质及作用。

半导体气敏陶瓷使用二氧化锡，氧化铁，氧化钨，氧化铝，氧化锌等陶瓷材料压制烧结而成的，阿门通过有选择的吸附气体，使半导体气敏陶瓷的表面状态发生变化，从而引起它的电阻等物理化学性质的变化，以此确定未知气体的浓度。当检测到某种气体时气敏检漏仪就会发出警报。如氧化锌的半导体气敏材料可检测氢气，氧气和丙烷等气体。应用半导体材料制成的“人工鼻”灵敏度非常高，对万分之一浓度的氢气即能显示，相应快速，稳定性好。这种“人工鼻”被普遍应用于煤矿开采的瓦斯，煤气运输和化工生产中管道气体泄漏及厨房，浴室，石油化工厂等处的有毒气体和可燃性气体的监测。有了这种“人工鼻”，矿井，车间，娱乐场所及家庭等不必为有毒易燃气体而担心了，使人们的生命和财产得到了保障。

3.生物陶瓷材料

生物陶瓷材料是指主要用于人体硬组织的修复和重建的生物医学陶瓷材料。它包括了单晶体，非晶体生物玻璃，涂层材料，无机材料与金属复合材料，无机与有机的复合材料。生物陶瓷材料作为一种无机生物医学材料，与生物组织具有良好的相容性和优异的亲和性，稳定的物理化学性质，可灭菌性及无毒性等优点，越来越受到人们的重视。应用的有人工牙根，人工血管和人工尿管；更有用于酶固定，细菌，微生物分离等方面。

例如，从20世纪70年代开始，世界上许多国家如美国、德国、瑞士、荷兰和日本等国就已相继开展了氧化铝生物陶瓷的研究和应用，制成了氧化铝股骨头、臼与金属骨柄组合的人工骨关节，开创了致密Al2O3陶瓷在骨外科中的应用。至今，高密度、高纯度、多晶氧化铝已大量用于制作人工髋关节的股骨干、股骨头和髋臼部件。大量的研究和临床应用表明 ：氧化铝陶瓷具有良好的生物相容性，氧化铝陶瓷 硬度高，耐磨损能力强，构成的关节面光滑而持久。氧化铝磨损颗粒引 起的生物学反应小于聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯颗粒。

三． 功能陶瓷材料的趋势展望

通过浏览书刊文献等，对于功能材料的研究及应用已经越来越多科学家们正致力于发现新的功能陶瓷材料，下面举例说明。1.“全陶瓷内加热器"研制成功

内加热技术是与外加热方式相对应的，简单地说内加热技术就是从原来“煤炉”烧水变换为“热得快”烧“水”，这里的“水”是指熔融态的金属和合金。发热元件和保护外套共同组成的内加热器，直接插入熔融金属或合金中，主要通过接触传导热量，加热效率得到大幅度提升。内加热技术从能源角度来看，可以实现能量的准确传递无端的能量损耗大幅降低，能源利用率从外热式的2O～30％提高到内热式的8O～ 90 以上，节能效果明显。

2.新型稀土纳米导电陶瓷材料问世

新型稀土纳米导电陶瓷材料采用稀土多元渗透技术，利用陶瓷材料具有多孔疏松的组织结构特征，对陶瓷材料进行稀土元素的渗入，为新型导电材料的制备方法提供了新的思路。同时采用气相化学方法，使稀土元素在高温下气化，并在气态下通过气固界面反应，进入固体材料的表面及内部，使钛酸盐陶瓷的性能得到显著改善，为高效功能陶瓷材料的制备开辟了新 的途径。

3.发光陶瓷材料问世

发光陶瓷是把高科技的发光材料融入传统的陶瓷釉料中，在高温1300℃ 以上烧制而成，也叫夜光陶瓷、荧光陶瓷。它具有陶瓷的特点，即优良的机械强度，耐磨性，耐水性，还有蓄光发光性能，并且不含任何放射性元素，对人体无害，无毒，对环境无污染。它可以吸收阳光或其它散射光，吸收光能以后发生活化，而发出强光，发光时间长达12小时以上，发光性能可重复再现，且长期维持发光性能。四． 总结

当然，新型功能陶瓷材料还有很多，上面仅是介绍几种重要新型功能陶瓷材料的性质及应用，就可以看出其应用的广泛性与其重要性是其它材料无法替代的。随着科学技术的发展，对新材料的要求也越来越高，我认为，对新型功能陶瓷材料的研究应予以重视，相信，在新的发展形势下，研究开发新型功能陶瓷材料定会在国家的军事，经济，航空及人们的生活水平等方面的提高起到重要作用。五． 参考文献

[1].王修智，蒋民华.神奇的新材料.山东科学技术出版社.2007 [2].齐宝森，吕宇鹏.21世纪新型材料.化学工业出版社.2011 [3].赵建华.材料科技与人类文明.华中科技大学出版社.2011 [4].林志伟.功能陶瓷材料研究进展综述.广东科技期刊.2010 [5].曲远方.功能陶瓷及应用.化学工业出版社.2002 [6].傅正义.李建保.先进陶瓷及无机非金属材料.科学出版社.2007 [7].王永玲.功能陶瓷性能与应用.科学出版社.2003 以上是自己通过查阅资料文献等方式总结新型功能陶瓷材料性质应用及展望，以此来论证它的重要作用，如有不对的地方还请老师指正！

第二篇：展望新型功能材料的未来

展望新型功能材料的未来

化学与化学工程系

科学教育

杨飞飞 44号

摘要：随着社会技术的高度发展，材料，特别复合材料的加工得到很大的进步和发展，新材料因其特殊的属性，在航空航天领域发挥着越来越大的作用，众所周知，现代飞机和卫星的制造材料应具有质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀等特性，先进复合材料的独有性能使它成为制造飞机和卫星的理想材料。阐述了先进复合材料在飞机、航空发动机、卫星、导弹等方面的应用情况及先进复合材料未来的发展趋势。

