陶瓷工程施工技術(shù)簡介

陶瓷工程是通過無機(jī)非金屬材料制造物體的科學(xué)核技術(shù)。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(xué)成分的研究和生產(chǎn)、對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、成分和性質(zhì)的研究。

陶瓷材料可能擁有晶體或者部分的晶體結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，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(zhì)冷卻凝固，通過加熱、或者在低溫下通過化學(xué)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(xué)工程以及機(jī)械工程中得到很多應(yīng)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(yīng)用，包括采礦、航天、醫(yī)藥、精煉、食品和化學(xué)工廠、電子行業(yè)、工業(yè)輸電、以及光波導(dǎo)傳輸?shù)鹊取?span id="gvss5ys" class="show-img-hd" style="width:220px;height:194px;">

現(xiàn)在陶瓷工程已經(jīng)是每年已經(jīng)有數(shù)十億美圓的產(chǎn)值的行業(yè)了。陶瓷工程和研究已經(jīng)是科學(xué)中的一 個(gè)重要領(lǐng)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(yīng)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(jiān)硬表面時(shí)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(dāng)大口徑步槍的射擊。這種陶瓷板通常被稱為輕武器護(hù)層。由于它們一般比較輕，類似的材料可以用來保護(hù)一些軍用飛機(jī)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(fù)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(dòng)的速度就可以更快。在高速運(yùn)動(dòng)的場合里，滾動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量可能會(huì)對金屬軸承產(chǎn)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(xué)性質(zhì)，因此可以用于潮濕的場合。在這種場合使用鋼鐵軸承會(huì)使他們生銹。在很多場合里，他們的電氣絕緣的特點(diǎn)經(jīng)常也對軸承很重要。陶瓷的主要缺點(diǎn)是它們高昂的成本。

二十世紀(jì)八十年代早期，豐田對一種絕熱的陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了研究。這種發(fā)動(dòng)機(jī)可以在超過3300 °C的溫度下工作。陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)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(jù)卡諾熱機(jī)定理，燃料效率也會(huì)隨著溫度的升高而升高。在傳統(tǒng)的金屬發(fā)動(dòng)機(jī)中，大多數(shù)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(diǎn)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)仍然沒有投入生產(chǎn)，這是因?yàn)橹圃旆暇纫蠛统志眯砸蟮奶沾闪慵浅＠щy。陶瓷中不完美的結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致破裂，并且可能會(huì)引發(fā)危險(xiǎn)的設(shè)備失效。這種發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境里是可能的，但是大規(guī)模的生產(chǎn)在目前的技術(shù)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(zhì)結(jié)晶。使用陶瓷制造渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的零件的開發(fā)工作即將結(jié)束，目前，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)熱區(qū)使用超級合金制成的葉片也需要冷卻系統(tǒng)，同時(shí)限制工作的溫度。使用陶瓷制造的渦輪機(jī)的工作效率將會(huì)更高，使得飛機(jī)用同樣多的燃料能夠飛得更遠(yuǎn)，載更多的重量。

最近，生物陶瓷的研究取得很大的進(jìn)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(zhì)可以通過一些生物和化學(xué)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(jié)合，而不會(huì)產(chǎn)生排異反應(yīng)和炎癥。由于這個(gè)原因，在基因傳遞和組織工程領(lǐng)域?qū)@種材料很感興趣。大多數(shù)的羥基磷灰石陶瓷都是多孔的，缺少足夠的機(jī)械強(qiáng)度，因此經(jīng)常被用于作為金屬涂層，以使其與骨骼結(jié)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(shí)使塑料骨科材料更容易吸收。目前的工作是通過生產(chǎn)致密的納米級結(jié)晶羥基磷灰石陶瓷材料使它們更加強(qiáng)壯，能夠應(yīng)用于骨科的需要承受重量的設(shè)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(zhì)來替代外來的金屬和塑料骨科制品了。對這些陶瓷進(jìn)行研究的終極目標(biāo)是讓他們可以替代骨骼，或者結(jié)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(jì)時(shí)飛行員手表Top Gun款中使用了高科技黑色陶瓷手工制造。