当纳米技术遇到陶瓷会碰撞出怎样的火花？

  纳米技术的有关研究越来越深入，纳米材料的性能越来越优良，纳米材料的应用场景范围也慢慢变得广泛。

  按化学组份来分类，纳米材料可分为：纳米陶瓷、纳米磁性材料、碳纳米材料（石墨烯是其中之一）、纳米金属材料、纳米晶体材料、纳米玻璃材料、纳米高分子材料和纳米复合材料等等。今天就来介绍其中的一类纳米陶瓷材料。

  陶瓷是混合物，其化学成分很多，产地不同，成分也不同。其主要成分是二氧化硅和硅酸盐（硅酸铝，硅酸钙等）。例如，景德镇的高岭土是上等的陶瓷材料，它的主要成分是三氧化二铝（39.5%）、二氧化硅(46.54%)，还有其它的碱金属氧化物。

  纳米陶瓷的制作，要选择多种合适的可溶性金属盐类，配制成溶液，经过反应，沉淀，脱水，再施加一些分解和还原的手段，最终得到纳米陶瓷粉体。

  不同的纳米陶瓷器件是有不一样的属性要求的。在器件的致密度方面，有高低不同的要求，在晶粒大小方面也有不同的要求。所以，纳米陶瓷器件的烧结工艺技术要求是很高的。一是要把控纳米粉体颗粒的大小，二是要把控烧结温度和时间，三是要把控烧结的致密程度，四是要把控晶粒的生长。

  我国是陶瓷大国，陶瓷材料的应用十分普遍，但是陶瓷的脆性限制了普通陶瓷的应用场景范围。纳米陶瓷不但可以克服普通陶瓷的缺点，而且还可以创造出许多新的优点。

  复合纳米陶瓷技术，是把陶瓷纳米颗粒和其它材料的纳米颗粒掺和烧结，这样做才能够得到很多具有特殊用途的新的陶瓷材料。这样一来，陶瓷材料的应用就得到极度的扩大，纳米陶瓷会像钢铁、塑料等主流材料一样普遍被应用。

  高强度、高韧性的纳米陶瓷在机械行业中应用很广。例如用它做水泵的轴承，它不怕“空运转”，不怕在有泥沙的水中运转，不怕在海水中运转，把这种水泵用于江河湖海中吸沙输运中，大有用武之地。

  在强度和韧性之间选择最佳比例，用这样的复合纳米陶瓷做成的刀具已确定进入我们的日常生活中了。它比钢铁坚硬，用铁锤敲打也不变形；非常耐磨，永不卷口；耐腐蚀，永不生锈。所以复合纳米陶瓷将带来一场刀具革命。将来，手术刀、切刀、砍刀、野战刀、螺丝刀，大部分刀具都能够正常的使用纳米陶瓷来制作。

  防弹专用的纳米陶瓷，防弹性能十分优异、质量轻、价格低，现在已经成为使用最为广泛的防弹材料，可以用它做防弹衣，做装甲车的外壳等，将来在战场上，这种防弹纳米陶瓷将会大放异彩。

  耐高温陶瓷材料在发动机中大有用场。发动机的一般构件，例如轴瓦、曲轴，可以用这种耐高温高韧性高强度的纳米陶瓷做出来。发动机的缸套、缸盖、气缸的内壁能够正常的使用这种耐高温陶瓷的涂层。

  据了解发动机气缸的工作时候的温度每提高100℃，发动机的功率可增大15％。传统发动机燃烧室一般用镍基、钴基材料，压气机用钛合金，工作时候的温度为950℃到980℃，传统发动机的工作时候的温度不能太高，要增设冷却系统。

  但是现在，科学家用高温陶瓷做的涡轮，不加冷却，工作时候的温度就可达到1500到1600℃；用氮化硅纳米陶瓷做成的发动机在每分钟5万转的转速下就运转了200小时；全陶瓷发动机也试制出来了；发动机实际在做的工作温度的提高必然会带来功率的提高。虽然这些还在实验中，但人们足以看到一个事实：高温陶瓷将掀起一场发动机革命。

  锆钛酸铅的纳米粉体和陶瓷纳米粉体一起做成压电纳米陶瓷，其压电效率比传统的压电陶瓷相比，性能有了极大的提高。

  压电纳米陶瓷的主要用途是作为换能器，可用于在空气中工作的传声器、耳机、扬声器以及电视遥控器等，可用于在水中工作的超声波探伤仪、厚度计等，可用于超声波频率的压电陶瓷换能器，还可以发射大功率的强力超声波，用于侦察和监视。压电纳米陶瓷片还是一种理想的高压电源，大范围的使用在炮弹、炸弹的点火、触发和引爆。

  传统的吸波材料多为铁氧体和其它多晶铁纤维吸波材料，但是这些都只能在常温下做隐身材料。

  对于武器装备的高温部分，例如飞机尾部的喷管，要隐身就只能用高温纳米陶瓷吸波材料了。随着科学技术的慢慢的提升，吸波材料不仅要求能吸收厘米波而且要求能吸收毫米波，在这方面，纳米吸波材料在这方面表现出极强的优势。

  据悉，目前国内外研究最多的是碳化硅纳米陶瓷吸波材料，它吸波性能好，能减少发动机的红外辐射，而且还具有密度小、强度高、韧性好、电阻率大等优点。

  生物功能陶瓷是具有某些特殊生理行为的陶瓷。例如，要求具有生物的降解性和生物的相容性，像人造牙齿、人造骨等。

  现在，医学界接骨有了新方法。研究之后发现，采用纳米颗粒复合制备的磷酸钙骨水泥，与肌体亲和性好，无异物反应，并且材料具备可降解性。能被新生骨逐步吸收。

  对于骨骼的部分缺失部位，先用这种纳米水泥做一个具有多孔洞的骨架，接上；再把干细胞注入，让其在多孔洞的骨架中生长出骨质；最后新生骨质吸收人造骨架，骨骼的缺失部位自然长好。这种接骨方法堪称完美。

  未来纳米陶瓷的应用，不会局限于以上几个维度。凭借着其优异的性能，将来还会应用到航空航天等更先进的高科技领域，让我们的科技更快的发展进步。