令人关注的工业电子陶瓷材料及其应用

李　婷

(湖北武汉风神化学品供应公司　武汉　430055)



令人关注的工业电子陶瓷材料及其应用

李婷

(湖北武汉风神化学品供应公司武汉430055)

摘要电子陶瓷是指在电子工业中能够利用电、磁性质，通过对表面、晶界和尺寸结构的精密控制而最终获得具有新功能的陶瓷。由于陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温等特征，使之成为新材料的发展重点，受到广泛关注。针对工业用电子陶瓷材料的性能特点，研究了工业用电子陶瓷材料的应用领域，分析了工业用电子陶瓷材料的分类，介绍了电子陶瓷产业加速研发新材料态势,同时指出了工业用电子陶瓷技术的发展趋势。

关键词电子陶瓷材料应用发展趋势

前言

材料是人类生产和生活的物质基础，是人类进步与人类文明的标志。随着空间技术、光电技术、红外技术、传感技术、能源技术等的出现、发展，要求材料必须具有耐高温、抗腐蚀、耐磨等优异的性能，才能在比较苛刻的环境中使用。

传统材料难以满足要求，开发和有效利用高性能材料已经成为材料科学发展的必然趋势。无机非金属材料是三大材料之一，而陶瓷材料是无机非金属材料的重要一员。由于陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温等特征，使之成为新材料的发展重点，受到广泛关注。

1工业用电子陶瓷材料的性能特点

在电子工业中能够利用电、磁性质的陶瓷，称为电子陶瓷。电子陶瓷是通过对表面、晶界和尺寸结构的精密控制而最终获得具有新功能的陶瓷。

电子陶瓷或称电子工业用陶瓷，它在化学成分、微观结构和机电性能上，均与一般的电力用陶瓷有着本质的区别。这些区别是电子工业对电子陶瓷所提出的一系列特殊技术要求而形成的，其中最重要的是必须具有高的机械强度，耐高温高湿，抗辐射，介质常数在很宽的范围内变化，介质损耗角正切值小，电容量温度系数可以调整(或电容量变化率可调整)；抗电强度和绝缘电阻值高，以及抗老化性能优异等。电子陶瓷是一类颇具灵性的材料，它们或能感知光线，或能区分气味，或能储存信息……。因此，它们具有多功能。它们在电、磁、声、光、热等方面具备的许多优异性能令其他材料难以企及，有的功能陶瓷材料还是一材多能，而这些性质的实现往往取决于其内部的电子状态或原子核结构，又称功能陶瓷。功能陶瓷材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、机械、化学或生物功能的介质材料。功能陶瓷对电、磁、光、热、化学、生物等现象或物理量有很强反应，或能使上述某些现象或量值发生相互转化的陶瓷材料。

对某些电介质施加机械力而引起它们内部正负电荷中心相对位移，产生极化，从而导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。在一定应力范围内，机械力与电荷呈线性可逆关系，这种现象称为压电效应或正压电效应。反之，如果把具有压电效应的介质置于外电场中，由于电场的作用会引起介质内部正负电荷中心位移，而这一位移又使介质发生形变。在一定电场强度范围内，电场强度与形变呈线性可逆关系，这种效应称为逆压电效应。

