工業(yè)電子陶瓷材料的分類、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

李婷

摘 要：本文針對(duì)工業(yè)用電子陶瓷材料的性能特點(diǎn)，研究了工業(yè)用電子陶瓷材料的應(yīng)用領(lǐng)域，分析了工業(yè)用電子陶瓷材料的分類，并介紹了電子陶瓷產(chǎn)業(yè)加速研發(fā)新材料態(tài)勢(shì)。同時(shí)，指出了工業(yè)用電子陶瓷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：電子陶瓷材料；分類；應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)

1 前言

材料是人類生產(chǎn)和生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類進(jìn)步與人類文明的標(biāo)志。隨著空間技術(shù)、光電技術(shù)、紅外技術(shù)、傳感技術(shù)、能源技術(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn)、發(fā)展，要求材料必須具有耐高溫、抗腐蝕、耐磨等優(yōu)越的性能，才能在比較苛刻的環(huán)境中使用。傳統(tǒng)材料難以滿足目前的要求，因此，開發(fā)和有效利用高性能材料已經(jīng)成為材料科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2 工業(yè)用電子陶瓷材料的分類

電子陶瓷按功能和用途可以分為五類：絕緣裝置瓷、電容器瓷、鐵電陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷和離子陶瓷。絕緣裝置瓷簡(jiǎn)稱裝置瓷，具有優(yōu)良的電絕緣性能，用作電子設(shè)備和器件中的結(jié)構(gòu)件、基片和外殼等的電子陶瓷。電子陶瓷按特性可分為高頻和超高頻絕緣陶瓷、高頻高介陶瓷、壓電陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷、光電陶瓷、電阻陶瓷等。按應(yīng)用范圍可分為固定用陶瓷、電真空陶瓷、電容器陶瓷和電阻陶瓷。按微觀結(jié)構(gòu)可分多晶、單晶、多晶與玻璃相、單晶與玻璃相。

（1） 陶瓷基片材料

陶瓷基片材料在電子陶瓷中，占有最重要位置的是絕緣體。特別是高級(jí)集成電路用絕緣基片或封裝材料，可以采用尺寸精度為微米或微米以下的高純度致密氧化鋁燒結(jié)體。高純度致密氧化鋁具有金屬材料所不具備的絕緣性和高分子材料所不具備的導(dǎo)熱性。

（2） 壓電陶瓷

壓電陶瓷由于是多晶材料，所以使用頻率受到限制。壓電元件可使電信號(hào)和機(jī)械信號(hào)相互轉(zhuǎn)換。一定形狀的壓電陶瓷元件主要由PbTiO3-PbZrO3系燒結(jié)而制成，即使是燒結(jié)體，通過極化也可獲得單晶所具有的壓電性。壓電元件的主要用途有火花塞和諧振器。諧振器起選擇性通過特定頻率電波濾器的作用，是電視（TV）、無線電等調(diào)諧電路不可缺少的元件。

（3）鐵電陶瓷

鐵電陶瓷以鐵電性晶體為主晶相的電子陶瓷。已發(fā)現(xiàn)的鐵電晶體不下千種，但作為鐵電陶瓷主晶相的主要有鈣鈦礦或準(zhǔn)鈣鈦礦型的鐵電晶體或固溶體。在一定的溫度范圍內(nèi)晶體中存在著可隨外加電場(chǎng)而轉(zhuǎn)變方向的自發(fā)極化，這就是晶體的鐵電性。當(dāng)溫度超過某一臨界值──居里溫度TC時(shí)，其極化強(qiáng)度下降為零，晶體即失去鐵電性，而成為一般的順電晶體；與此同時(shí)，晶體發(fā)生鐵電相到順電相的相變。鐵電體的極化強(qiáng)度還隨電場(chǎng)而劇烈變化。

鐵電陶瓷功能多、用途廣，利用其壓電特性可以制成壓電器件，這是鐵電陶瓷的主要應(yīng)用，因而常把鐵電陶瓷稱為壓電陶瓷。利用鐵電陶瓷的熱釋電特性可以制成紅外探測(cè)器件，在測(cè)溫、控溫、遙測(cè)、遙感以至生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域均有重要應(yīng)用價(jià)值。典型的熱釋電陶瓷有鈦酸鉛（PbTiO3）等。利用透明鐵電陶瓷PLZT的強(qiáng)電光效應(yīng)，可以制成激光調(diào)制器、光電顯示器、光信息存儲(chǔ)器、光開關(guān)、光電傳感器、圖像存儲(chǔ)和顯示器，以及激光等新型器件。

