陶瓷工程施工技術

陶瓷工程是通過無機非金屬材料制造物體的科學核技術。陶瓷工程的研究范圍包括包括對原材料的純化 、對需要的化學成分的研究和生產、對產物的結構、成分和性質的研究。

陶瓷材料可能擁有晶體或者部分的晶體結構，在原子層面上是大范圍有序的。玻璃陶瓷可能有不定型或類似玻璃的結構，幾乎沒有有序度或者只能小范圍有序。他們的制造方法可能通過是熔化物質冷卻凝固，通過加熱、或者在低溫下通過化學手段如水熱或溶膠凝膠法得到。

陶瓷材料特性使其能夠在材料工程、電子工程、化學工程以及機械工程中得到很多應用。由于通常陶瓷非常耐熱，他們可以用于很多金屬和聚合物無法勝任的地方。陶瓷材料在工業(yè)中有廣泛的應用，包括采礦、航天、醫(yī)藥、精煉、食品和化學工廠、電子行業(yè)、工業(yè)輸電、以及光波導傳輸等等。

現(xiàn)在陶瓷工程已經是每年已經有數十億美圓的產值的行業(yè)了。陶瓷工程和研究已經是科學中的一 個重要領域。研究者不斷的開發(fā)新的材料，以滿足不同的需求，因此陶瓷材料的應用場合越來越廣。

二氧化鋯陶瓷可以用來制造刀具。陶瓷刀具的刀刃比鋼制刀具的刀刃壽命更長，盡管它有些脆，在落到堅硬表面時容易折斷。

礬土、碳化硼和碳化硅等陶瓷可以用于防彈背心，以抵當大口徑步槍的射擊。這種陶瓷板通常被稱為輕武器護層。由于它們一般比較輕，類似的材料可以用來保護一些軍用飛機的駕駛員座艙。

氮化硅零件被用于陶瓷球軸承。他們的高硬度意味著他們更加不易磨損，可以提供超過普通材料三倍的壽命。他們在負載下的形變也比較小，這意味著他么能接觸軸承支架邊緣的面積也比較小，這樣，它們滾動的速度就可以更快。在高速運動的場合里，滾動摩擦產生的熱量可能會對金屬軸承產生問題，但是這些問題可能通過使用陶瓷軸承得到緩解。陶瓷軸承通常擁有更加穩(wěn)定的化學性質，因此可以用于潮濕的場合。在這種場合使用鋼鐵軸承會使他們生銹。在很多場合里，他們的電氣絕緣的特點經常也對軸承很重要。陶瓷的主要缺點是它們高昂的成本。

二十世紀八十年代早期，豐田對一種絕熱的陶瓷發(fā)動機進行了研究。這種發(fā)動機可以在超過3300 °C的溫度下工作。陶瓷發(fā)動機不需要冷卻系統(tǒng)，因此可以減輕很大一部分重量，從而提高了燃料使用效率。而且根據卡諾熱機定理，燃料效率也會隨著溫度的升高而升高。在傳統(tǒng)的金屬發(fā)動機中，大多數燃料燃燒釋放的能量都作為廢棄排放到空氣中了，以防止金屬零件被熔化。盡管擁有這些可取的特點，這種發(fā)動機仍然沒有投入生產，這是因為制造符合精度要求和持久性要求的陶瓷零件非常困難。陶瓷中不完美的結構會導致破裂，并且可能會引發(fā)危險的設備失效。這種發(fā)動機在實驗室環(huán)境里是可能的，但是大規(guī)模的生產在目前的技術條件下還不可行。

掃描電子顯微鏡下放大10000倍以后的骨骼礦物質結晶。使用陶瓷制造渦輪發(fā)動機的零件的開發(fā)工作即將結束，目前，即使在發(fā)動機熱區(qū)使用超級合金制成的葉片也需要冷卻系統(tǒng)，同時限制工作的溫度。使用陶瓷制造的渦輪機的工作效率將會更高，使得飛機用同樣多的燃料能夠飛得更遠，載更多的重量。

最近，生物陶瓷的研究取得很大的進展，如牙齒植入物和合成骨骼。羥基磷灰石是一種天然的骨骼礦物成分，這種物質可以通過一些生物和化學原料合成，而且可以制成陶瓷材料。使用這些材料制成的骨科植入物可以更好地與骨骼和身體立德其他組織結合，而不會產生排異反應和炎癥。由于這個原因，在基因傳遞和組織工程領域對這種材料很感興趣。大多數的羥基磷灰石陶瓷都是多孔的，缺少足夠的機械強度，因此經常被用于作為金屬涂層，以使其與骨骼結合的更緊密，或者作為骨骼的填充物。他們也可以用作骨科的塑料螺絲的填充物，以減輕炎癥，同時使塑料骨科材料更容易吸收。目前的工作是通過生產致密的納米級結晶羥基磷灰石陶瓷材料使它們更加強壯，能夠應用于骨科的需要承受重量的設備，這樣就可以使用合成的但是天然存在于骨骼中德礦物質來替代外來的金屬和塑料骨科制品了。對這些陶瓷進行研究的終極目標是讓他們可以替代骨骼，或者結合膠原蛋白來合成骨骼。

手表制造業(yè)也使用高科技陶瓷來制造手表的外殼，這是由于這些材料重量更輕，耐劃，壽命更長，摸起來也更光滑。萬國表是制表業(yè)中最開始使用陶瓷的品牌，他們在2007年的雙計時飛行員手表Top Gun款中使用了高科技黑色陶瓷手工制造。