关键词：新型材料，复合材料，应用发展

材料是人类生活和生产的物质基础，是人类认识自然和改造自然的工具。人类文明曾被划分为旧石器时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代等，由此可见材料的发展对人类社会的影响——没有材料就是没有发展。先进复合材料（Advanced Composites ACM）专指可用于加工主承力结构和次承力结构、其刚度和强度性能相当于或超过铝合金的复合材料。目前主要指有较高强度和模量的硼纤维、碳纤维、芳纶等增强的复合材料 随着航空航天技术的不断发展，促进了材料的不断更新，发展和进步，各种新材料不断涌现并得到应用，尤其以先进复合材料的发展和应用最突出，众所周知，由于航空航天飞行器的特殊使用环境，飞行器的制造材料要求非常之高，飞机和卫星制造材料要求质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀，这些苛刻的条件，只有借助新材料技术才能解决。先进复合材料具有质量轻，较高的比强度、比模量、较好的延展性、抗腐蚀、导热、隔热、隔音、减振、耐高（低）温，独特的耐烧蚀性、透电磁波，吸波隐蔽性、材料性能的可设计性、制备的灵活性和易加工性等特点，被大量地应用到航空航天等军事领域中，是制造飞机、火箭、航天飞行器等军事武器的理想材料。世纪以来，物理、化学、力学、生物学等学科的研究和发展推动了对于物质结构、材料的物理化学和力学性能的深入认识和了解。同时，金属学、冶金学、工程陶瓷技术、高分子科学、半导体科学、复合材料科学以及纳米技术等学科的发展促进了各种新型材料的产生,并推进了对于材料的制备、生产工艺、结构、性能及其相互之间关系的研究，为材料的设计、制造、工艺优化和材料功能和性能的合理使用，提供了充分的科学依据。现代材料科学更注重于研究新型复合材料和纳米材料的制备和创新，对于设计具有不同性能要求的材料复合工艺和纳米态材料的凝聚过程，以及各类材料之间的相互渗透和交叉的性能以及综合性能的研究给予了更多的重视。现代材料科学的发展不仅与揭露材料本质及其演化规律的物理化学性质和力学性能有关，而且与使用材料的工程技术学科以及制造加工材料的工程学科有着相互交叉性的密切关系。在此基础上，“材料科学与工程”逐步形成学科，并发展成为一门独立的一级学科。作为一级学科的“材料科学与工程”下分三个二级学科：材料物理与化学、材料学、材料加工工程。

材料的未来发展

新材料的诞生会带动相关产业和技术的迅速发展，甚至会催生新的产业和技术领域。材料科学现已发展成为一门跨学科的综合性学科。根据我国当前及未来发展的实际情况，新材料领域值得注意的新发展方向主要有半导体材料、结构材料、有机／高分子材料、敏感与传感转换材料、纳米材料、生物材料及复合材料。

1.半导体材料 随着高科技发展的需要，半导体及其应用研究的中心正向直接影响市场的微型或低维量子器件、改善传输质量和效率、增大功率和距离等方向发展，半导体化合物（GaAs、InAs、GaN、SiC等）具有重要的应用前景。

2.结构材料

Fe基、Al基、Ti基以及Mg基合金作为力学材料的主体，构成了系列结构材料，其主要功能是承担负载（如火车、汽车、飞机）。汽车用钢近年来已从一般钢铁发展为使用灿合金或特殊的高强Mg基合金，高强Ti合金在高强钢中有重要位置，不锈钢则有取代碳钢的趋势。用于军用飞机的Al合金及一般钢材则被先进的Ti合金及高分子基复合材料所取代。进一步还需要发展碳纤维增强复合材料或Al基复合材料。结构材料的主体有：（1）钢铁；（2）Al合金；（3）Mg合金；（4）Ti合金；（5）结构陶瓷及陶瓷基复合材料。

3.有机／高分子材料

有机／高分子材料是现代工业和高新技术的重要基石，已成为国民经济基础产业以及国家安全不可或缺的重要材料。一方面量大面广的通用高分子材料需要不断地升级改造，以降低成本、提高材料的使用性能；另一方面各类新型的高分子材料将应运而生，尤其是有机及聚合物分子或少数分子组合体的光、电和磁特性将成为高分子向功能化以及微型器件化发展的重要方向。主要有以下三个研究方向：（1）分子材料与分子电子器件研究；（2）光电信息功能高分子材料研究；（3）生物医用高分子材料。

4, 导电高分子材料

导电高分子材料科学是近年来发展较快的领域,自1977 年第一个导电高分子聚乙炔(PAC)发现以来,对导电聚合物的合成、结构、导电机理、性能、应用等方面有许多新认识,现已发展成为一门相对独立的学科。其可分为结构型导电高分子和复合型导电高分子类。主要应用在发光二极管、抗静电、导电性应用、电磁屏蔽与隐身等领域中〔3〕。从导电机理的角度看,导电高分子大致可分为两大类:一类是复合型导电高分子材料,它是指在普通的聚合物中加入各种导电性填料而制成的,这些导电性填料可以是银、镍、铝等金属的微细粉末、导电性碳黑、石墨及各种导电金属盐等,此类导电高分子材料在国内外已得以广泛的应用,如抗静电、电磁波屏蔽、微波吸收、电子元件中的电极等。还有一类是结构型导电高分子材料,即依靠高分子本身产生的导电载流子导电,这类导电高分子材料一般经“掺杂”(P 型掺杂或N 型掺杂)后具有高的导电性能(电导率增加几个数量级)，多为共轭型高聚物聚乙炔、聚对苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯基乙炔等是目前研究较多的导电高分子材料。这种功能高分子除具有优异的压电特性外，还具有热释电效应，可广泛地用于武器、电声、超声、诊断医疗传感器、无损测试、地震预报等诸多领域。

5土建功能高分子材料(1)土工织物

土工织物是一种多功能材料，主要功能有滤层作用、排水作用、隔离作用、加强作用、防渗与防潮作用等。在工程中往往是一种功能起主导作用,其它功能也不同程度地起作用。土工织物是以高分子合成纤维、合成橡胶与塑料为基本原材料, 这些高分子土工产品通常是以聚丙烯、聚酯为主，还有聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺、聚乙烯醇、聚烯烃、聚四氟乙烯，以及透水性的土工材料氯橡胶、丁腈橡胶等材料。由含有这些组分的纤维丝、绳和塑料袋、条、板所制成的土工合成材料的主要特性是: 质地柔软而质量轻，整体连续性好，抗拉、抗折强度高，耐腐蚀性和抗微生物侵蚀性好, 反滤性好，防渗性好，施工非常方便。目前, 国内土工织物的生产能力、应用范围、测试技术与理论研究等方面均发展很快。土工织物在长江三峡工程、长江综合开发治理工程、防治洪涝灾害、处理工业垃圾、保护水源以及环境保护等工程中均得到了应用。土工织物是一种非常有生命力的新型土工材料, 其经济效益、社会效益均非常显著，具有很高的推广价值。今后，土工织物将面向大中型工程、永久性工程, 并向系列化与复合型的方向发展；同时，相应的理论研究、测试技术、施工规范等方面也将不断完善与提高。

(2)超轻型填土材料

当前, 应用较广泛的轻质填土材料是聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)，它具有优异的物理、化学性能,以及随意切割成长型、逐层铺砌、搬运方便等优异的施工性能。作为一种土建结构材料, 它已广泛地应用于公路及铁路填土、桥台与挡墙填土、机场、港口码头、地下结构等工程中, 并取得了很好的效果。1995 年我国在杭甬高速公路桥头路堤采用EPS 法，克服了软土地段填土的困难，将其填筑成EPS 与混凝土相结合的桥头路堤, 使用情况良好。现已在沿海地区的软土工程中得到推广应用〔5〕。