（4） 半導(dǎo)體陶瓷

在陶瓷中，半導(dǎo)體是很多的，除了元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體外，很多種金屬的氧化物也具有半導(dǎo)體性質(zhì)，甚至還有有機(jī)高分子的半導(dǎo)體。而半導(dǎo)體陶瓷則是指采用陶瓷工藝成型的多晶陶瓷材料，它與單晶半導(dǎo)體不同，存在大量晶界，晶粒的半導(dǎo)體化也是在燒成工藝過程中完成的。因此，有豐富的材料微結(jié)構(gòu)狀態(tài)和多樣的工藝條件，可以非常敏感的影響材料的性能，這為開辟陶瓷敏感材料的新領(lǐng)域提供了廣闊的天地。電阻隨溫度而變化的性質(zhì)，可用于非線性電阻。負(fù)溫度系數(shù)非線性電阻隨溫度上升而電阻降低，具有一般的半導(dǎo)體特性。鐵系金屬的氧化物陶瓷，因?yàn)榫哂谢瘜W(xué)的和熱的穩(wěn)定性，所以可用于非線性電阻，在很寬的范圍控制溫度。與此相反，稱為正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC熱敏電阻）的元件，用的是半導(dǎo)體化的BaTiO3陶瓷。這種陶瓷因?yàn)樵谙嘧儨囟认码娮杓眲≡龃?，如果作為電阻加熱元件而?yīng)用，則可在相變溫度附近自動(dòng)控溫，是很方便的。

（5） 敏感性材料在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用

1） 正溫度系數(shù)熱敏電阻材料（PTC）

這種材料的電阻和溫度關(guān)系，在低于居里溫度時(shí)呈現(xiàn)低阻抗，高于這一溫度時(shí)則呈現(xiàn)高阻抗，電阻變化是在居里溫度附近以陡變的方式實(shí)現(xiàn)的，組織變化的幅度可高達(dá)100～105倍。利用這種特性可以作為自控型發(fā)熱元件，還可用做對(duì)特定溫度敏感的元件，以及延時(shí)開關(guān)、過流保護(hù)、測(cè)溫等方面的元件，因此PTC陶瓷應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊。PTC熱敏陶瓷材料目前主要是鈦酸鋇，它的居里溫度為120 ℃，通過添加鍶、鉛、錫、鋯等氧化物可以大幅度改變其居里溫度。

2） 負(fù)溫度系數(shù)電阻器材料

除了PTC熱敏電阻器外，另一類半導(dǎo)體熱敏陶瓷就是負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏陶瓷電阻器，它的電阻對(duì)數(shù)值隨溫度升高而幾乎呈線形降低。這類材料由錳、銅、鐵、鈷等金屬的復(fù)雜氧化物組成，由于組織易于控制，隨溫度變化大，精度高，價(jià)格低，所以NTC熱敏電阻器在民用電器、汽車、通訊等設(shè)備上用得較多。

3） 由金屬氧化物組成的濕敏陶瓷

由金屬氧化物組成濕敏陶瓷，如：SnO2、ZrO2基等。曾有人開發(fā)出使用鈣鈦礦型的陶瓷系列濕度傳感器。該系列中的某一組成表現(xiàn)出很強(qiáng)的濕敏效應(yīng)。濕敏的原理是基于半導(dǎo)體氧化物吸附水分后改變了表面導(dǎo)電性或電容性。濕度傳感器在電子、食品、紡織工業(yè)及各種空調(diào)設(shè)備、集成電路內(nèi)非破壞性濕度檢測(cè)等場(chǎng)合應(yīng)用十分廣泛。

4） 壓敏陶瓷

壓敏陶瓷是一類應(yīng)用極為廣泛的敏感材料。利用材料的電流-電壓非線性特性，可用于制成電壓敏感器件，它的阻值不是恒定值，而是隨電壓增高到一定值時(shí)下降，所以也成為變阻器。這一特性特別適用于電子電路、電力系統(tǒng)及家電產(chǎn)品中的過壓保護(hù)，發(fā)展前景很好。目前，氧化鋅-氧化鉍系材料的應(yīng)用最為普遍。半導(dǎo)體陶瓷對(duì)環(huán)境氣氛往往具有選擇性的敏感特性。如氧化錫、氧化鋅、氧化鈦材料體系是若干碳?xì)浠衔锩舾性趸喯挡牧鲜菧y(cè)氧分壓最常用的敏感材料。其共同特征是通過有選擇地吸附氣體，使半導(dǎo)體的表面能態(tài)發(fā)生改變，從而引起電阻率的變化，確定某種未知?dú)怏w及其濃度范圍。