通过配料混合，高温烧结，粉粒之间发生固相反应后无规则集合而成的具有压电性的多晶体称为压电陶瓷。它具有压电效应；未经过极化处理的压电陶瓷的自发极化随机取向，故没有压电性。它存在的自发极化电畴在高压直流电场下，依外电场方向择优取向重新排列并在撤消外电场后陶瓷体仍保留着一定的总体剩余极化，故使陶瓷体有了压电性，成为压电陶瓷。由于温度的变化，热释电晶体和压电陶瓷等会出现结构上的电荷中心相对位移，使它们的自发极化强度发生变化，从而在它们的两端产生异号的束缚电荷，这种现象称为热释电效应。具有这种性质的材料称为热释电体。压电陶瓷属于热释电体。若不考虑温度的不均匀性，热释电体一般具有一级和二级热释电效应。其中二级热释电效应是由于温度变化引起材料形变，再由压电效应产生电荷的二级效应。一般情况下，若温度变化率相同，升降温过程中产生的热释电电荷大小相等，但符号相反。压电陶瓷通常由几种氧化物或碳酸盐在烧结过程中发生固相反应而形成，其制造工艺与普通的电子陶瓷相似，烧结出来的陶瓷体是多晶体，其自发极化是紊乱取向的，主要成分是铁电体，因此称为铁电陶瓷，但没有压电性能。对这样的陶瓷体施加强的直流电场进行极化处理，原来混乱取向的自发极化就沿电场方向择优取向。去除电场后，陶瓷体仍保留着一定的总体剩余极化，遂使陶瓷体有了压电性能。与压电单晶材料相比，压电陶瓷的特点是制造容易，可做成各种形状；可任意选择极化轴方向；易于改变瓷料的组分而得到具有各种性能的瓷料，其成本低，适于大量生产。

2工业用电子陶瓷材料的应用领域

电子陶瓷广泛用于制作电子功能的元件，多数以氧化物为主成分的烧结体材料。电子陶瓷的制造工艺与传统的陶瓷工艺大致相同。利用陶瓷材料的高频或超高频和低频电气物理特性可制作各种不同形状的固定零件、陶瓷电容器、电真空陶瓷零件、碳膜电阻基体等。

信息化是21世纪重要的时代特征,信息功能陶瓷材料已经成为现代电子信息技术的重要基石,在能源、家用电器、汽车等方面可以广泛应用,尤其在通信、广播、电视、雷达、仪器仪表等电子设备中是不可缺少的组成部分；另外,随着激光、计算、集成、光学等新技术的发展,电子陶瓷的用途日益扩大。信息功能陶瓷以其高性能和应用的广泛性,日益成为许多新型电子元器件的重要关键基础材料,在国民经济和国防建设中占有十分重要的战略地位,目前应用最广的是电子信息领域。随着电子信息产品进一步向小型化、集成化、宽带化的方向发展，信息功能陶瓷的细晶化、电磁特性的高频化、低温共烧陶瓷技术等将成为发展新一代片式电子元器件的关键技术，导致一系列新型电子元件和模块的出现。信息功能陶瓷作为一大类对电、磁、光、声、热、力等信息具有检测、转换、存储、耦合和传输等功能的介质材料，广泛应用于电子信息、集成电路、计算机、自动控制、航空航天、海洋超声、通信技术、汽车和能源等近代高新技术领域。时下，压电陶瓷产品门类齐全，不仅广泛应用于军事和工业领域，还渗透到了人们日常生活的每个角落，其应用领域主要涉及以下方面：

近几年发展较快的有陶瓷谐振器、陶瓷滤波器，还有调谐音叉滤波器、机械滤波器、陶瓷鉴频器、陷波器和延迟线。其中陶瓷谐振器、陶瓷滤波器产量已经占我国压电陶瓷产品的65%以上，相当引人注目。特别是陶瓷谐振器具有高稳定、无需调节、尺寸小和成本低等特点。典型的应用有：电视机、摄录像机、计算机、CD-ROM驱动器、汽车电器、VCD、电话机、复印机、语音合成器、遥控器和玩具等。压电超声换能器是发射和接收超声波的声学器件，在水和空气介质中广泛应用。其在水声通信中起雷达的作用，被称为声呐，是各类舰船必不可少的重要传感器。在工业中，超声换能器已被用于超声清洗、超声精密加工、超声加湿、超声乳化、超声种子处理、超声探伤和超声诊断等。当今，压电超声换能器的另一广泛应用领域是遥测、遥控系统和报警系统。压电发声器的典型产品是压电蜂鸣器和压电送、受话器、手表、计算器、电子闹钟、小型警铃以及电话、手机的振铃。计测和控制用压电器件主要有压力、加速度、角速度传感器以及超声测深、超声测厚、超声测流速、超声诊断等。我国目前几乎所有煤气灶、浴室煤气锅炉、煤气房间加热器、煤气热水器和香烟打火机都用压电点火器。压电变压器具有结构简单、尺寸小、变压比高、机电转换效率高、无电磁干扰和安全等优点，故用于静电除烟器、负离子发生器、静电涂覆设备、静电复印机、电场治疗仪和液晶背光源等。