隐身材料

(1)纳米吸波材料

由于纳米材料具有极好的吸波特性, 且纳米材料对电磁波的透射率及吸收率比微米粉要大得多,同时具备宽频带、兼容性好、质量小和厚度薄等特点。因 此美、法、日、俄等国家都把纳米材料作为新一代隐身材料进行探索和研究。美国已研制出一种称作“ 超墨粉” 纳米吸波材料, 其对雷达波的吸收率高达99%,目前正在研究覆盖厘米波、毫米波、红外、可见光等波段的纳米复合材料。(2)等离子体吸波涂料

等离子体吸波涂料是将放射性物质涂覆在目标上, 使目标表面附近的局部空间电离, 形成等离子体来吸收电磁波的能量。早在20世纪60年代,前苏联就开始了等离子体吸收电磁波性能的研究。80年代初开始了等离子体的实验, 重点研究等离子体在高空超声速飞行器上的潜在应用。此技术最大的特点就是不用改变装备的结构, 只需利用等离子体发生器就可以实现隐身目的, 且隐身效果非常好。目前, 这种技术比较先进的国家是俄罗斯和美国〔6〕。

(3)生物医用功能材料

生物医用高分子主要分医用高分子、药用高分子和仿生高分子三大类。目前, 除人脑外的大部分人体器官都可用高分子材料来制作, 有治疗保健作用的功能高分子也在开发之中。对生物医用高分子材料除了要求具有医疗功能外, 还要强调安全性, 即不仅要治病, 还要对人体健康无害。目前在血液相容性高分子、组织相容性高分子、生物降解吸收高分子、硬组织材料用高分子和生物复合高分子材料、医用高分子现场固化材料、医用粘合剂、固定化酶、高分子药物释放和送达体系等都有相应的研究, 并取得了初步成果〔7〕 功能高分子材料发展趋势(1)先进复合高分子材料

当今材料技术的发展趋势一是从均质材料向复合材料发展, 二是由结构材料往功能材料、多功能材料并重的方向发展。这种发展趋势造就了先进复合材料的迅速崛起与快速发展。

先进复合高分子材料是指以一种材料为基体(如树脂、陶瓷、金属等), 加入另一种称之为增强(或增韧)材料的高聚物(如纤维等)复合成的高功能整体结构物〔8〕, 这种将多相物复合在一起, 充分发挥各相性能优势的结构特征赋予了高分子复合材料广阔的应用空间。目前高分子复合材料的发展和应用已进入世界科技和工业经济的各个领域, 重点集中在航空航天、基础设施、沿海油气田和 汽车的应用, 与此同时, 医用复合材料日益增长, 成为近年来不可忽视的快速发展领域〔9〕。

(2)生物降解及环境友好高分子材料

随着人们对环境问题认识日益加深，生态可降解已不再陌生，与此同时世界各国对材料的生态可降解性的要求也提上日程。在这种背景下，生态可降解的高分子材料的开发和应用也越来越受到各国政府、科研机构和企业的重视。目前，具有生态可降解性的高分子材料主要是发达国家产品，国内处于对国外产品的复制及仿制阶段。因此，开发具有自主知识产权的生物降解及环境友好高分子材料对于国内的相应企业和科研机构是当务之急。研究表明高分子的生物降解过程主要是其在各种生物酶作用下的水解反应、有时是先水解再进一步氧化或先氧化再水解，即易水解的高分子往往具有生物降解性［10］。即今后可降解高分子材料研究几种在在生物相容性、理化性能、降解速率的控制及缓释性等方面。

7智能高分子材料

智能材料是能够感知环境变化，通过自我判断和自我结论，实现自我指令和自我执行的新型材料。该类材料集感知、驱动和信息处理于一体，形成类似生物材料那样具有智能属性。可以利用该类材料容易感知判断环境并实现环境响应的特性来制造传感器、制动器及仿生器等。因此，其将在医疗、环境监测、航空航天及制造业等方面得到广泛应用。

开发功能高分子材料的重要意义

功能高分子材料其独特的功能和不可替代的特性已带来各个领域技术进步，甚至质的飞跃，且在各行业已产生相当高的经济和社会效益，并导致许多新产品的出现。由于高分子材料在结构上的复杂性和多样性, 可以在分子结构(包括支链结构)、聚集态结构、共混、复合、界面和表面甚至外观结构等诸多方面, 进行单一或多种结构的综合利用, 因此最大程度地满足了其他高技术要求材料技术为他们提供的更多、更好的功能。随着纳米技术研究的深入，在分子、甚至原子水平上实现材料的功能结构设计、复合与加工生产成为可能，材料的功能将会进一步得到扩展，呈现前所未有的创新。可以预言,新一代功能高分子材料的春天已经来临，纳米材料必将成为新世纪材料发展的主流，也必将对新世纪的高新

技术如电子、生物技术、生命科学的研究产生极为深远的影响。目前我国电子、国防、医药和许多尖端技术部门所需的不少功能高分子材料仍依赖于国外市场，这使得我们的一些产品和核心技术在国际市场上竞争力不足。在各发达国家投入大量的人力财力对功能高分子材料进行研究开发，且进展迅速时，我国也应加大对功能高分子材料的研究开发支持力度，加入到这场激烈的竞争中去，这将进一步提高我国的综合国力。在未来的航空航天领域的发展中，我们相信：新型复合新材料将扮演越来越重要的角色，以后，随着使用环境对材料提出的新的，更苛刻的要求，新材料将具有不同的发展方向。

一方面，新材料将向耐高温的方向发展，随着人类对天空，外太空的探索，耐高温的新材料也将大有作为，据理论计算和试验发现，发动机的工作温度每提高100℃，它的推力就可提高15%左右。可见提高发动机材料的耐高温性能的重要性。

另一方面，新材料也将向低成本方向发展，正如现在，飞机上，航天器上只是部分使用新型材料，因为新材料的造价高昂，所以，新材料的低成本化，大规模工业流程化也是研究的重点，它包括以下几个主要方面：降低原材料成本，尤其是降低高性能碳纤维成本，世界呼声很高；开发低温固化、高温使用的树脂和预浸料，节约能源，开发长寿命的预浸料，使用混杂纤维新型复合材料，通过工艺创新如电子束固化工艺等降低制造成本。

参考文献

〔1〕陈义镛.功能高分子.上海科学技术出版社.1998: 1-5.〔2〕古川淳二.对21世纪功能高分子的期待.聚合物文摘.1994(6): 17.［3］王东周.导电高分子研究概述.合成技术及应用.2001.16(3): 36 － 39． 〔4〕王正伟.新型功能高分子材料研究.现代化工.2007 ,11(27):514-516 〔5〕许波.土建功能高分子材料的发展及应用.煤炭工程.2003(11)〔6〕汪世平.隐身吸波涂料概述.上海涂料.2006,44(5)〔7〕李青山.功能高分子材料在医疗保健中的应用.哈尔滨船舶工程学院出版社.1993,12.〔8〕植村益次.高性能复合材料最新技术.中国建筑工业出版社.1989.〔9〕沈序辉等.有机—羟基磷灰石复合骨替代材料.材料科学与工程.1999,17(4): 85-90.〔10〕张佑专.仿生制备功能性聚合物光子晶体.高分子学报.2010.12(7): 1 253 － 1 261．