3 工業(yè)用電子陶瓷材料的應(yīng)用領(lǐng)域

電子陶瓷是廣泛用于制作電子功能元件的，多數(shù)以氧化物為主要成份的燒結(jié)體材料。電子陶瓷的制造工藝與傳統(tǒng)的陶瓷工藝大致相同。利用陶瓷材料的高頻或超高頻和低頻電氣物理特性可制作各種不同形狀的固定零件、陶瓷電容器、電真空陶瓷零件、碳膜電阻基體等等。

信息化是21世紀(jì)重要的時(shí)代特征，信息功能陶瓷材料已經(jīng)成為現(xiàn)代電子信息技術(shù)的重要基石，在能源、家用電器、汽車等方面可以廣泛應(yīng)用，尤其在通信、廣播、電視、雷達(dá)、儀器儀表等電子設(shè)備中是不可缺少的組成部分。另外，隨著激光、計(jì)算、集成、光學(xué)等新技術(shù)的發(fā)展，電子陶瓷的用途更日益擴(kuò)大。信息功能陶瓷以其高性能和應(yīng)用的廣泛性，日益成為許多新型電子元器件的重要關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中占有十分重要的戰(zhàn)略地位，目前應(yīng)用最廣的是電子信息領(lǐng)域。隨著電子信息產(chǎn)品進(jìn)一步向小型化、集成化、寬帶化的方向發(fā)展，信息功能陶瓷的細(xì)晶化、電磁特性的高頻化、低溫共燒陶瓷技術(shù)等將成為發(fā)展新一代片式電子元器件的關(guān)鍵技術(shù)，導(dǎo)致一系列新型電子元件和模塊的出現(xiàn)。信息功能陶瓷作為一大類對(duì)電、磁、光、聲、熱、力等信息具有檢測(cè)、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、耦合和傳輸?shù)裙δ艿慕橘|(zhì)材料，廣泛應(yīng)用于電子信息、集成電路、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、航空航天、海洋超聲、通信技術(shù)、汽車和能源等近代高新技術(shù)領(lǐng)域。時(shí)下，壓電陶瓷產(chǎn)品門類齊全，不僅廣泛用于軍事和工業(yè)領(lǐng)域，還滲透到了人們?nèi)粘Ｉ畹拿總€(gè)角落，其應(yīng)用領(lǐng)域較廣。

（1） 超聲換能器

近幾年發(fā)展較快的有陶瓷諧振器、陶瓷濾波器，還有調(diào)諧音叉濾波器、機(jī)械濾波器、陶瓷鑒頻器、陷波器和延遲線。其中，陶瓷諧振器、陶瓷濾波器產(chǎn)量已經(jīng)占我國(guó)壓電陶瓷產(chǎn)品的65%以上，相當(dāng)引人注目。特別是陶瓷諧振器具有高穩(wěn)定、無需調(diào)節(jié)、尺寸小和成本低等特點(diǎn)。典型的應(yīng)用有：電視機(jī)、攝錄像機(jī)、計(jì)算機(jī)、CD-ROM驅(qū)動(dòng)器、汽車電器、VCD、電話機(jī)、復(fù)印機(jī)、語音合成器、遙控器和玩具等。壓電超聲換能器是發(fā)射和接收超聲波的聲學(xué)器件，在水和空氣介質(zhì)中廣泛應(yīng)用。在水聲通信中起雷達(dá)的作用，被稱為聲吶，是各類艦船必不可少的重要傳感器。在工業(yè)中，超聲換能器已被用于超聲清洗、超聲精密加工、超聲加濕、超聲乳化、超聲種子處理、超聲探傷和超聲診斷等。當(dāng)今，壓電超聲換能器的另一廣泛應(yīng)用領(lǐng)域是遙測(cè)、遙控系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)。壓電發(fā)聲器的典型產(chǎn)品是壓電蜂鳴器和壓電送、受話器、手表、計(jì)算器、電子鬧鐘、小型警鈴以及電話、手機(jī)的振鈴都離不開蜂鳴器。計(jì)測(cè)和控制用壓電器件主要有壓力、加速度、角速度傳感器以及超聲測(cè)深、超聲測(cè)厚、超聲測(cè)流速、超聲診斷等。

