探究含硅陶瓷材料在家電上的應(yīng)用潛力

摘要：陶瓷材料在家電技術(shù)當(dāng)中的運用是一項新興技術(shù)，該技術(shù)在2017年被提出，在2021年，已經(jīng)成為研究熱點。中科院化學(xué)研究所張宗波博士在2017年中國家用電器技術(shù)大會上介紹了一種全新含硅材料——陶瓷前驅(qū)體。在國際上，人們將陶瓷基復(fù)合材料運用在航空發(fā)動機(jī)當(dāng)中，該技術(shù)目前仍舊處于研究當(dāng)中。從整體上來看探究含硅陶瓷材料在家電上的應(yīng)用潛力對當(dāng)前行業(yè)創(chuàng)新有非常重要的作用，我國鼓勵創(chuàng)新，這對行業(yè)發(fā)展大有裨益。

關(guān)鍵詞：含硅材料;陶瓷;家電

我國是一個歷史悠久的陶瓷古國，在世界上享有盛譽，當(dāng)前陶瓷研究成為人們研究重點主要是含硅陶瓷材料在工業(yè)方面發(fā)揮的巨大優(yōu)勢。半個多世紀(jì)以來陶瓷材料研究成為人們的重點，當(dāng)前廣泛運用在電子、通訊、能源、交通、航空等方面，現(xiàn)代工業(yè)與生產(chǎn)都離不開陶瓷材料，陶瓷材料的運用給人們的生活方式帶來了翻天覆地的變化。陶瓷材料一般分為傳統(tǒng)陶瓷、現(xiàn)代技術(shù)陶瓷，傳統(tǒng)陶瓷是使用天然硅酸鹽粉末作為原料的產(chǎn)品，這一類材料運用在建筑和日用容器方面;現(xiàn)代技術(shù)陶瓷能夠運用在高溫、腐蝕介質(zhì)環(huán)境，潛力巨大。

1.含硅陶瓷前驅(qū)體在家電中的運用

據(jù)相關(guān)報告，陶瓷前驅(qū)體已經(jīng)運用在高鐵、汽車漆面、機(jī)車、光伏玻璃等當(dāng)中，預(yù)計在未來的發(fā)展還會延伸到家裝、衛(wèi)浴、廚電等產(chǎn)品當(dāng)中。從專業(yè)角度上來看，普通陶瓷是由陶瓷粉燒制制作，但是陶瓷前驅(qū)體是通過含硅材料的聚合反應(yīng)實現(xiàn)的，合成方式改變了其性能結(jié)構(gòu)，這種材料本身具有高透明度、高抗腐蝕性、高硬度、高耐溫性、致密性等。本身優(yōu)良的結(jié)構(gòu)讓這種材料具備更廣泛的空間，這一類材料最經(jīng)典的運用就是運用在航空領(lǐng)域內(nèi)，作為航空設(shè)備涂層、導(dǎo)彈武器的高溫防護(hù)涂層。含硅材料在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)運用優(yōu)勢有：①耐高溫、耐低溫、易清潔，人們對該材料進(jìn)行防冰防凝露實驗，即在普通鋁板和陶瓷前驅(qū)體涂層鋁板上進(jìn)行水滴結(jié)冰實驗，實驗結(jié)果陶瓷涂層的鋁板冰滴直接滑脫掉落，在普通鋁板上冰滴牢牢粘住鋁板[1]。②具有耐磨、抗氧化、附著力低、耐高溫的特征，在1000℃高溫下氧化有陶瓷涂層的材料，實驗之后該材料在顯微鏡下無變化。③該材料還可以運用在家電產(chǎn)品精細(xì)化圖案的設(shè)計構(gòu)筑上。一般顏料都是化學(xué)生色實現(xiàn)，色彩主要是分析結(jié)構(gòu)對光的選擇和吸收，在常溫下活潑但是容易被破壞，物品使用時間久容易褪色。而陶瓷前驅(qū)體屬于光子晶體、物理生色，色彩表現(xiàn)在人們對分析結(jié)構(gòu)的干涉，可以伴隨著角度變化而形成虹彩效果，原材料可選擇范圍廣，綠色環(huán)保無污染、無毒害、耐高溫耐磨等。中科院化學(xué)研究所張宗波博士稱之：“能夠運用在鍋具外涂層、電視屏幕、油煙機(jī)、冰箱等?！?/p>