近些年来，集计算机、通信等电子于一体的数字3C产品近年来得到了快速发展，3C融合产品已成为今后重要的发展方向。据预测，3C融合将创造出一个高达4 000亿美元的产业。3C产业的高速发展，极大地推动着电子基础产品和元器件的同步协调发展，也对电子元器件的基础材料——信息功能陶瓷提出了严峻的挑战，同时也提供了良好的发展机遇。

我国的电子信息产业，特别是一些附加价值高、技术含量高的新型电子信息产品和一些基础电子产品的生产水平与发达国家相比仍存在很大差距，不少高端产品在相当大的程度上被外资企业所控制。国外大公司如村田、松下、京都陶瓷、摩托罗拉等近年来长驱直入中国市场，目前已占据了国内片式元器件特别是高档片式元器件市场相当大的份额。我国信息产业正面临着产品升级换代的机遇和挑战。随着电子信息技术的高速发展，以信息技术为应用领域的功能陶瓷成为新材料研究中十分活跃的领域。而其应用领域正在从传统的消费类电子产品转向数字化的信息产品，包括通信设备、计算机和数字化音视频设备等。数字技术对陶瓷元器件提出了一系列特殊的要求。为了满足这些要求，世界各国的大学、研究机构和企业都在新材料、新工艺、新产品方面投入巨资进行研究开发。目前最常用的压电陶瓷有钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅、三元系压电陶瓷、透明铁电陶瓷以及铌酸盐系陶瓷等。压电陶瓷主要用于制造超声、水声、电声换能器，陶瓷滤波器，陶瓷变压器以及点火、引爆装置。此外，还可用压电陶瓷制作表面波器件、电光器件和热释电探测器等。电子陶瓷材料的发展，同物理化学、应用物理学、硅酸盐物理化学、固体物理学、光学、电学、声学、无线电电子学等的发展密切相关，它们相互促进，从而在电子技术的飞跃发展中，使电子陶瓷也相应地取得了很大进展。

3工业用电子陶瓷材料的分类

电子陶瓷按功能和用途可以分为：绝缘装置瓷、电容器瓷、铁电陶瓷、半导体陶瓷和离子陶瓷。绝缘装置瓷简称装置瓷，具有优良的电绝缘性能，用作电子设备和器件中的结构件、基片和外壳等的电子陶瓷。电子陶瓷按特性可分为：高频和超高频绝缘陶瓷、高频高介陶瓷、压电陶瓷、半导体陶瓷、光电陶瓷、电阻陶瓷等。按应用范围可分为：固定用陶瓷、电真空陶瓷、电容器陶瓷和电阻陶瓷。按微观结构可分为：多晶、单晶、多晶与玻璃相、单晶与玻璃相。

陶瓷基片材料在电子陶瓷中，绝缘体占有最重要位置。特别是高级集成电路用绝缘基片或封装材料，可以采用尺寸精度为微米或微米以下的高纯度致密氧化铝烧结体。高纯度致密氧化铝具有金属材料所不具备的绝缘性和高分子材料所不具备的导热性。

压电陶瓷由于是多晶材料，所以使用频率受到限制。压电元件可使电信号和机械信号相互转换。一定形状的压电陶瓷元件主要由PbTiO3-PbZrO3系烧结而制成，即使是烧结体，通过极化也可获得单晶所具有的压电性。压电元件主要应用于火花塞和谐振器。谐振器起选择性通过特定频率电波滤器的作用，是电视(TV)、无线电等调谐电路不可缺少的元件。