（2） 數(shù)字3C產(chǎn)品

近些年來，集計(jì)算機(jī)、通信等電子于一體的數(shù)字3C產(chǎn)品近年來得到了快速發(fā)展，3C融合產(chǎn)品已成為今后重要的發(fā)展方向。據(jù)預(yù)測(cè)，3C融合將創(chuàng)造出一個(gè)高達(dá)4000億美元的產(chǎn)業(yè)。3C產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，極大地推動(dòng)著電子基礎(chǔ)產(chǎn)品和元器件的同步協(xié)調(diào)發(fā)展，也對(duì)電子元器件的基礎(chǔ)材料——信息功能陶瓷提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，同時(shí)也提供了良好的發(fā)展機(jī)遇。

（3） 電子信息產(chǎn)品

我國(guó)的電子信息產(chǎn)業(yè)，特別是一些附加價(jià)值高、技術(shù)含量高的新型電子信息產(chǎn)品和一些基礎(chǔ)電子產(chǎn)品的生產(chǎn)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在很大差距，不少高端產(chǎn)品在相當(dāng)大的程度上被外資企業(yè)所控制。國(guó)外大公司，如：村田、松下、京都陶瓷、摩托羅拉等近年來長(zhǎng)驅(qū)直入中國(guó)市場(chǎng)，目前已占據(jù)了國(guó)內(nèi)片式元器件特別是高檔片式元器件市場(chǎng)相當(dāng)大的份額。我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)正面臨著產(chǎn)品升級(jí)換代的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

4 電子陶瓷產(chǎn)業(yè)加速研發(fā)新材料

由于功能陶瓷材料近年來強(qiáng)大的市場(chǎng)需求和戰(zhàn)略地位，世界各國(guó)對(duì)功能陶瓷的研究與開發(fā)都給予了足夠的重視。美國(guó)、日本和西歐一些國(guó)家都將功能陶瓷作為關(guān)鍵技術(shù)，投入大量經(jīng)費(fèi)進(jìn)行研究和開發(fā)。從總體上看，美、日在功能陶瓷的研究方面居領(lǐng)先地位。功能陶瓷電子元件發(fā)展的重要趨勢(shì)是小型化、微型化、片式化、模塊化和集成化。這些趨勢(shì)向陶瓷材料科學(xué)和技術(shù)提出了一系列挑戰(zhàn)。因此，圍繞上述應(yīng)用目標(biāo)開展的功能陶瓷材料的研究及產(chǎn)業(yè)化目前十分活躍。

最近幾年在科技人員和各企業(yè)的努力下，特別是在國(guó)家的重點(diǎn)扶持下，再加上外來資金的引入，中國(guó)功能陶瓷的基礎(chǔ)研究得到加強(qiáng)，企業(yè)結(jié)構(gòu)得到調(diào)整，企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，從而使得中國(guó)的電子陶瓷市場(chǎng)不斷發(fā)展壯大。目前，我國(guó)已經(jīng)在功能陶瓷材料領(lǐng)域聚集了雄厚的隊(duì)伍和積累，處于厚積薄發(fā)的階段，產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭很猛。在電子陶瓷及其片式電容、電感器、電阻器件、陶瓷基板、光導(dǎo)纖維及其陶瓷光線連接器、高溫超導(dǎo)陶瓷纖維等應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化方面進(jìn)展都非常順利?，F(xiàn)在，我國(guó)已經(jīng)能夠生產(chǎn)大多數(shù)的電子陶瓷，像IC基板、瓷介電容、電阻、電感、磁性材料、蜂鳴器、濾波器等壓電陶瓷無線電頻率元件已能大量生產(chǎn)，并且還占有一定的國(guó)際市場(chǎng)。但大部分產(chǎn)品的利潤(rùn)并不很高，產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值都相對(duì)較低，而且目前世界上最先進(jìn)的超高利潤(rùn)的電子陶瓷產(chǎn)品我們沒有能夠占領(lǐng)市場(chǎng)，許多電子整機(jī)中的電子陶瓷元件仍需大量進(jìn)口，如手機(jī)中使用的片式壓電陶瓷濾波器等，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)很大，但全靠進(jìn)口。因此，提升產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值，加大產(chǎn)品的利潤(rùn)率是電子陶瓷發(fā)展的關(guān)鍵和目標(biāo)。只有在這些方面做得好的企業(yè)，才有可能在將來的電子陶瓷市場(chǎng)中獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。

