特種陶瓷作為一種新材料，近十幾年來得到了迅速的發(fā)展，現代科學技術和社會生產力的發(fā)展，迫切要求研制與發(fā)展高溫、高強、高韌、耐磨并具有特殊性能的新材料，使得特種陶瓷在高技術、新技術領域中的地位日趨重要。日前，記者一行人懷揣著關于特種陶瓷發(fā)展狀況的一些問題，來到華南理工大學拜訪饒教授。

　　現狀：三大瓶頸制約特種陶瓷發(fā)展

　　饒教授介紹，目前在中國，生產特種陶瓷的企業(yè)比較多，分布散，不像建陶企業(yè)集中度那么高，特陶沒有形成一個個生產基地。雖然如此，我國對特種陶瓷的需求仍然比較大，其主要應用于現代冶金、機械工程、信息技術、航天航空、動力工程、核能技術、生物醫(yī)學、環(huán)境保護、軍事工程等技術領域，這就要求材料有更長的工作壽命，更高的使用溫度，更能承受各種殘酷的環(huán)境。

　　然而，當前國內特種陶瓷遇到了一些發(fā)展上的瓶頸，一是原料，饒教授告訴記者，目前各種高端原料都在日本，特種陶瓷的原料不像建筑陶瓷那樣，在周邊地區(qū)就可以采集，特種陶瓷對于原料的純度和燒結活性要求高，因為這會影響特陶質量的穩(wěn)定性；另一個發(fā)展瓶頸是技術，原料可以依靠國外進口，但最主要的還是技術，我國的特陶生產技術水平及總體實力與美國、日本相比，差距比較大，特別在實際應用、生產水平和工業(yè)化程度上仍然與發(fā)達國家相差甚遠；還有一個發(fā)展瓶頸是設備問題，氧化物陶瓷對燒結設備的要求不是很高，但非氧化物如碳化物、硼化物、硅化物等材料對燒結設備要求很高，使用的設備大都依靠國外進口，而且燒結設備非常昂貴。饒教授補充道，國產設備一直都在發(fā)展之中，但是高端設備只能從國外進口。

　　“我給你看樣東西，你就知道我們和國外的技術水平相差有多少。”說完，饒教授便從書柜里拿出一個“寶盒”，里面裝著各類特陶樣板，他在其中挑出一塊氧化鋁小圓板向記者介紹，“不要小看這塊氧化鋁，這是我1998年剛到日本的時候，我的日本老板告訴我，現在日本有家公司生產的氧化鋁粉的純度可高達99.99%，但燒結溫度只需1300℃。當時我感到十分驚訝！隨后幾天就用該氧化鋁粉壓制和燒結了幾個小圓板，燒結性能果然如此。一般來說，氧化鋁純度越高，燒結溫度就越高，而我國生產的氧化鋁純度僅為99.5%，但燒結溫度還需要1600~1700℃。與此同時，該日本氧化鋁，其抗彎強度、斷裂韌性、維氏硬度、沖蝕磨損率均比國產氧化鋁的要好得多。目前世界上能生產出這樣的氧化鋁粉的企業(yè)，就只有日本這一家公司。”

　　目前，由于國家陸續(xù)出臺促進產業(yè)轉型升級的政策，一些財力雄厚的建陶企業(yè)也產生向特種陶瓷這些新材料轉型的想法，饒教授表示：“這些企業(yè)并不缺錢，但如果要將特種陶瓷產業(yè)化，我們的技術力量還是比較薄弱，特種陶瓷不像建筑陶瓷一樣，買了設備也就有了技術，特種陶瓷對技術要求比較高，像金剛的輥棒，從80年代開始，經過這么多年的研發(fā)，才做到如今的‘世界老大’。”這也說明，特種陶瓷與建筑陶瓷、日用陶瓷不同的是，其進入門檻高，體現在技術要求高、資金需求多，與此同時，它的附加值也會比較高。

　　前景：克服陶瓷脆性，擴大特陶應用范圍

　　雖然特種陶瓷有高彈性模量、高硬度、高強度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等優(yōu)點，但其斷裂韌性低，屬于脆性材料，所以特種陶瓷在應用上的主要障礙是脆性、可靠性和加工成本。

　　饒教授解釋，脆性是陶瓷的特征，也是陶瓷的致命弱點，它間接地反映在陶瓷較低的抗機械沖擊強度和較差的抗溫度驟變性，直觀地表現在一旦受到臨界的外加負荷，陶瓷的斷裂則具有爆發(fā)性的特征和災難性的后果。而斷裂韌性是衡量材料脆性的指標，是材料固有的性能，是材料阻止宏觀裂紋失穩(wěn)擴展能力的度量。

　　“作為最常用的工程材料之一的氧化鋁陶瓷，其斷裂韌性只有一般的鑄鐵材料的1/6左右，抗彎強度也僅僅為350MPa左右，因此，克服陶瓷材料的脆性，提高陶瓷材料的強度，達到材料的強化和韌化是進一步擴大其應用范圍的關鍵。”

　　那么如何克服陶瓷材料斷裂韌性低這一固有的性能呢？饒教授介紹：“目前可以通過氧化鋯相變增韌、纖維（或晶須）增強增韌、第二相顆粒彌散強化等途徑來增韌和強化陶瓷，像日本Tosho公司的氧化鋯復合氧化鋁陶瓷，其抗彎強度可達2500MPa。”與此同時，饒教授還向我們展示了一塊集金屬、高分子、陶瓷三大材料于一身的多層復合材料，“多層復合材料汲取了各種材料的優(yōu)點，即陶瓷的耐磨、耐高溫、高分子較好的彈塑性和金屬良好的韌性，這也使得該材料在更高、更嚴酷的環(huán)境下仍可保持優(yōu)良的綜合性能。然而，這塊多層復合材料并沒有根本解決陶瓷的脆性，只可以說，這塊復合材料的斷裂韌性和斷裂功比較高。”

　　饒教授認為，現在不管是建筑陶瓷還是日用陶瓷，都已經達到一種飽和的狀態(tài)，一些建陶企業(yè)想要加快轉型升級，考慮進軍特種陶瓷領域，但由于國內特種陶瓷的技術仍有待加強，這類企業(yè)如果想成功轉型，可通過加強產學研合作來實現。“國內高校與國外高校的特陶研究水平差距并不大，而且很多產學研項目都得到了國家的大力支持，尤其資金方面的支持力度比較大。”

　　每當談到我國特種陶瓷與國外水平上的差距，饒教授總有一股緊迫感，他認為，特種陶瓷目前還存在成本高的現狀，力學性能、可靠性和穩(wěn)定性還需要進一步改善等問題，這也是制約特種陶瓷大規(guī)模產業(yè)化的重要瓶頸，高性能、低成本、高可靠性陶瓷材料的設計和制備方法的研究顯得尤為重要，任重道遠。