铁电陶瓷是以铁电性晶体为主晶相的电子陶瓷。已发现的铁电晶体不下千种，但作为铁电陶瓷主晶相的主要有钙钛矿或准钙钛矿型的铁电晶体或固溶体。在一定的温度范围内晶体中存在着可随外加电场而转变方向的自发极化，这就是晶体的铁电性。当温度超过某一临界值——居里温度Tc时，其极化强度下降为零，晶体即失去铁电性，而成为一般的顺电晶体；与此同时，晶体发生铁电相到顺电相的相变。铁电体的极化强度还随电场而剧烈变化。

铁电陶瓷功能多、用途广，利用其压电特性可以制成压电器件，这是铁电陶瓷的主要应用，因而常把铁电陶瓷称为压电陶瓷。利用铁电陶瓷的热释电特性可以制成红外探测器件，在测温、控温、遥测、遥感以至生物、医学等领域均有重要应用价值。典型的热释电陶瓷有钛酸铅(PbTiO3)等。利用透明铁电陶瓷PLZT的强电光效应，可以制成激光调制器、光电显示器、光信息存储器、光开关、光电传感器、图像存储和显示器，以及激光等新型器件。

在陶瓷中半导体是很多的，除了元素半导体和化合物半导体外，很多种金属的氧化物也具有半导体性质，甚至还有有机高分子的半导体。而半导体陶瓷则是指采用陶瓷工艺成形的多晶陶瓷材料，它与单晶半导体不同，存在大量晶界，晶粒的半导体化也是在烧成工艺过程中完成的，因此有丰富的材料微结构状态和多样的工艺条件，可以非常敏感地影响材料的性能，这为开辟陶瓷敏感材料的新领域提供了广阔的天地。电阻随温度的变化而变化的性质，可用于非线性电阻。负温度系数非线性电阻随温度上升而电阻降低，具有一般的半导体特性。铁系金属的氧化物陶瓷，因为具有化学的和热的稳定性，所以可用于非线性电阻，在很宽的范围内控制温度。与此相反，称为正温度系数热敏电阻(PTC热敏电阻)的元件，用的是半导体化的BaTiO3陶瓷。这种陶瓷因为在相变温度下电阻急剧增大，如果作为电阻加热元件而应用，则可在相变温度附近自动控温，是很方便的。除了半导体晶界层陶瓷电容器外，目前已出现的敏感材料的功能有热敏、电压敏、光敏、气敏、湿敏等，其中下列几种材料特别重要：

1)正温度系数热敏电阻材料(PTC)。这种材料的电阻和温度关系，在低于居里温度时呈现低阻抗，高于这一温度时则呈现高阻抗，电阻变化是在居里温度附近以陡变的方式实现的，组织变化的幅度可高达100～105倍。利用这种特性可以作为自控型发热元件，还可用作对特定温度敏感的元件，以及延时开关、过流保护、测温等方面的元件，因此PTC陶瓷应用领域十分广阔。PTC热敏陶瓷材料目前主要是钛酸钡，它的居里温度为120 ℃，通过添加锶、铅、锡、锆等氧化物可以大幅度改变其居里温度。

2)负温度系数电阻器材料。除了PTC热敏电阻器外，另一类半导体热敏陶瓷就是负温度系数(NTC)热敏陶瓷电阻器，它的电阻对数值随温度升高而几乎呈线形降低。这类材料有锰、铜、铁、钴等金属的复杂氧化物组成，由于组织易于控制，随温度变化大，精度高，价格低，所以NTC热敏电阻器在民用电器、汽车、通讯等设备上用得较多。

3)湿敏陶瓷由金属氧化物组成，如SnO2、ZrO2基等。曾有人开发出使用钙钛矿型的陶瓷系列湿度传感器。该系列中的某一组成表现出很强的湿敏效应。湿敏的原理是基于半导体氧化物吸附水分后改变了表面导电性或电容性。湿度传感器在电子、食品、纺织工业及各种空调设备、集成电路内非破坏性湿度检测等场合应用十分广泛。

