陶瓷涵盖的材料种类繁多,几乎不可能给出一个简洁的定义。然而,陶瓷的一个可行的定义是:耐火、无机、非金属材料。陶瓷可分为两类:传统陶瓷和先进陶瓷。
传统陶瓷 包括粘土制品、硅酸盐玻璃和水泥。先进陶瓷 包括碳化物(SiC)、纯氧化物(Al2O3)、氮化物(Si3N4)、非硅酸盐玻璃以及许多其他材料。
一般来说,先进陶瓷具有以下固有特性:
- 坚硬(耐磨)
- 抗塑性变形
- 耐高温
- 良好的耐腐蚀性
- 低热导率
- 低电导率
然而,有些陶瓷表现出高热导率和/或高电导率。
这些特性的结合意味着陶瓷可以实现:
- 低密度、高耐磨性
- 腐蚀环境下的耐磨性
- 高温下的耐腐蚀性
与其他材料相比,陶瓷具有许多优势。它们比钢更坚硬、更刚硬;比金属或聚合物更耐热、更耐腐蚀;比大多数金属及其合金密度更低;而且其原材料丰富且价格低廉。陶瓷材料具有多种特性,使其能够应用于许多不同的产品领域。
- 航空航天:航天飞机隔热板、隔热层、高温玻璃窗、燃料电池
- 消费品:玻璃器皿、窗户、陶器、康宁餐具、磁铁、餐具、瓷砖、镜片、家用电子产品、微波传感器
- 汽车:催化转化器、陶瓷过滤器、安全气囊传感器、陶瓷转子、阀门、火花塞、压力传感器、热敏电阻、振动传感器、氧气传感器、安全玻璃挡风玻璃、活塞环
- 医疗(生物陶瓷):骨科关节置换、假体、牙齿修复、骨植入物
- 军事:地面、空中和海军车辆的结构部件、导弹、传感器
- 计算机:绝缘体、电阻器、超导体、电容器、铁电元件、微电子封装
- 其他行业:砖块、水泥、膜和过滤器、实验室设备
- 通信:光纤/激光通信、电视和无线电组件、麦克风