方兴未艾的纳米陶瓷

　　最近一二十年，国际上材料科学界掀起了一个研究纳米材料的热潮。所谓纳米陶瓷，是指显微结构中

的物相均为纳米尺度的陶瓷材料。它包括晶粒尺寸、第二相分布、气孔尺寸等均是在纳米量级的水平上。

它被认为是陶瓷研究发展的第三个台阶，也就是说从现在的具有微米（10-6米）尺度的先进陶瓷步入纳米

级陶瓷的研究阶段。

　　要制备纳米陶瓷必须首先用先进工艺技术制造出颗粒直径在纳米范围的超细微粉。由于超细微粉微粒

中原子或离子的个数有限，相应的电子数目也有限，而且这时处于颗粒边界上的原子或离子的个数可与处

于颗粒内部原子或离子的个数相比较。这将导致纳米陶瓷的电学性质等发生明显的变化。由于晶粒细化引

起的表面能的增加，则将引起其他一些物理化学性质的变化。显然，纳米陶瓷的出现势必将引发出一系列

性能优异的新材料。

　　然而，由于陶瓷在烧结过程中会出现晶粒长大等一系列问题，看来要真正制备出致密均匀的纳米陶瓷

材料并非一件易事。但是，随着科学技术的迅速发展和广大材料科技工作者的不断努力，一系列新型纳米

陶瓷的出现可能已经为期不远了。

　　科学家的研究表明，纳米材料具有许多鲜为人知的奇异特性。例如，纳米铜的自扩散系数比晶格扩散

系数大10-19倍！纳米硅的光吸收系数比普通单晶硅大几十倍。在普通情况下，陶瓷是脆性材料。研究发

现，纳米氧化锆陶瓷却变成韧性材料，在室温下可以弯曲，范性形变高达100％。纳米金属颗粒淀积在硅

表面，可以形成高效电子元件或高密度信息存储材料。纳米材料应用于半导体领域，根据材料一维二维或

三维要求，达到纳米尺度，可显示出有重大意义的量子效应。制成量子阱、量子线或量子点，可以使本来

不发光的材料变成发光材料，并且可以大大改善半导体的导电特性。

　　纳米陶瓷的出现必将引起整个陶瓷研究领域的扩展。无论从陶瓷理论、陶瓷工艺、陶瓷性能和应用方

面，都将带来更多的新变化、新发展。