4)压敏陶瓷是一类应用极为广泛的敏感材料。利用材料的电流-电压非线性特性，可用于制成电压敏感器件，它的阻值不是恒定值，而是随电压增高到一定值时下降，所以也成为变阻器。这一特性特别适用于电子电路、电力系统及家电产品中的过压保护，发展前景很好。目前，氧化锌-氧化铋系材料的应用最为普遍。半导体陶瓷对环境气氛往往具有选择性的敏感特性。如氧化锡、氧化锌、氧化钛材料体系是若干碳氢化合物敏感元件，氧化锆系材料是测氧分压最常用的敏感材料。其共同特征是通过有选择地吸附气体，使半导体的表面能态发生改变，从而引起电阻率的变化，确定某种未知气体及其浓度范围。

4电子陶瓷产业加速研发新材料

由于功能陶瓷材料近年来强大的市场需求和战略地位，世界各国对功能陶瓷的研究与开发都给予了足够的重视。美国、日本和西欧一些国家都将功能陶瓷作为关键技术，投入大量经费进行研究和开发。从总体上看，美、日在功能陶瓷的研究方面居领先地位。功能陶瓷电子元件发展的重要趋势是小型化、微型化、片式化、模块化和集成化。这些趋势向陶瓷材料科学和技术提出了一系列挑战。因此，围绕上述应用目标开展的功能陶瓷材料的研究及产业化目前十分活跃。早在20世纪80年代，人们就开始探索无源元件的集成化问题。但直到世纪之交，由于低温共烧陶瓷等技术的突破才使无源集成技术进入了实用化和产业化阶段，并成为备受关注的技术制高点。

我国的功能陶瓷材料及片式元器件产业化的总体水平落后于美日两国，与一些欧洲国家相近。但在某些具体材料研究方面(如无源电子元件用低烧功能陶瓷材料、高性能细晶铁电陶瓷材料等)，我国科学家的研究成果已处于国际领先水平。但在实际应用、生产水平、工业化程度以及市场份额上与欧、美、日等发达国家仍然有相当大的差距。

最近几年在科技人员和企业的共同努力下，特别是在国家的重点扶持下，再加上外来资金的引入，中国功能陶瓷的基础研究得到加强，企业结构得到调整，企业规模不断扩大，从而使得中国的电子陶瓷市场不断发展壮大。目前，我国已经在功能陶瓷材料领域聚集了雄厚的队伍和积累，处于厚积薄发的阶段，产业发展势头很猛。在电子陶瓷及其片式电容、电感器、电阻器件、陶瓷基板、光导纤维及其陶瓷光线连接器、高温超导陶瓷纤维等应用技术和产业化方面进展都非常顺利。现在，我国已经能够生产大多数的电子陶瓷，像IC基板、瓷介电容、电阻、电感、磁性材料、蜂鸣器、滤波器等压电陶瓷无线电频率元件已能大量生产，并且还占有一定的国际市场。但大部分产品的利润并不很高，产品的技术含量和附加值都相对较低，而且目前世界上最先进的超高利润的电子陶瓷产品我们没有能够占领市场，许多电子整机中的电子陶瓷元件仍需大量进口，如手机中使用的片式压电陶瓷滤波器等，国内市场很大，但全靠进口。因此，提升产品的技术含量和附加值，加大产品的利润率是电子陶瓷发展的关键和目标。只有在这些方面做得好的企业，才有可能在将来的电子陶瓷市场中独领风骚。

功能陶瓷在小型化和便携式电子产品中占有十分重要的地位，随着世界范围经济结构的调整和转移，我国的功能陶瓷材料和元件的市场正在迅速增长。发达国家电子整机生产逐渐向中国转移，为我国功能陶瓷材料和相关电子元件产业的发展提供了前所未有的发展机遇。世界各国元器件生产企业都在电子陶瓷及其元器件的新产品、新技术、新工艺、新材料、新设备方面投入巨资进行研究开发。高投入的研发使得电子陶瓷及元器件成为一个创新活跃、竞争激烈的领域，每年都有大量新型功能陶瓷材料及元器件问世。把握机遇，发展优势，提高我国信息功能陶瓷的产业技术水平和自主创新能力，对发展我国电子信息产业等许多高科技产业具有重要的战略意义。