2.結(jié)構(gòu)陶瓷

和金屬材料相比陶瓷最大優(yōu)勢在于高溫機(jī)械性能、腐蝕性能非常好、容易耐高溫氧化、耐磨損、比重小等，因此當(dāng)前陶瓷材料被廣泛運用，逐漸取代了價格昂貴的超高合金鋼、金屬材料等，比如發(fā)動機(jī)氣缸套、軸瓦、密封圈等等。在市場上人們將結(jié)構(gòu)陶瓷劃分為三類：①氧化物陶瓷，比如氧化鋁、氧化鈹?shù)龋@一類材料主要運用在陶瓷切削工具、高溫爐管、密封圈等;莫來石室溫是陶瓷發(fā)動機(jī)的重要選擇對象之一，將該材料制作成泡沫纖維、高溫保溫材料等;②非氧化物陶瓷，含硅非氧化物陶瓷有很高的耐高溫的腐蝕性、抗氧化性，因此一直是陶瓷發(fā)動機(jī)的主要材料，在目前取代了很多超高合金鋼部件材料，該材料在能源使用、環(huán)保方面具有非常重要的意義。非氧化陶瓷也廣泛運用在陶瓷切削刀具中，和氧化物陶瓷相比該物質(zhì)成本高，但是在強度、硬度等方面有天然的優(yōu)勢，壽命長且切削速度很快，因此在刀具市場當(dāng)中地位非常重要。該材料還運用在陶瓷軸承、密封件內(nèi)。③玻璃陶瓷，玻璃的優(yōu)勢是可以在玻璃軟化溫度和熔點之間成型，工藝簡單、成本較低，在工藝上兼?zhèn)洳ＡЧに嚒⑻沾蓹C(jī)械性能，錄用玻璃成型技術(shù)來制造產(chǎn)品，在經(jīng)過高溫結(jié)晶化處理之后得到陶瓷。比如硅酸鹽等，這一類材料常常被運用在制造耐高溫產(chǎn)品、熱沖擊產(chǎn)品，同時也被運用在建筑裝飾材料當(dāng)中，比如底板與裝飾玻璃等[2]。④陶瓷基復(fù)合材料，這是一種制作而成的多相材料，具備性能最佳，而唯一 缺點是韌性比較低，在使用的時候復(fù)合材料會為了達(dá)到某些性能指標(biāo)見兩種以上材料混合在一起，會產(chǎn)生不可預(yù)測性突然斷裂。陶瓷基復(fù)合材料主要是為了改善陶瓷的韌性，在當(dāng)前主要有兩類，分別是氧化鈹相變增韌、陶瓷纖維強化復(fù)合材料，目前這一類材料在切削工具方面得到了廣泛使用。⑤功能陶瓷，這一部分陶瓷有光、電、熱等特征，具備較高產(chǎn)業(yè)化程度。比如在導(dǎo)電區(qū)間的使用，從絕緣體轉(zhuǎn)向半導(dǎo)體、超導(dǎo)體，其中大多數(shù)陶瓷都有很高的電絕緣性，因此被廣泛運用。半導(dǎo)體可以分為電子型、離子型半導(dǎo)體，以晶體管集成電路為代表。離子型半導(dǎo)體材料有氧傳感器、氧泵等燃料電池材料，這一部分材料在計算機(jī)和精密儀器生產(chǎn)當(dāng)中得到了廣泛運用。陶瓷還具有非常高的介電性能，有很高的介電常數(shù)、低介電損耗，介電陶瓷主要運用是陶瓷電容器，用途廣泛，市場上的產(chǎn)品有壓力傳感元件、超聲波發(fā)生器等。在光學(xué)方面的運用主要包括吸收光陶瓷、透光陶瓷、陶瓷光信號、光導(dǎo)纖維。

