纳米技术在陶瓷中的应用

纳米技术在陶瓷中的应用

纳米是非常小的计量单位。在纳米范围内研究物质的结构及其变化规律，并应用于生产生活之中的技术，称为纳米技术。将纳米技术应用于陶瓷业中将会给陶瓷业带来新的飞跃，使纳米陶瓷技术发生的深刻的变化，生产也将随之走出传统的泥与水的生产，使用范围也将随之拓宽。这是由于陶瓷本身的性质是受晶体结构影响的，其分子之间、离子之间、表面能的变化是极其细小的，我们现在的微米级研究和生产遇到了许多无法解决的问题和难题，这就需要纳米技术去解决。纳米级的研究本身接近分子、离子的大小，对其变化的准确性也提高了，变化过程的控制能力也会相应提高。随着世界范围内的纳米技术的研究和应用，它对陶瓷业的影响也会越来越大。从世界的总体状况来看，纳米技术的应用和研究还处于起步和萌芽状态。存在着研究无处下手，找不到切入点等问题。我们应该从小做起，认真学习，将来作名研究纳米技术的科学家。

1、纳米材料的制造技术研究。如何获得纳米级陶瓷原料这是问题的关键所在，没有原料的制备，无从谈起产品的制造，原料通过什么途径制成，这是基础性工作。

（1）机械制造技术。从目前看，我国还没有开发出成熟的可以生产纳米级陶瓷原料的机械设备，这就需要我们共同努力去研制和开发，这也为我们提供了创新和出成果的机遇。

（2）化工制造技术。虽然在某些方面我们已有纳米材料的成功应用，如纳米涂层技术，但这种技术还不成熟，尚不能普及，而且有不少缺陷，比如寿命年限的3～5年就使这项技术无法得到广泛的应用。用化工制造技术取得釉料的希望要比坯体原料的希望大，这就要求釉料生产部门变革创新，开发研究，以取得纳米级釉料。

2、纳米级釉料的应用。从生产的难易程度上看，纳米级釉料的取得将先于坯料，它带给陶瓷产品的新变化也将是不可预见的巨大的和意想不到的。

（1）纳米级釉料的取杂。杂质是釉料的大敌，各种釉的缺陷原因无不由杂质引起，无杂质的纳米釉烧成后必无缺陷。在纳米级釉料中，除杂工作将比微米除杂容易许多，关键的问题是用什么手段，如向分离杂质。在纳米釉中、杂质将会游离于釉料，分离技术将是首要技术。

（2）纳米釉料的施釉技术。目前施釉的淋釉、机器人喷釉，均存在着一定的缺陷，即釉层的均化程度，会受到坯体复杂程度的影响。在纳米级釉料中，由于纳米级的超细度，我们应该将釉料与水蒸汽混合，制造出雾釉器，（当然现在这向技术还没有实施），使釉料均匀的雾化到坯体，彻底改变施釉过程中的缺陷。

3、纳米级坯料的应用。尽管纳米级坯料制取有一定的难度，但它必然会随着生产的发展而制取并广泛应用。

（1）纳米级坯料的取杂。这和釉料取杂相似。除去杂质是坯料成品率提高的关键，也是影响陶瓷产品质量的根本所在。同样，在纳料级坯料中，杂质也是游离态，除杂技术大为重要。

（2）纳料级坯料的制坯工艺。目前的陶瓷品制坯工艺主要有挤压成型和注浆成型，这两种工艺都存在不少问题，一是密实度影响，二是含水率和气孔影响。在纳米级坯料的制坯中用真空挤压成型可解决密实度问题，在注浆成型中笔者设想可否变注浆为喷料浆，应用机器人喷料技术，彻底解决母模问题。

4、纳米级材料的干燥及烧成工艺。纳米级材料制成的坯件干燥速度会超过微米级坯件，原因是材料细度接近分子间距，憎水性将增加，亲水性将减弱，坯体成型后，水分子容易脱离材料分子而挥发，坯体也容易干燥。如果还有均匀的暖流，水分干燥速度将大大加快，目前设计干燥器成为重点。

烧成温度可能会降低。原因是吸热速度快，热量效果良好，内含气体容易脱离坯体，坯体与釉体的界面亲和力增加，玻化速度和升温速度加快。研究重点拟放在不同组成原材料的烧成温度和时间控制、窑炉的改造。

5、纳米级材料生产陶瓷过程中控制和监测设备的改进。纳米级材料的变化，给我们生产和技术带来新的良好的发展和进步的同时，也给我们对生产工艺过程的监测和控制提出新的要求。以前的微米级监控设备有些已不能适应这种变化，必须淘汰，那么对监控设备制造企业来说将又是一次新的发展机遇。研制新设备、研发新成果等一系列知识产权又会落在他们的企业，并给企业带来利润。与此同时，对于我们的监测人员、化验人员也提出了新的要求，必须适应变化，与时俱进，否则会被淘汰。

6、纳米级材料将对陶瓷性质带来的变化。

由于材料的细化、纯化程度提高，新组成的陶瓷性质将会发生一定的变化，研究这一变化的动向，将为陶瓷业的服务领域拓展，陶瓷产品的新用途发现打下良好的基础。如热、光性能、塑性形变、粘滞流动和蠕变、弹性、滞弹性和强度，热应力和组成应力，电导性、介电性、磁性等。对于不同性能的研究将进一步深层次进行，这也是出成果的地方。