5工业用电子陶瓷技术发展趋势

电子陶瓷材料的发展，同物理化学、应用物理学、硅酸盐物理化学、固体物理学、光学、电学、声学、无线电电子学等的发展密切相关，它们相互促进，从而在电子技术的飞速发展中，使电子陶瓷也相应地取得了很大进展。电子陶瓷元器件及相关材料的发展趋势表现在以下方面：

1)电子陶瓷元器小型化与微型化。随着移动通信和卫星通信的迅速发展，对器件小型化、微型化的要求越来越迫切，而电子元器件特别是大量使用的以电子陶瓷材料为基础的各类无源元器件，是实现整机小型化、微型化的主要瓶颈。因此，小型化、微型化是目前元器件研究开发的一个重要目标，市场需求也非常旺盛，表现出强劲的增长态势。从技术方面看，MLCC正向着微型化、介质薄层化、大容量、高可靠和电极贱金属化(低成本)的方向发展。其他功能陶瓷元器件也正向着片式化和微型化方向发展，如多层压电陶瓷变压器、片式电感类器件、片式压敏电阻、片式多层热敏电阻等，这些片式化功能陶瓷元器件占据了当前电子陶瓷无源元器件的主要市场。

2)集成化与模块化。当前,手机和笔记本电脑进一步向便捷式、多功能化、全数字化和高集成化及低成本方向发展,极大地推动了电子元器件的片式化、小型化和低成本及器件组合化、功能集成化的发展进程。以手机为例,目前每个手机中有250～300个无源电子元件,因此无源电子元件的小型化对手机产品的轻便化起决定性作用，这一需求极大地推动了无源电子陶瓷片式元件的小型化、集成化进程。为减小整机的尺寸，采用多元复合、集成化无源元件，提高安装密度，将是一种最有效的途径。因此，多层复合功能陶瓷及元器件正由分离式元件向复合化多元组件发展，并最终向无源器件的集成化趋势发展。集成化功能陶瓷元器件是以低温共烧陶瓷(LTCC)为平台，采用多层陶瓷技术将电容、电感和电阻材料嵌入集成在低温共烧陶瓷基板中，形成无源集成陶瓷器件。目前,基于LTCC技术的功能陶瓷集成器件已开始应用于移动通信终端设备中，如片式多层LC滤波器、片式微带滤波器、多层天线等已开始在手机中获得应用，而一些功能集成模块如收发前端模块、功率模块和蓝牙模块等也已开发成功，并已在3G手机中得到推广应用。电子信息技术的集成化，微型化和智能化，推动电子元器件在组装和运用方式上产生了新的变化，即插装向表面组装、模拟化向数字化、固定式向移动式、分离式向集成化转变。因此,功能陶瓷元器件的多层化、多层元件片式化、片式元件集成化和多功能化成为发展的主流。片式电容、片式电感和片式电阻是应用最为广泛的三大无源元件，已经发展成为规模化的产业群。其他功能各异的片式电子元件如片式驱动器、片式变压群、片式天线、片式传感器及片式换能器等发展也十分迅速。

3)高频化与频率系列化。移动通信和远距离通信技术的快速发展，对微波陶瓷介质材料及其微波谐振器，微波滤波器、微波电容器等提出了广阔的市场需求。高频化是数字3C产品发展的必然趋势。以模拟信号为主要特征的第一代移动通信所用的频段在800～900 MHz之间，以数字信号为主要特征的第二代移动通信所用的频段则在900 MHz和1.8 GHz左右，目前正在研究的第三代移动通信系统的频率则在2 GHz左右。压电陶瓷在超声和水声换能器、滤波器和点火器等领域已获得广泛应用，随着自动控制、机器人、空间技术、纳米测量和控制技术的发展需求，压电陶瓷微驱动器和超声微马达应运而生，与传统的电磁马达相比，它具有低转速、大力矩、高分辨、快响应、抗磁干扰等诸多优点。