第三篇：蛋白质的功能性质的应用

二、食品加工中蛋白质功能性质的应用

各种蛋白质都有不同的功能性质，在食品加工过程发挥出不同的功能。根据其功能性 质的不同，选定适宜的蛋白质，确定用量，加入到食品中，使之与其它成分如糖、脂肪、水反应，可加工成理想的成品。

(一)以乳蛋白作为功能蛋白质

在生产冰淇淋和发泡奶油点心过程中，乳蛋白起着发泡剂和泡沫稳定剂的作用。乳蛋 白冰淇淋还有保香作用。在焙烤食品中加入脱脂乳粉，可以改善面团的吸水性，增大体 积，阻止水分的蒸发，控制气体的逸散速度，加强结构性。乳清中的蛋白质，具有较强的 耐搅打性，可用作西式点心的顶端配料，稳定泡沫，脱脂奶粉可以作为乳化剂添加到肉糜 中去，增强其保湿性。’

(二)以卵类蛋白作为功能蛋白质

卵类蛋白主要由蛋清蛋白和蛋黄蛋白组成。

蛋清蛋白的主要功能是促进食品的凝结、胶凝、发泡和成形。在搅打适当黏度的卵类 蛋白质的水分体系时，其中的蛋清蛋白的重叠的分子部分伸展开，捕捉并且滞留住气体，形成泡沫。卵类蛋白对泡沫有稳定作用。用鸡蛋作为揉制糕饼面团混合料时，蛋白质在 气一液界面上形成弹性膜，这时已有部分蛋白质凝结．把空气滞留在面团中，有利于发酵，防止气体逸散，面团体积增大，稳定蜂窝结构和外形。

蛋黄蛋白的主要功能是乳化及乳化稳定性。它常常吸附在油水界面上，促进产生并稳 定水包油乳状液。卵类蛋白能促进油脂在其它成分中的扩散，从而加强食品的黏稠度。

鸡蛋在调味汁和牛乳糊中不但起增稠作用，还可作为黏结剂和涂料，把易碎食品黏连 在一起，使它们在加工时不致散裂。

(三)以肌肉蛋白质作为功能蛋白质

肌肉蛋白的保水性是影响鲜肉滋味、嫩度和颜色的重要功能性质，也是影响肉类加工 质量的决定因素。肌肉中的水溶性肌浆蛋白和盐溶性肌纤蛋白的乳化性，对大批量肉类的 加工质量影响极大。肌肉蛋白的溶解性、溶胀性、黏着性和胶凝性，在食品加工中也很重 要。如胶凝性可以提高产品强度、韧性和组织性。蛋白的吸水、保水和保油性能，使食品 在加工时减少油水的流失量，阻止食品收缩；蛋白的黏着性有促进肉糜结合，免用黏着剂 的作用。

(四)以大豆蛋白质作为功能蛋白质

大豆蛋白质具有广泛的功能性质，如溶解性、吸水和保水性、黏着性、胶凝性、弹 性、乳化性和发泡性等。每一种性质都给食品加工带来特定的效果。如将大豆蛋白加入到 咖啡乳内，是利用其乳化性；涂在冰淇淋表面，是利用其发泡性；用于肉类加工，是利用 它的保水性、乳化性和胶凝性。加在富含脂肪的香肠、大红肠和午餐肉中，是利用它的乳 化性，提高肉糜问的黏性等等。因其价廉，故应用得非常广泛。

第四篇：新型功能材料

先进功能陶瓷材料

摘要:本文概述了先进功能陶瓷材料的基本分类和优良性能,并对研究现状做了陈述和对未来先进功能陶瓷材料的发展做了展望.关键词: 先进功能陶瓷材料；分类；优良性能；发展概况；展望

Advanced ceramic materials

Abstract: This paper provides an overview of advanced ceramic materials the basic classification and excellent performance, and the research situation on the statement and the future of advanced ceramic materials is prospected.Key words: advanced ceramic materials;classification;excellent performance;development situation;Prospect

1.功能陶瓷材料的简要介绍

功能陶瓷材料对电、磁、光、热、化学、生物等现象或物理量有很强反应，或能使上述某些现象或量值发生相互转化的一种陶瓷材料。功能陶瓷是一类颇具灵性的材料，它们或能感知光线，或能区分气味，或能储存信息……因此，说它们多才多能一点都不过分【1-3】．它们在电、磁、声、光、热等方面具备的许多优异性能令其他材料难以企及，有的功能陶瓷材料还是一材多能呢！而这些性质的实现往往取决于其内部的电子状态或原子核结构，又称电子陶瓷。已在能源开发、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等方面有广泛应用。

超导陶瓷材料就是功能陶瓷的杰出代表。1987年美国科学家发现钇钡铜氧陶瓷在98K时具有超导性能，为超导材料的实用化开辟了道路，成为人类超导研究历程的重要里程碑【2】。压电陶瓷在力的作用下表面就会带电，反之若给它通电它就会发生机械变形。电容器陶瓷能储存大量的电能，目前全世界每年生产的陶瓷电容器达百亿支，在计算机中完成记忆功能。而敏感陶瓷的电性能随湿、热、光、力等外界条件的变化而产生敏感效应：热敏陶瓷可感知微小的湿度变化，用于测温、控温；而气敏陶瓷制成的气敏元件能对易燃、易爆、有毒、有害气体进行监测、控制、报警和空气调节；而用光敏陶瓷制成的电阻器可用作光电控制，进行自动送料、自动曝光、和自动记数。磁性陶瓷是部分重要的信息记录材料。还有半导体陶瓷、绝缘陶瓷、介电陶瓷、发光陶瓷、感光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶瓷、催化陶瓷、特种功能薄膜等，在自动控制、仪器仪表、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、精密机械、航空航天、国防等部门均发挥着重要作用【3】。

2.先进功能陶瓷材料的发展

先进功能陶瓷是包括具有电，礠，光，声，热，力学等不同性能极其交叉偶合效应的压电，磁电，热电，光电等能量互换的功能材料，主要分类有电子陶瓷，磁性陶瓷，敏感陶瓷，光电陶瓷，生物陶瓷，快离子导体和高温超导陶瓷材料等【4】。目前，残叶规模最大的功能陶瓷是新型元期间用的信息功能陶瓷或电子陶瓷，约占60%-80%的份额，主要包括：电介质陶瓷（电绝缘陶瓷和电容器陶瓷），铁电陶瓷，压电陶瓷，微博陶瓷，半导体敏感陶瓷和磁性陶瓷等。