功能陶瓷在小型化和便攜式電子產(chǎn)品中占有十分重要的地位，隨著世界范圍經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和轉(zhuǎn)移，我國(guó)的功能陶瓷材料和元件的市場(chǎng)正在迅速增長(zhǎng)。發(fā)達(dá)國(guó)家電子整機(jī)生產(chǎn)逐漸向中國(guó)轉(zhuǎn)移，為我國(guó)功能陶瓷材料和相關(guān)電子元件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。世界各國(guó)元器件生產(chǎn)企業(yè)都在電子陶瓷及其元器件的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備方面投入巨資進(jìn)行研究開發(fā)。高投入的研發(fā)使得電子陶瓷及元器件成為一個(gè)創(chuàng)新活躍、競(jìng)爭(zhēng)激烈的領(lǐng)域，每年都有大量新型功能陶瓷材料及元器件問世把握機(jī)遇，發(fā)展優(yōu)勢(shì)，提高我國(guó)信息功能陶瓷的產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和自主創(chuàng)新能力，對(duì)發(fā)展我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)等許多高科技產(chǎn)業(yè)具有重要的戰(zhàn)略意義。

5 工業(yè)用電子陶瓷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

5.1 電子陶瓷元器小型化與微型化

隨著移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信的迅速發(fā)展，對(duì)器件小型化、微型化的要求越來越迫切，而電子元器件特別是大量使用的以電子陶瓷材料為基礎(chǔ)的各類無源元器件，是實(shí)現(xiàn)整機(jī)小型化、微型化的主要瓶頸。因此，小型化、微型化是目前元器件研究開發(fā)的一個(gè)重要目標(biāo)，市場(chǎng)需求也非常旺盛，表現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。從技術(shù)方面看，MLCC正向著微型化、介質(zhì)薄層化、大容量、高可靠和電極賤金屬化（低成本）的方向發(fā)展。其他功能陶瓷元器件也正向著片式化和微型化方向發(fā)展，如多層壓電陶瓷變壓器、片式電感類器件、片式壓敏電阻、片式多層熱敏電阻等，這些片式化功能陶瓷元器件占據(jù)了當(dāng)前電子陶瓷無源元器件的主要市場(chǎng)。

5.2 集成化與模塊化

當(dāng)前，手機(jī)和筆記本電腦進(jìn)一步向便捷化、多功能化、全數(shù)字化和高集成化及低成本方向發(fā)展，極大地推動(dòng)了電子元器件的片式化、小型化和低成本及器件組合化、功能集成化的發(fā)展進(jìn)程。以手機(jī)為例，目前每個(gè)手機(jī)中約有250～300個(gè)無源電子元件。因此，無源電子元件的小型化對(duì)手機(jī)產(chǎn)品的輕便化起決定性作用，這一需求極大地推動(dòng)了無源電子陶瓷片式元件的小型化、集成化進(jìn)程。為減小整機(jī)的尺寸，采用多元復(fù)合、集成化無源元件，提高安裝密度，將是一種最有效的途徑。因此，多層復(fù)合功能陶瓷及元器件正由分離式元件向復(fù)合化多元組件發(fā)展，并最終向無源器件的集成化趨勢(shì)發(fā)展。集成化功能陶瓷元器件是以低溫共燒陶瓷（LTCC）為平臺(tái)，采用多層陶瓷技術(shù)將電容、電感和電阻材料嵌入集成在低溫共燒陶瓷基板中，形成無源集成陶瓷器件。目前，基于LTCC技術(shù)的功能陶瓷集成器件已開始應(yīng)用于移動(dòng)通信終端設(shè)備中，如片式多層LC濾波器、片式微帶濾波器、多層天線等已開始在手機(jī)中獲得應(yīng)用，而一些功能集成模塊如收發(fā)前端模塊、功率模塊和藍(lán)牙模塊等也已開發(fā)成功，并將在3G手機(jī)中得到推廣應(yīng)用。電子信息技術(shù)的集成化，微型化和智能化，推動(dòng)電子元器件在組裝和運(yùn)用方式上產(chǎn)生了新的變化，即插裝向表面組裝、模擬化向數(shù)字化、固定式向移動(dòng)式、分離式向集成化轉(zhuǎn)變。因此，功能陶瓷元器件的多層化、多層元件片式化、片式元件集成化和多功能化成為發(fā)展的主流。片式電容、片式電感和片式電阻是應(yīng)用最為廣泛三大無源元件，已經(jīng)發(fā)展為規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)群。其他功能各異的片式電子元件如片式驅(qū)動(dòng)器、片式變壓群、片式天線、片式傳感器及片式換能器等發(fā)展也十分迅速。