當(dāng)前新型陶瓷材料還廣泛運用在汽車制造、飛機(jī)發(fā)動機(jī)零部件方面，讓燃料燃燒更方便，降低了對能源的浪費。同時人們還將陶瓷材料運用在 放射性廢棄物保證中，同時針對有害廢棄料還可以使用陶瓷材料來回收，將其運用無害消費品的生產(chǎn)中，該材料還被運用在石油運輸領(lǐng)域內(nèi)[3]。

針對我國家電行業(yè)使用含硅陶瓷材料的前景分析

以熱水器為例，國內(nèi)熱水器使用搪瓷內(nèi)膽，制造過程需要高溫高壓鍛造，資源消耗非常高，而且這一項技術(shù)還被國外壟斷，國內(nèi)生產(chǎn)需要進(jìn)口，成本也隨之增加。想象一下，將含硅材料合成制作成搪瓷內(nèi)膽，節(jié)能效果好，防腐技術(shù)也更好，降低了成本。也可以將含硅材料運用在家電智能化方面，運用含硅材料實現(xiàn)家電智能，在專家預(yù)想的場景當(dāng)中，可以將含硅材料運用在冰箱制作當(dāng)中，通過設(shè)計智能感受食品溫度變化，呈現(xiàn)出溫度形態(tài)。如果食品編制新材料的色彩也會發(fā)生變化，靈敏度增加，實用性效果較高。但是目前唯一局限是生產(chǎn)企業(yè)在研發(fā)方面缺乏驅(qū)動力，與科研所的信息交流不夠及時。除了冰箱之外，油煙機(jī)煙罩清潔也是老大難，因此可以考慮在油煙機(jī)產(chǎn)品上涂抹含硅新材料，這些問題就可以被輕易解決，不僅僅耐腐蝕性，而且刮擦方便，機(jī)械使用壽命也會延長。含硅材料本身形成色彩的特質(zhì)，也讓該材料使用市場大大增加。

結(jié)束語：

現(xiàn)階段人們在研究當(dāng)中，關(guān)心陶瓷材料與環(huán)境和諧之間的共生點，力求陶瓷材料發(fā)展的同時促進(jìn)社會和諧。十九大提出創(chuàng)新是發(fā)展的第一動力，重視基礎(chǔ)研究拓展國家重點項目，突出關(guān)鍵-技術(shù)創(chuàng)新、引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展，為建設(shè)科技強國物的質(zhì)量強國等，為社會發(fā)展提供有力支撐。新材料的研究在家電領(lǐng)域內(nèi)是比較新的課題，但是這一課題的研究已經(jīng)成為趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈換， 劉俊茹， 孫召英. 引入碳化鉭對鈦硅碳陶瓷材料制備和性能的影響[J]. 黑龍江科技信息， 2020， 000（003）：73-74.

[2]江雨航、宋瑤婷、王寶華. 多孔氮化硅陶瓷的研究進(jìn)展及應(yīng)用[J]. 江蘇陶瓷， 2020， 53;228（04）：35-37+41.

[3]郝巍， 趙曉峰， 倪娜，等. 聚合物前驅(qū)體硅基陶瓷的制備，性能及其高溫領(lǐng)域應(yīng)用的研究進(jìn)展[J]. 中原工學(xué)院學(xué)報， 2019， 030（001）：1-20.

作者簡介：

甘偉（1987年12月）;性別：男;民族：漢;籍貫：四川省鄰水縣;職務(wù)職稱：主管結(jié)構(gòu)工程師;學(xué)歷：本科;單位：杭州九陽小家電有限公司;研究方向：小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計

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