3.先进功能陶瓷材料的基本分类

3.1压电陶瓷

主要是以锆钛酸铅为主，应用于超声换能器，压电谐振器，滤波器，微位移器和压电驱动器等【4-5】。近年来，作为环境友好性材料，无铅压电陶瓷的研发和应用的到普遍重视。3.2电容器陶瓷

陶瓷电容器是电子技术中使用量醉倒的电容器，其成分主要有金红石，钛酸钡等。其结构有圆片式高压陶瓷，晶界层电容器和多层陶瓷电容器【5】。3.3 装置陶瓷

主要包括用于电子技术，微电子技术和光电子技术中，起绝缘作用的高压电瓷，陶瓷理念，基片及多层陶瓷封装材料等，有滑石瓷，莫来石，刚玉磁等【6】。随着高温和低温供热陶瓷技术的快速发展，陶瓷和玻璃陶瓷基板材料的需求昨年增加。3.4微波介质陶瓷

主要为钛酸盐，锌酸盐基的陶瓷和玻璃陶瓷。是一种高频，低能耗，温度稳定型电介质材料，已经广泛应用于滤波器，移相器，微波电容等现代微波通讯的关键材料。

3.5 半导体陶瓷

主要组成有钛酸钡，钛酸镁等，主要用于热敏，电敏，光敏，气敏等敏感元件和传感器中【7】。

3.6 磁性陶瓷

是制造各种磁性与电感器件的基础材料，包括软磁铁氧体，永磁材料以及纳米微晶软磁合金等，其中主要是锰锌铁氧体，镍锌铁氧体等。3.7 压电晶体

应用于以声表面波器件为主的各类高频器件，主要有石英晶体，四硼酸锂和新型雅典单晶等【8】。另外，驰豫型贴点压电单晶陶瓷等，已经在医用超声成像方面取得突破性进展和应用。3.8功能陶瓷薄膜

随着集成铁电学的深入研究，铁电陶瓷薄膜与微电子工艺的兼容，利用其贴典型，美国已成功研制了非挥发性铁电随机存储器，并且已批量生产。微小型话和集成化的不断发展，才来与器件的融合，分立和集成器件的界限越来越模糊，这使得传统的材料分类变得困难【8-10】。

3.9其他功能陶瓷

除了上述得到广泛应用的功能陶瓷外，还有很多很有发展潜能和应用前景的陶瓷材料，例如远红外陶瓷，压电复合材料，磁电复合材料，透明导电材料，快粒子导体陶瓷，生物医用陶瓷，高温超导陶瓷以及核反应堆陶瓷等【9】。

4.先进功能陶瓷材料的应用领域

高性能先进功能陶瓷材料具有电、光、磁、半导、化学等多方面的功能特性，从而在广泛的应用领域中占有重要地位，并有广阔的开拓前景。

（1）电学、电子功能材料 该领域中有各种类型的材料，例如：绝缘材料、压电材料、半导体材料、离子传导材料等，现将典型的材料列举如下：氧化铝、钛酸钡、钛锆酸铅、氧化锌系陶瓷等。

（2）磁学功能材料 铁氧体就是在这种功能的材料，铁氧体有软质和硬质之分。在软质铁氧体中，有尖晶石型和石榴石型；在硬质铁氧体中，有磁铅酸盐型【11】。

（3）光学功能材料 透光陶瓷有氧化铝、氧化镁、氧化钇；透光压电陶瓷（光电陶瓷）已知有PLZT【12】。

（4）化学功能材料 这一领域的材料中，作为敏感元件的有：气敏元件、湿敏元件和催化剂；作为氧化物有的：氧化锡、氧化锌、复合氧化物等，应用很广。（5）热功能材料 作为红外线辐射材料的有氧化锆、氧化钛。可用作热源。（6）生物体功能材料 应用在人工牙齿、人工骨、人工关节等等。以下是几种常用的先进功能陶瓷的大概分类和应用领域：

（一）电性陶瓷——可分别归纳为几大类

1．介质材料。许多陶瓷材料具有高的介电常数，称为介质材料。按其结构与性能，可分为以下几类。

（1）绝缘陶瓷。其典型代表有al2o3、aln及beo等。al2o3陶瓷已广泛用作半导体集成电路的基片与高性能的封装材料。aln具有更高的导热系数，有利于在日益增长集成度条件下热量的散失，是继al2o3之后，下一代的基片材料。beo同样具有高的导热系数，但由于铍的毒性，而且价格昂贵，限制了它的应用。

（2）铁电陶瓷。这是一大类功能陶瓷，具有铁电性，以ba-tio3、srtio3等为代表，有宽广的应用性，其中电容性陶瓷的产量及销售额占有最大的比重。

（3）压电陶瓷。铁电陶瓷经过极化处理，在大多数情况下可使其电畴转向、排列，从而具有压电性，以钛酸钡、锆钛酸铅等为其主要代表。用它们制成的器件，在水声、电声、超声、滤波、引燃、引爆等方面，有甚为广泛的应用【13】。最近，微位移器的发展，压电陶瓷及电致伸缩陶瓷发挥了很大作用。著名的huber望远镜在外层空间的位置的微小而精确的调整，就是用这种微位移器实现的。2．半导陶瓷——不少类无机物质具有半导性，被利用为在不同环境下的敏感材料，发展成为传感器。

（1）湿敏材料、器件。

（2）温度敏感材料与器件——典型的有被广泛使用的ptc、ntc器件。

（3）气氛敏感材料与器件。

（4）变阻器（varister）——sic、zno等。吸收高电压、脉冲电流，作为避雷器等。

3．离子导体。其中以掺杂cao或y2o3的四方稳定zro2作为氧离子导体，以及β”al2o3和nasicon作为钠离子导体最有代表性。前者作为在各种环境下，包括高温窑炉、烟道气、汽车尾气和钢水中测定氧的浓度等，已发展成相应的器件，获得广泛的应用。在近年来发展中的氧化物燃料电池（sofc），氧离子导体是整个系统中构成传导氧离子的电介质部件，起到核心的作用。而钠离子导体材料则是多年来引起材料界与电化学界重视的钠-硫电池的关键材料。

（二）磁性陶瓷

1．软磁材料。以铁氧体为代表的软磁材料，人们经过多年的工作，开发了几代材料，为磁记录介质的应用与发展做出贡献。它的优点之一，是更适于在高频下使用。

2．硬磁材料。另外一大类铁氧体陶瓷构成铁磁体材料，也适用于高频，同样获得广泛的应用。

（三）光性陶瓷

陶瓷材料做到透明，从而可利用其光性，是陶瓷材料制备科学的一大进步。其关键是要在烧结致密化过程中，排除其中几乎所有的闭口气孔。否则，由于存在着许多与可见光波长相似的气孔，射入光因强烈的散射作用，不能透过，使陶瓷材料失透。