对各类电子元器件中的陶瓷材料来说，如何适应高的工作频率是一个严峻挑战。因此，寻找具有良好高频特性以及系列化工作频率的功能陶瓷材料，是目前新型电子元器件领域的研究热点，微波介质陶瓷材料及新型微波器件是其中重要的研究课题。微波介质陶瓷指适合于微波应用的低损耗、温度稳定的电介质陶瓷材料，广泛应用于微波谐振器、滤波器、移相器、微波电容器以及微波基板等，是移动通信、卫星通信、全球卫星定位系统(GPS)、蓝牙技术以及无线局域网(WLAN)等现代微波通信技术的关键材料。自上世纪80年代初微波介质谐振器的实用化实现突破以来，已研究开发出了多种实用化微波介质陶瓷材料，从而大大促进了现代通信技术的发展与普及。寻求高介电常数、高品质因数、低频率温度系数仍然是当前微波介质陶瓷材料研究的重点。为适应通信终端设备小型化和便携化的发展需求，发展新型片式化微波器件，如片式滤波器、片式谐振器、片式天线等，已引起业界的广泛关注。

4)无铅化与环境协调性。压电陶瓷均含有大量的铅，制造过程会导致环境污染，为了减少污染，国内外科研人员开展了无铅系压电陶瓷的研究，与含铅系压电陶瓷材料相比、无铅系压电陶瓷的性能明显不同于含铅压电陶瓷，如无铅系压电陶瓷的居里点约高出200～300 ℃,介电常数仅为140～150,机械品质因数高达4 000～7 000。但无铅压电陶瓷的机电耦合系数等性能远不如含铅陶瓷,制造工艺难以控制,故无铅压电陶瓷仅在一些特定领域应用。随着环境保护和人类社会可持续发展的需求，研发新型环境友好型的铁电压电陶瓷已成为发达国家致力研发的热点材料之一。2001年欧州议会通过了关于“电器和电子设备中限制有害物质”的法令，并定于2008年实施，其中被限制使用的物质就包括含铅的压电器件。作为重要的功能材料，压电陶瓷在电子材料领域占据相当大的比例。近几年来，压电陶瓷在全球每年的销售量按15%左右的速度增长。目前所用的压电陶瓷材料大多是基于锆钛酸铅的含铅材料体系，发展非铅系的环境协调性的压电铁电陶瓷是一项紧迫且具有重大实用意义的课题。

近年来，由于便携式、小型化、薄型化电子设备的发展，多层压电陶瓷变压器在液晶显示背光电源应用等方面显示其独特的优势，与线绕变压器相比，它具有结构简单、功率密度高、高升压比、小体积、短路时自动截止而不烧毁等特点，已成为压电陶瓷新的应用领域而备受关注。半导体敏感陶瓷作为热敏、压敏、气敏等传感器的重要材料持续发展，铁电压电陶瓷厚膜与薄膜材料在微电子机械和铁电存储器中的应用一直引人注目，压电微泵、微加速度计、微红外阵列探测器、微相声器、微开关以及薄膜微马达等是压电与微电子，铁电与半导体集成的典型应用，发展潜力巨大。

6结语

面向21世纪我国信息产业的高速发展，为建立具有自主知识产权的新型工业技术产业体系，必须大力加强信息功能陶瓷及元器件的创新性研究和开发工作，整体提升我国材料产业的技术创新能力和国际竞争力。从材料角度而言，实现小型化、微型化的根本在于提高陶瓷材料的性能和发展陶瓷纳米晶技术和相关工艺，因此，发展高性能功能陶瓷材料及其先进制备技术是功能陶瓷的重要研究课题。实现陶瓷集成的关键在于发展性能优异的低温共烧陶瓷材料以及先进的异质材料共烧技术，这已成为当前信息功能陶瓷领域重要的研究方向。