5.3 高頻化與頻率系列化

移動(dòng)通信和遠(yuǎn)距離通信技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)微波陶瓷介質(zhì)材料及其微波諧振器，微波濾波器、微波電容器等提出了廣闊的市場(chǎng)需求。高頻化是數(shù)字3C產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢(shì)。以模擬信號(hào)為主要特征的第一代移動(dòng)通信所用的頻段在800～900 MHz之間，以數(shù)字信號(hào)為主要特征的第二代移動(dòng)通信所用的頻段則在900 MHz和1.8 GHz左右，目前正在研究的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻率則在2 GHz左右。壓電陶瓷在超聲和水聲換能器、濾波器和點(diǎn)火器等領(lǐng)域已獲得廣泛應(yīng)用，隨著自動(dòng)控制、機(jī)器人、空間技術(shù)、納米測(cè)量和控制技術(shù)的發(fā)展需求，壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器和超聲微馬達(dá)應(yīng)運(yùn)而生，與傳統(tǒng)的電磁馬達(dá)相比，它具有低轉(zhuǎn)速、大力矩、高分辨、快響應(yīng)、抗磁干擾等諸多優(yōu)點(diǎn)。對(duì)各類電子元器件中的陶瓷材料來說，如何適應(yīng)高的工作頻率是一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，尋找具有良好高頻特性以及系列化工作頻率的功能陶瓷材料，是目前新型電子元器件領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，微波介質(zhì)陶瓷材料及新型微波器件是其中重要的研究課題。

5.4 無鉛化與環(huán)境協(xié)調(diào)性

壓電陶瓷均含有大量的鉛，制造過程會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，為了減少污染，國(guó)內(nèi)外科研人員開展了無鉛系壓電陶瓷的研究，與含鉛系壓電陶瓷材料相比、無鉛系壓電陶瓷的性能明顯不同于含鉛壓電陶瓷，如無鉛系壓電陶瓷的居里點(diǎn)約高出200～300 ℃，介電常數(shù)僅140～150，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)高達(dá)4000～7000。但無鉛壓電陶瓷的機(jī)電耦合系數(shù)等性能遠(yuǎn)不如含鉛陶瓷，制造工藝難以控制，故無鉛壓電陶瓷僅在一些特定領(lǐng)域應(yīng)用。隨著環(huán)境保護(hù)和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求，研發(fā)新型環(huán)境友好的鐵電壓電陶瓷已成為發(fā)達(dá)國(guó)家致力研發(fā)的熱點(diǎn)材料之一。2001年歐州議會(huì)通過了關(guān)于“電器和電子設(shè)備中限制有害物質(zhì)”的法令，并定于2008年實(shí)施，其中被限制使用的物質(zhì)就包括含鉛的壓電器件。作為重要的功能材料，壓電陶瓷在電子材料領(lǐng)域占據(jù)相當(dāng)大的比重。近幾年來，壓電陶瓷在全球每年的銷售量按15%左右的速度增長(zhǎng)。目前所用的壓電陶瓷材料大多是基于鋯鈦酸鉛的含鉛材料體系，發(fā)展非鉛系的環(huán)境協(xié)調(diào)性的壓電鐵電陶瓷是一項(xiàng)緊迫且具有重大實(shí)用意義的課題。

6 結(jié)語

面向21世紀(jì)我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，為建立具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型工業(yè)技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系，必須大力加強(qiáng)信息功能陶瓷及元器件的創(chuàng)新性研究和開發(fā)工作，整體提升我國(guó)材料產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。從材料角度而言，實(shí)現(xiàn)小型化、微型化的基礎(chǔ)在于提高陶瓷材料的性能和發(fā)展陶瓷納米晶技術(shù)和相關(guān)工藝。因此，發(fā)展高性能功能陶瓷材料及其先進(jìn)制備技術(shù)是功能陶瓷的重要研究課題。實(shí)現(xiàn)陶瓷集成的關(guān)鍵在于發(fā)展性能優(yōu)異的低溫共燒陶瓷材料，以及先進(jìn)的異質(zhì)材料共燒技術(shù)，這已成為當(dāng)前信息功能陶瓷領(lǐng)域重要的研究方向。

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