1．透明氧化铝。一般al2o3陶瓷是不透明的，利用其耐高温、高硬度、耐磨损，高强度以及电绝缘等特性。但当人们掌握了在制备al2o3陶瓷时，排除其中的全部气孔，即成为透明氧化铝。现在的水平，已可制出透过95％可见光的管子，用做高压钠蒸气灯。在灯管内，温度可达1400℃，同时钠蒸气有强烈的腐蚀作用，透明氧化铝成为理想的灯管材料，现已是一巨大的产业。

2．透明mgo、zns等。是红外及特殊的窗口材料。在工业、高温实验室及国防上均有重要应用【13】。

3．透明掺镧的锆钛酸铅（plzt）陶瓷，是一种有广泛应用价值的功能陶瓷。由于可制备得到透明的材料，在光阀、光调制、光存储、显示等领域获得应用，成为光信息处理技术中的重要材料和器件。

（四）化学陶瓷即利用其化学及电化学性能的一类材料。

1．气敏材料与器件，如zno、fe2o3、sno2等。已用于气氛检测器、漏气报警及自动换气风扇等。

2．催化剂载体及催化剂——沸石、氧化铝、尖晶石以及相应的纳米材料是很好或已获得广泛应用的催化剂载体，有些经过修饰就具有很好的催化剂功能。

3．电极材料。用于诸多的电解工业，主要是碳化物、硼化物等。

（五）热性陶瓷

主要利用陶瓷，特别是涂层材料在适当的高温下具有高效率的红外辐射特性。例如以 zro2及 tio2为基的涂层，在食品、化工、医药等许多行业中获得应用。

5.先进功能陶瓷材料的发展现状

先进功能陶瓷材料已经发展成为多晶体，单晶，薄膜，多层膜，复合材料等多种材料形态的大家族，功能效应的多样性，成分和结构的复杂性和应用的广泛性，使得先进功能陶瓷材料科学发展成为一门新兴的的交叉学科，设计固体物理，晶体化学，固体力学，电子器件与信息工程科学等多学科领域【14】，具有丰富的科学内涵，目前，先进功能陶瓷已经成为新一代电子元器件残叶的关键材料，是促进信息技术重大创新的源泉和先导，是技术创新和高科技发展十分活跃的研究领域，其地位仅次于集成电路，是当今世界竞争最激烈，发展最迅速的基础性和战略性的产业。同时也是衡量一个国家综合实力和国际竞争力的重要标志之一。先进功能陶瓷以每年15%的高速度增长，大约五年年产量增加一倍，信息功能陶瓷材料及其制品的用量逐年增加，因此先进功能陶瓷材料对电子信息产业及集成电路产业发展有着非常重要的作用【15】。

6.先进功能陶瓷材料的发展前景和展望

功能陶瓷的不断开发．对科学技术的发展起了巨大促进作用．功能陶瓷的应用领域也随之更为广泛．目前主要用于电、磁、光、声、热和化学等信息的检羽、转换、传输、处理和存储等，并已在电子信息、集成电路、计算机、能源工程、超声换能人工智能、生物工程等众多近代科技领域显示出广阔的应用前景。根据功能陶瓷组成结构的易词性和可控性，可以制备超高绝缘性、绝缘性、半导 性、导电性和超导电性陶瓷；根据能量转换和耦合特性，可以制备压电、光电、热电、磁电和铁电等陶瓷；根据其对外场条件的敏感效应，可制备热敏气敏、湿敏、压敏、磁敏和光敏等敏感陶瓷【16】。高温超导氧化物陶瓷的发现，能陶瓷的研究形成了全球性的热点，高温超导陶瓷的研究开发，为未来的技术革命带来新的曙光。本世纪90年代开始的纳米功能陶瓷的研究，表明人们已开始深入到介于宏观与原子尺度的纳米层次来研究功能陶瓷的性能与结构，以期进一步开拓功能陶新的应用领域无论从应用的广度。还是市场占有率来看，在当前及以后相当一段时间内。功能陶瓷在现代陶瓷中仍将占据主导地位。因此，功能陶瓷今后在性能方面会向着高教能、高可靠性、低损耗、多功能、超高功能以及智能化方向发展【17】。在设备技术方面向着多层、多相乃至超微细结构的调控与复合、低温活化烧结、立体布线、超细超纯、薄膜技术等方向发展，在材料及应用的主要研究方向应包括智能化敏感陶瓷及其传感器；具有高转换率、高可靠性、低损耗、大功率的压电陶瓷及其换能器；超高速大容量超导计算机用光纤陶瓷材料；多层封装立体布线用的高导热低介电常数陶瓷基板材料；量大面广、低烧、高比容、用定性的多层陶瓷电容器材料等。现代工业技术的快速提高，极大地促进了陶瓷工业的发展 陶瓷产品的应用也日益扩大，因此我们可以相信现代陶瓷必将给我们的生活带来巨大的变化，渗透到我们生活的各个方面。参考文献： 【1】 张金升张银燕编著.陶瓷材料显微结构与性能.北京:化学工业出版社2007 【2】 张玉龙, 马建平编著.实用陶瓷材料手册.北京: 化学工业出版社2006 【3】 李荣久编编著.陶瓷金属复合材料.北京: 冶金工业出版社2006

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第五篇：发光陶瓷釉料的应用现状和展望

发光陶瓷釉料的应用现状和展望

【摘要】本文简单介绍了发光陶瓷的简介和发光釉的应用，主要从低、中、高温发光陶瓷釉和发光搪瓷的制备、性能和特点做一综述，并对发光釉料现代工业化现状进行了概括，最后对发光陶瓷釉的前景做一介绍和进行展望。

【关键词】发光釉

低、中、高温发光陶瓷釉

发光搪瓷

制备、性能与特点

工业化现状

前言

长余辉发光材料俗称为“夜光粉”，属于光致发光材料的一种，是指经日光和长波紫外线等光源的短时间照射，关闭光源后，仍可以在很长一段时间内持续发光的材料。20世纪9 0 年代后，相继发展到其他硫化物，铝酸盐，硅酸盐，复合氧化物或硫氧化物等多种基质材料体系长余辉发光材料可应用于塑料，涂料，陶瓷，玻璃等传统行业中，分别制得发光塑料，发光涂料，发光陶瓷，发光玻璃等【1】。而现在考虑发光陶瓷的发光性能，也考虑到发光陶瓷的成本比较而言，发光釉的制备容易工业化，可以预见长余辉的发光釉研制开发应该有美好前景。