参考文献

1曲远方.功能陶瓷及应用.北京:化学工业出版社,2008

2曲远方.功能陶瓷材料.北京:化学工业出版社,2004

3王永龄.功能陶瓷性能与应用.北京:科学出版社,2003

4曾令可,王慧,罗民华,等.多孔功能陶瓷制备与应用.北京:化学工业出版社,2006

抛光砖渗花墨水数字印花解决方案推出

全球领先的工业喷印技术专业制造商英国赛尔公司，新近与广东道氏技术股份有限公司合作，针对中国抛光砖市场推出了数字陶瓷印花解决方案。两家公司一直在为应用赛尔Xaar 1002 GS40和GS12喷印头，共同努力优化道氏公司的可溶盐陶瓷渗花墨水产品，并确认这些印墨已获核准。瓷砖生产厂家由此可以利用数字印花及赛尔的领先技术，来为诸如购物中心和政府建筑等人员集中繁忙场所的瓷砖装饰，生产高光泽抛光瓷砖。

尽管大多数瓷砖生产厂家都已采用数字印花技术，但那些使用于人员行走踩踏较多的购物中心和政府建筑等公共场所高耐磨瓷砖的生产厂家，还没有从赛尔的许多数字技术中获益。与目前应用在数字瓷砖印花、主要置留在瓷砖表面的碳氢墨水不同，新型可溶盐陶瓷渗花墨水会渗透到瓷砖体内，瓷砖也就可以反复多次地抛光，从而适合使用在人员行走踩踏众多的公共场所。

赛尔与道氏的最新合作研发是针对客户需求而进行的。结合应用Xaar 1002 GS40或GS12喷印头与道氏可溶盐陶瓷渗花墨水，高光泽抛光瓷砖生产厂家就具备了降低生产成本和浪费，减少在制品、成品库存的有利条件，并能改善对客户需求及设计变化的应对举措。而且，生产更高质量的瓷砖，提供更逼真的大理石及其他自然材质效果的产品，都将成为可能。此外，无需上釉也是一个额外的益处。

对赛尔来说，与道氏的合作是一个令人兴奋的举动。道氏技术是一家致力于研发的实力企业，特别注重研究、开发和生产新型无机非金属上釉材料，包括釉料、色料、陶瓷墨水和添加材料。

道氏可溶盐陶瓷渗花墨水现已被核准应用于赛尔Xaar 1002 GS40和GS12喷印头。这二种喷印头能够按可溶盐渗透技术要求进行大墨量喷印。“我们的喷印头在这方面是领先的”，赛尔亚太总经理Bob Bobertz介绍说，“Xaar 1002 GS40和GS12喷印头是理想的选择，因为它们是设计用来为生产这种高光泽抛光瓷砖所需大墨量提供喷射覆盖的。另外，赛尔喷印头内部独特的‘真正内循环专利技术(TF Technology)’，在可靠性方面无与伦比，对于所有陶瓷瓷砖生产应用来说都是必不可少的”。

Concern Industrial Electronic Ceramic Materials and Their Application

Li Ting

(Wuhan Fengshen Chemical Supply Company,Wuhan,430055)

Abstract:Electronic ceramics in the electronics industry to take advantage of electricity, magnetic properties, through the surface, grain boundaries and precise control of size structure of the eventual ceramic with new features. Since ceramic materials have high strength, high hardness, corrosion resistance, high temperature and other characteristics, making the development of new materials center, attracted widespread attention. Electronic ceramic materials for industrial use performance characteristics of electronic ceramic materials for industrial applications, analysis of electronic ceramic materials for industrial use classification, introduced the electronic ceramics industry trend to accelerate development of new materials, noting that the electronic ceramics industry trends.

Key words:Electronic ceramic; Materials application; Development trends

中图分类号：TQ174.75+6

文献标识码：B

文章编号：1002-2872(2016)01-0020-07