Los nuevos materiales cerámicos funcionales son dieléctricos con funciones eléctricas, magnéticas, ópticas, acústicas, térmicas, mecánicas, químicas o biológicas. Existen numerosos tipos de materiales cerámicos funcionales y una amplia gama de usos, incluyendo principalmente ferroeléctricos, piezoeléctricos, dieléctricos y piroeléctricos. Los nuevos materiales cerámicos tienen diferentes funciones, como semiconductores, electroópticas y magnéticas.
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Los nuevos materiales cerámicos funcionales son materiales básicos importantes en campos modernos de alta tecnología, como la información electrónica, los circuitos integrados, las comunicaciones móviles, la tecnología energética y la defensa nacional. La cerámica funcional y sus nuevos componentes electrónicos desempeñan un papel importante en el desarrollo de la industria de la información y en la consolidación del poder nacional integral. Revisten una importancia estratégica.
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1. Cerámica semiconductora
La cerámica semiconductora se refiere a materiales cerámicos policristalinos formados mediante tecnología cerámica. A diferencia de los semiconductores policristalinos, la cerámica semiconductora presenta una gran cantidad de límites de grano, y la semiconductorización de los granos se completa durante el proceso de sinterización, por lo que presenta una rica microestructura. Estado y diversas condiciones de proceso, especialmente adecuado para materiales sensibles. Además de los condensadores cerámicos de límite de grano semiconductor, los materiales sensibles que se utilizan actualmente incluyen principalmente materiales sensibles al calor, al voltaje, fotosensibles, sensibles a los gases y sensibles a la humedad, entre otros.
2. Material cerámico magnético
Las cerámicas magnéticas se refieren principalmente a las cerámicas de ferrita, que son óxidos compuestos principalmente de óxido de hierro y otros óxidos de hierro o tierras raras. Las ferritas son principalmente semiconductores y su resistividad es mucho mayor que la de los materiales magnéticos metálicos generales. Presentan la ventaja de una pequeña pérdida por corrientes parásitas y se han utilizado ampliamente en campos de tecnología de alta frecuencia y microondas, como la tecnología de radar, la tecnología de las comunicaciones, la tecnología espacial y la informática electrónica, entre otros.
3. Cerámica superconductora de alta temperatura
Las cerámicas superconductoras de alta temperatura se refieren a materiales cerámicos funcionales con una temperatura superconductora superior a la de los metales. Desde el gran avance en la investigación de cerámicas superconductoras en la década de 1980, la investigación y aplicación de materiales cerámicos superconductores de alta temperatura ha atraído gran atención. En los últimos diez años, la investigación de mi país en este campo se ha situado a la vanguardia mundial. Actualmente, la aplicación de materiales superconductores de alta temperatura está evolucionando hacia aplicaciones de alta corriente, electrónica y diamagnetismo.
4. Cerámica aislante
La cerámica aislante se refiere a los materiales cerámicos utilizados en equipos electrónicos para la instalación, fijación, soporte, protección, aislamiento y conexión de diversos componentes y dispositivos de radio. Se requiere que la cerámica aislante tenga alta resistividad volumétrica, bajo coeficiente dieléctrico, bajo factor de pérdida, alta rigidez dieléctrica, resistencia a la corrosión y buenas propiedades mecánicas.
La cerámica aislante se utiliza ampliamente en sustratos de circuitos, embalajes, porcelana aislante de alta frecuencia y otras industrias. Los componentes principales incluyen aisladores, bujías, materiales base para resistencias y sustratos para circuitos integrados. 5. Cerámicas Dieléctricas
Las cerámicas dieléctricas, también conocidas como cerámicas dieléctricas, se refieren a cerámicas funcionales con capacidad de polarización bajo la acción de un campo eléctrico y pueden establecer un campo eléctrico en el cuerpo durante un largo periodo de tiempo. Las cerámicas dieléctricas tienen alta resistencia de aislamiento, alta tensión no disruptiva, baja constante dieléctrica, baja pérdida dieléctrica, alta resistencia mecánica y buena estabilidad química, y se utilizan principalmente en condensadores y componentes de circuitos de microondas.
Las cerámicas dieléctricas incluyen materiales dieléctricos cerámicos como cerámicas ferrodieléctricas, cerámicas dieléctricas semiconductoras, cerámicas dieléctricas de alta frecuencia y cerámicas dieléctricas de microondas.
6. Cerámicas Nanofuncionales
Las cerámicas nanofuncionales son nuevas cerámicas funcionales con funciones antibacterianas, de activación, adsorción y filtración, que se utilizan en la purificación del aire y el tratamiento del agua, así como en la mineralización.
7. Cerámicas Piezoeléctricas
Las cerámicas piezoeléctricas se refieren aCerámicas ferroeléctricas, formadas mediante la mezcla de óxidos (óxido de circonio, óxido de plomo, óxido de titanio, etc.) a alta temperatura, sinterizadas a alta temperatura y reaccionadas en estado sólido, que poseen un efecto piezoeléctrico mediante un tratamiento de polarización de alto voltaje con corriente continua. El nombre común de cerámica piezoeléctrica es un material cerámico funcional capaz de convertir energía mecánica y eléctrica. Gracias a sus buenas propiedades mecánicas y a su estabilidad piezoeléctrica, la cerámica piezoeléctrica es un importante material funcional sensible a la fuerza, el calor, la electricidad y la luz. Se ha utilizado ampliamente en sensores, transductores ultrasónicos, microdesplazadores y otros componentes electrónicos. Los componentes piezoeléctricos de uso común incluyen sensores, encendedores de gas, alarmas, equipos de audio, equipos de diagnóstico médico y de comunicaciones, etc. El material piezoeléctrico habitual es el PZT, y los nuevos materiales cerámicos piezoeléctricos incluyen principalmente: materiales cerámicos piezoeléctricos de alta sensibilidad y alta estabilidad, materiales cerámicos electroestrictivos, materiales cerámicos piroeléctricos, etc.
8. Cerámica funcional transparente
La cerámica funcional transparente es un material funcional ópticamente transparente. Además de poseer todas las características básicas de la cerámica ferroeléctrica general, también posee excelentes efectos electroópticos. Mediante el control de componentes, se pueden presentar efectos de birrefringencia, dispersión de luz, distorsión superficial, electroestricción, piroelectricidad, fotovoltaica y fotostricción controlados eléctricamente.
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La cerámica transparente se puede utilizar para fabricar dispositivos electroópticos y electromecánicos, tanto militares como civiles, para diversos fines: interruptores ópticos para comunicaciones ópticas, atenuadores ópticos, etc. Aisladores, almacenamiento óptico, pantallas, localizadores de pantalla en tiempo real, acoplamiento de fibra óptica, controladores de microdesplazamiento, sensores de intensidad de luz, controladores ópticos, etc., utilizados en empalmes de fibra óptica y atenuadores ópticos.
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Con el rápido desarrollo de la ciencia de los materiales, se reconocen constantemente nuevas propiedades y aplicaciones de los materiales cerámicos funcionales. La cerámica funcional se ha utilizado ampliamente en el desarrollo energético, la tecnología espacial, la tecnología electrónica, la tecnología de sensores, la tecnología láser, la tecnología optoelectrónica, la tecnología infrarroja, la biotecnología, las ciencias ambientales y otros campos. La cerámica funcional también está evolucionando hacia el alto rendimiento, la alta fiabilidad, la multifuncionalidad, la miniaturización y la integración.
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