1.发光陶瓷简介

1.1发光陶瓷的合成方法【2】

发光陶瓷的合成方法主要有三种:(l)将发光材料的粉料直接烧制成发光陶瓷块,再经过加工的方式制成各种形状的成品.新一代的铝酸盐和硅酸盐长余辉发光材料本身就是一种功能陶瓷;(2)将发光材料与传统的陶瓷原料相混合,直接烧制出光陶瓷;(3)先制成发光陶瓷釉料,将发光陶瓷釉料施于陶瓷胚体表面,烧制成表面发光的陶瓷制品.陶瓷釉料是指熔融在陶瓷表面上一层很薄的均匀的透明的玻璃质层,它可以改善制品使用性能,提高陶瓷的装饰质量.1.2发光釉简介【3】

发光釉是熔融在陶瓷坯体表面上的一层很薄的均匀的玻璃体物质，它具有玻璃所固有的一切物理化学性质:平滑光亮，硬度大，抗风化，易清洗，不吸湿，不透气，能抵抗氢氟酸和强碱除外的大部分酸和碱的侵蚀，如与坯体配合适当，则还能提高坯体的强度，以及具有荧光，抗菌等特殊功能。同时，也可使陶瓷制品外观丰富多彩。但是，釉又不完全等同于玻璃，例如它不单纯是硅酸盐，有时还含有硼酸盐或磷酸盐等，又例如玻璃中不含有A12O3，但A12O3是大多数釉的重要成分，它能增加坯与釉

发光陶瓷釉料的应用现状和展望 的附加性，又可防止失透。发光釉,是指具有长余辉发光功能的釉料,一般由发光粉,基础釉料和添加剂三部分组成,然后按一定比例混合后施于坯体表面，烧成后具有发光功能的一种釉料，可用于陶瓷制品和搪瓷制品的生产。发光釉发明于20世纪80年代,国外最早应用在日本,前苏联,法国等国【4-8】,国内相继也有了相关的一些专利【9-11】报道".其中基础釉的选择是决定发光釉的发光性能以及釉面质量的重要环节之一，基础釉的选择应该考虑到以下一些基本原则: 1.始熔温度必须低于发光釉的烧成温度，使基础釉在发光釉烧成温度以下熔融并包覆在发光粉颗粒的表面，防止发光粉与空气中的氧气接触而氧化;2.基础釉必须始透明的.该样既可以使光线透过，照射到发光材料上，保证发光粉得到最大的光吸收，也可以使发光粉产生的荧光损失降低到最少;3.热膨胀系数低，釉料的热膨胀系数应该略低于陶瓷坯体的热膨胀系数，这样，釉烧冷却过程中的收缩率比坯体的收缩率小，凝固的釉层受到压应力，从而可提高釉的机械强度，防止釉面开裂;4.不与发光粉发生化学反应，在烧成温度下粘度应该较大，不易析晶失透，与发光粉相容性应该较好；

5.不含使发光粉发生发光碎灭作用的元素；

6.与陶瓷坯体相匹配，以制得光滑，具有良好光泽的釉表面。

2.陶瓷发光釉的应用

夜光粉(发光粉)可作为一种添加剂或颜料，均匀分布在各种透明或半透明介质中，如涂料、油黑、塑料、印花玻璃、陶瓷、釉、卫浴、雕刻、玻璃马赛克、化纤物等也可以同色料一起用，实现介质的自发光功能，呈现良好的低度照明指示和装饰美化效果，该材料具有稳定的结晶结构，发光性能在结晶构造不受到破坏的前提下可永久保持吸光、蓄能、发光，一般使用寿命可长达15年以上，该材料在-20C-1300C范围内发光性能基本无变化，在300W高压银灯下1 000小时后，颜色及发光性能无变化，因此可在户外使用。

在旅游景点、危险区、保护区和森林等地方需要夜间标示或警示，若采用灯光照明系统，由于地域大或其它原因而无法实现。如果采用蓄能发光搪瓷标牌做指标将会给人们带来许多方便。较早研究的发光搪瓷釉料都是以重金属主要是铜激活的硫化锌或碱土金属硫化物为发光材料。这类发光材料的缺点在于发光余辉时间短，而且其中

发光陶瓷釉料的应用现状和展望

一些因含有放射性物质，而不利于生产和应用。

3.陶瓷发光釉的制备与性能特点

近年来，发光釉料的研究从无到有，无论是制备工艺方面，性能特点方面都取得了很大的发展。发光釉根据烧成温度(550℃-1200℃)的不同，可分为低温釉，中温釉和高温釉。（1）低温发光陶瓷釉的烧成温度一般在550-980 ℃之间（2）中温发光陶瓷釉料的一般使用温度为 980~1050℃之间（3）高温发光陶瓷釉的烧成温度为 1050℃-1 2 0 0 ℃之间。而现代工业中有一种应用比较成熟的发光釉，就是发光搪瓷。本文就从低、中、高温发光陶瓷釉和发光搪瓷的制备、性能和特点做一综述。

3.1低温陶瓷发光釉料【12】

陶瓷发光釉的出现始于20世纪80年代，国外最早应用在日本、前苏联、法国等国。主要以硫化物为发光材料，与低温釉料混合制成。由于发光体为=+(固溶体，而一般情况下，重氧化成就开始明显氧化成硫酸锌，当温度超过，就已经严

(表面，所以在制备发光陶瓷釉料时要采取适当的防氧化措施：在形成保护膜，以减轻氧化。这样，可使此类发光釉料的烧成温度在传统发光釉的制造工艺大体上有3种：

（1）把合成好的荧光基质、激活剂和釉料混合均匀，一起施釉烧成；（2）把已含有激活剂的荧光粉和基础釉料混合均匀，一起施釉烧成；（3）把所有原料一起制成釉，在烧成的过程中，自动形成发光物质。

左右。

发光陶瓷釉料的应用现状和展望

良好，防止了发光粉与空气中的氧气接触而发生氧化。结果使此类发光釉的发光余辉时间达到了20~40min。

张宏泉等【15】运用分层施釉的方法，对发绿光的工艺过程进行了研究，从而达到了张希艳等【16】将

光致发光陶瓷釉的制备

荧光粉在高温下不发生荧光猝灭的目的。

发光粉体与基础釉料按比例混合后，利用丝网印刷的工艺，制备了陶瓷发光釉制品。

通过晶相显微镜观察发现，荧光粉晶体处在玻璃的包围之中，且是正常发光状态，目前这被大多数人认为是陶瓷发光釉的发光机理。此类低温陶瓷发光釉可广泛应用在日用瓷、工艺瓷的釉上彩部分，不仅不影响白天的视觉效果，而且多种多样的发光颜色更赋予了普通陶瓷制品在夜间发光的效果。大连路明发光科技股份有限公司在这方面已投入生产，它们生产的唐三彩瓷版画，在继承了唐三彩原来色彩丰富多样、流光溢彩、大方美观的基础上，又赋予其夜间发光的性能。

