从先进陶瓷看先进材料到底是什么黑科技

近年来,随着科技的发展,人们也渐渐了解到材料的重要性,知道先进材料是现代科技的支柱之一,很多高大上的发明创造,离开先进材料就只能以平面的形式躺在图纸上,无法变身为三维立体空间的现实。因此,不少人在感慨现代科技之伟力的同时,也不免会对先进材料产生一种神秘感,觉得它们都是那些科学家会绞尽脑汁发明出来的新东西,其中不知道要用到了多少黑科技,根本就不是常人能够理解的。

果真如些吗?

今天我们不妨以一种重要的先进材料——先进陶瓷为例,来见识一下那个充满黑科技的先进材料,到底是怎么回事?

首先,先进陶瓷的别名很多,比如精细陶瓷、特种陶瓷、现代陶瓷、高技术陶瓷或者高性能陶瓷。但不管叫什么,其最要的目的就是要和我们常见的陶瓷比如碗、碟、马桶、瓷砖等区分开,后者在所谓的专家口中,有一个很不受待见的统称:普通陶瓷。

那么,先进陶瓷和普通陶瓷有什么不同呢?

有一说一,还真没有什么本质的区别!

第一,二者的制造工艺很相似,都是分为配料、原料准备、成型、烧结、后处理等几道工序,而且这几道工序的前后次序也相同。比如普通陶瓷是成型后烧结,先进陶瓷也是成型后烧结,不管再如何优化,也不会变成先烧结然后再成型。第二,二者的变化过程很相似,都是从原先多孔的、一碰就碎、遇水就散的“泥块”慢慢收缩成一种结结实实、没有气孔、不怕水浸的“石头”。如果把这个“石头”放到光学显微镜或电子显微镜下仔细观察,你会发现不管是先进陶瓷还是普通陶瓷,它们的长相原来也差不多,都是由大大小小的“小石子”紧紧地堆积在一起构成的,就象混凝土中的鹅卵石被水泥紧紧地粘在一起一样。

说到这儿,可能有从事先进陶瓷产业的朋友不乐意了:先进陶瓷明明性能远好于普通陶瓷好吧?怎么能将两者混为一谈呢?

当然不能混为一谈!虽然它们很相似,但如果较起真来,我们就会发现两者之间的差别和它们的相似性一样,也是十分明显的。

所以,下面我们就要说一下两者究竟有什么不同?换句话说,既然它们本质上没有什么区别,那先进陶瓷的性能为什么一般都远高于普通陶瓷呢?比如最常见的,先进陶瓷(氧化锆)可似做成一把切肉的菜刀,而普通陶瓷最多就只能做成一只盛肉的碟子。

其实关键点在先进陶瓷的一种别称里已经说得十分明白了,那就是“精细”。就是说,先进陶瓷之所以先进,并没有什么特别的秘诀,只不过是在生产制造时始终秉承了“精细”的原则而已,就象那些高端食品,其关键也就是“真材实料”而已。

那么,要怎样才能做到“精细”呢?

首先,原料方面就大有讲究。我们在产生普通陶瓷时所用的原料,不管如何精挑细选,都是矿山挖的瓷土,不同的可能仅仅是产地、品相而已。而先进陶瓷就不同了,根本就不直接使用矿物做原料,而是采用人工生产的化工原料,纯度高、杂质少、颗粒细。比如在生产某些透明陶瓷时,所用的原料纯度可能高达99.99%。这样,由于原料不纯、杂质偏多或者粉料粗细不均匀带来的各种缺陷,在先进陶瓷中就大大减少了。

其次,就是成型尺寸的精密控制。普通陶瓷在尺寸控制方面做得其实是很粗糙的,传统的手工陶艺、拉坯、旋坯就不必说了,那个尺寸控制基本就看心情。即便是采用机械工业化生产,对于尺寸的要求也不会太高,一只碗,大一点、小一点,并不影响使用,甚至也不影响美观,干吗要那么较真呢?但先进陶瓷就不一样的,由于先进陶瓷大都是用在工业制造、电子产品、航空航天等领域,对其尺寸要求非常高,因此在成型时的控制也变得十分重要。比如在用流延机做基板时,对基板厚度的控制,可能会在微米级的范围内。

再就是烧成了。普通陶瓷烧成原先是用柴窑,后来改成煤窑,再后来改成天燃气窑……总之,一切都是从成本考虑,节约成本是第一要求。而先进陶瓷则很少用这些窑炉,一般都是直接上电窑。为什么?因为可以精确控温,同时没有乱七八糟的气氛影响。至于成本,和那些昂贵的化工原料还有精密的成型机械相比,那点电费好象也不是那么太大的花销。而且,如果普通电窑不行,那就上特种烧结窑炉,象什么热等静压炉、微波烧结炉,只要能做出合格的产品,没有什么窑炉是不能用的。

最后就是后处理了。大多数普通陶瓷其实是没有什么后处理的,即使是需要后处理的,也很简单,大不了就是切切边、抛抛光而已。而先进陶瓷的后处理却常常是一件非常复杂的工作,其成本甚至可能会占到整个陶瓷生产的大头。比如有一些用于芯片生产的零配件,其尺寸精度要求十分高,加工时必须使用数控机床……

总之,这就是先进陶瓷——至少是大多数先进陶瓷——生产的特点。没有什么神秘的黑科技,就是这样一步一步“精细”的控制,才使得最后先进陶瓷和普通陶瓷之间出现了巨大的差别,以至于人们常常误以为它们根本就不是一种材料。

其实这也是大多数先进材料生产的特点:不断地追求“精细”——当然,“精细”到什么程度得看实际的需要。至于那些灵光一闪的黑科技,更多的时候就象搂草打兔子,只是科学家们在追求“精细”过程中脑洞大开的意外收获罢了。



转载请注明地址:http://www.1xbbk.net/jwbys/9208.html


  • 上一篇文章:
  • 下一篇文章:
  • 网站简介 广告合作 发布优势 服务条款 隐私保护 网站地图 版权声明
    冀ICP备19027023号-7