3.2中温陶瓷发光釉料

1996年以后，随着新型稀土离子激活的碱土铝酸盐蓄光型发光材料的发明和性能的提高，出现了将这种新型的发光材料用于陶瓷行业的趋势。近年来，关于这方面的研究也越来越多，从而使得发光釉料的制备工艺也越来越成熟，烧成温度也提高到1000℃以上。新型稀土离子激活的硅酸盐蓄光型发光材料的发明，使发光陶瓷的性能进一步提高。

张玉军等【17】采用铝酸基超长余辉发光粉作为发光材料，系统研究了适于发光的陶瓷釉料，成功地制备了中温发光陶瓷釉制品，并讨论了釉组成和烧成条件对釉料发光效果的影响。研究发现，发光陶瓷釉料的发光来自铕激活的铝酸锶发光晶体，烧成过程中发光材料的晶体结构并没有被破坏；发光釉的起始亮度相对于发光材料本身有所降低，这是由于在烧成过程中，部分颗粒较细的发光晶体熔入到釉熔体中所致；釉中含量的增加会降低发光釉的起始亮度，相反，SO和B2O3含量的增加却能相对提高发光釉的起始亮度。该方法制得的陶瓷发光釉烧成温度可达1800℃，且发光起始亮度高，余辉时间长，并无放射性毒害。

此类发光陶瓷釉的使用方法有很多种，可以喷淋，可以丝网印刷，还可以手绘；既可做底釉，又可与堆釉颗粒做三度烧产品。目前，它主要应用于建筑陶瓷上，例如可以制成室内使用的夜间指示、防火、安全标志陶瓷产品。该类产品具有阻燃、耐老

发光陶瓷釉料的应用现状和展望

化性好等优点；此外还可制成三度烧的腰线砖，用以装点居室、美化家庭.3.3高温陶瓷发光釉料

目前大部分发光陶瓷的最高烧成温度都低于1100℃，根本不能满足地砖和卫生洁具以及日用瓷的生产要求。所以目前关于高温陶瓷发光釉料还比较少，但已有少数高温陶瓷发光釉料的制备。

关于发光釉料的高温发光问题，主要用以下2种方法解决：(1)在发光粉的表面包覆一层对发光粉的余辉起始亮度影响不大的物质，以提高它的耐温性；(2)用配合料和釉料一起烧成，在烧成过程中生成发光晶体，从而使釉料整体呈现发光的性能。

关于发光粉表面改性的研究于十年前就已经出现。马林等【18】为了解决荧光粉在节能荧光灯使用过程中的光衰问题，综合运用浸渍、吸附、反应等复合方法对荧光粉进行处理，获得了表面具有纳米氧化铝

膜层的荧光粉，从而减少了短波紫外辐射的轰击、汞的吸附沉积等破坏因素的影响，取得了较好的效果。

溶胶凝胶法制备发光粉是一种比较新型的制备方法，很多人在做这方面的研究。袁曦明等【19】用柠檬酸合成前驱体柠檬酸盐，运用溶胶-凝胶法制备出了黄绿色长余辉发光材料【20】，并确定最佳烧成温度在1200-1250℃之间。张世英等

蓝色荧光粉，与传统的高温固也是采用溶胶-凝胶法制备了纳米晶相反应制备方法相比，克服了原料混合不均匀和烧结温度高的缺陷。

万红峰在其硕士学位论文【21】中利用溶胶-凝胶法制备出辉发光材料，进而利用该发光材料为原料，成功制备出光陶瓷釉。制备的1150℃二次烧结后的845mcd/m2，发光性能的降低可能是因为高温下逐渐被氧化成长余中高温发

发光体耐高温性能良好，XRD分析结果表明经粉体晶形没有发生变化，发光亮度值降为

发光材料中

在的缘故。长余辉发光材料发光性能出色，余辉时间达12小时以上，同时发光性能受粉体粒度影响较大，粉体粒度为80目时初始亮度值为3826mcd/m2，200目时降低为2065mcd/m2。

发光陶瓷釉料的应用现状和展望

4.发光釉料现代工业化现状

【22】

目前工业生产的陶瓷发光釉大多是中低温的陶瓷发光釉，发光材料多是 ZnS 和铝酸盐类，使用要求苛刻。有关这两类的陶瓷发光釉制备工艺报道过于简略，总的来说，由于发光材料的类型、颗粒细度、基础釉成分、烧成温度和保温时间等的不同，产品的质量差异很大。就烧成温度而言，同一温度下快烧、慢烧、保温时间直接影响产品的发光性能，以及釉面质量等。考虑到发光釉的长余辉性能，必须保证有足够的发光材料颗粒存在于釉层中，那么就需要在保证釉面质量的情况下采用快速升温、短时间保温和快速冷却的烧成工艺。另外，发光材料与基础釉的成分对发光性能影响很大，要保证基础釉对发光材料熔解作用小，不存在猝灭离子，而且两者相容性一定要好。在国家节能减排、低碳经济的方针指导下，建筑陶瓷生产开始向低温快速烧成方向发展，烧成制度也有利于陶瓷发光釉的烧成，因此，陶瓷发光釉大规模的应用于建筑陶瓷业更为可行。

5.前景与展望

发光陶瓷市场运用广阔;在色彩和图案上进行充分开发，将具有更强的装饰效果，可人量运用在夜场，如夜总会、酒店、酒吧、KTV、楼梯、消防通道等，成为夜场必选之砖，发光材料无毒无害无辐射节能环保。因其发光波长的原理，具有很好的抑制细菌再生长之功效，比现在市面上一此大厂推出纳米抗污技术更具优越性，更能满足人们的绿色健康环保的要求【23】。

而到目前为止陶瓷发光釉的研究还有很大的局限性，从理论上来说，发光材料的能量传递机理、长余辉机理还存在很大的争议，而且发光材料与基础釉的相互作用 有待进一步的深入研究。从应用上来说，对应用于建筑陶瓷工业化生产的陶瓷发光釉开发不足，最可行的稀土激活硅酸盐类陶瓷发光釉色调单

一、初始发光亮度不高、余辉时间不够长，还需要加强研究，尤其是硅酸盐类陶瓷发光釉的产业应用报道较少。今后的研究可以从以下四个方面进行 :（1）从长余辉发光材料的制备入手，研究低成本的硅酸盐类陶瓷发光釉，开发颜色更加丰富，使用性能、发光性能更好的陶瓷发光釉。

（2）从制备方法入手，寻求专门应用于陶瓷发光釉的长余辉发光材料制品的研究，在此基础上，改善制釉工艺和施釉技术，使其适应陶瓷生产的工艺要求。

发光陶瓷釉料的应用现状和展望

（3）从提高初始亮度、延长余辉时间、增加余辉多色性以及增加耐候性方面进行开发探索，这是衡量陶瓷发光有可实用化的重要依据。

（4）从扩大应用领域入手，利用陶瓷发光釉开发各种陶瓷类新产品，如公路指引标志，拓展其应用范围。

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