3D打印用常用的材料是什么？
我看大多是15年回答的，我细分点分类吧一、目前在材料方面的工作主要是：1.开发满足不同用途要求的多品种三维打印材料，如直接成型金属件的三维打印材料和医用的、具有活性的三维打印材料等。2.建立材料的性能数据库，开发性能更加优越、无污染的三维打印材料。3.利用计算机对材料的成型过程和成型性能进行模拟、分析。二、三维打印材料的分类1.SL工艺成型材料：光敏树脂复合材料2.SLS工艺成型材料：高分子粉末材料、石蜡粉末材料、陶瓷粉末材料、覆膜砂粉材料、塑料粉末材料、金属粉末材料。3.LOM工艺成型材料：陶瓷、纸材4.FDM工艺材料：熔丝线材、FDM陶瓷材料、木塑复合材料、FDM支撑材料5.3DP工艺材料：塑料材料、金属材料、陶瓷材料三、如何挑选材料？怎么选择适合自己的模型，通常会有下面几个方面的考虑：成本，外观，细节，力学性能，机械性能，化学稳固性，以及特殊应用环境等因素。尽管有种种因素，不过基于模型的制作目的，大致可分为两类：外观验证模型和结构验证模型。外观验证模型：由工程师设计制作用于验证产品外观的手板模型或直接使用且对外观要求高的模型。外观验证模型是可视的、可触摸的，它可以很直观的以实物的形式把设计师的创意反映出来，避免了“画出来好看而做出来不好看” 的弊端。外观验证模型制作在新品开发，产品外形推敲的过程中是必不可少的。基于外观验证模型的需求，优先建议选用光敏树脂类3D打印（包括高精高韧ABS和透明PC材料）；结构验证模型：在产品设计过程中从设计方案到量产，一般需要制作模具。模具制造的费用很高，比较大的模具价值数十万乃至几百万，如果在开模的过程中发现结构不合理或其他问题，其损失可想而知。因此，制作结构验证模型能避免这种损失，降低开模风险。基于结构验证模型的需求，对精度和表面质量要求不高的，优先建议选择机械性能较好、价格低廉的材料，比方说PLA、ABS等材料。此外，还有部分特殊要求，例如对导电性有要求，则需要金属材料，或者要逆向制作一个精美的首饰，则建议使用石蜡。以上材料可能并不是很全面，大家可以去下面的网站看看，内容很详尽（）四、各工艺对材料的要求各种三维打印工艺对其成型材料的要求一般是能够快速、精确地成型，原型件具有一定的机械机能。
可以到创客联盟的网站上看的，对3D打印机还有打印产品服务都有详细的介绍的。而且每天还有最新的3D打印资讯更新的
工程塑料指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。
● PC材料，是真正的热塑性材料，具备工程塑料的所有特性。高强度，耐高温，抗冲击，抗弯曲，可以作为最终零部件使用,应用于交通工具及家电行业。
● PC-ISO材料，是一种通过医学卫生认证的热塑性材料，广泛应用于药品及医疗器械行业，可以用于手术模拟，颅骨修复，牙科等专业领域。
● PC-ABS材料，是一种应用最广泛的热塑性工程塑料,应用于汽车，家电及通信行业。光敏树脂即是UV树脂，由聚合物单体与预聚体组成，其中加有光(紫外光)引发剂(或称为光敏剂)。在一定波长的紫外光(250-300纳米)照射下立刻引起聚合反应完成固化。一般为液态，一般用于制作高强度、耐高温、防水等的材料。
● Somos 19120材料为粉红色材质，铸造专用材料。成型后直接代替精密铸造的蜡膜原型，避免开模具的风险，大大缩短周期。 拥有低留灰烬和高精度等特点。● Somos 11122材料为半透明材质，类ABS材料。抛光后能做到近似透明的艺术效果。此种材料广泛用于医学研究、工艺品制作和工业设计等行业。● Somos Next材料为白色材质，类PC新材料，材料韧性较好，精度和表面质量更佳，制作的部件拥有最先进的刚性和韧性结合。
另外3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料，可登陆叁迪网查看详细材料介绍:
桌面 3D 打印机使用的耗材，主要有 ABS (ABS 树脂，Acrylonitrile Butadiene Styrene)、PLA (聚乳酸，Poly Lactic Acid) 和 PVA (聚乙烯醇，Polyvinyl
alcohol) 三种。其中 ABS 最便宜，熔点在 215℃ 到 250 ℃ 间。PLA 则更为环保，熔点更低。由于桌面 3D
打印机受专利限制经常不得不采用开放式打印仓的设计，打印仓温度难以保证，所以更加适合使用 PLA。PVA 则经常被用来打印支撑部分。摘自：
一张图说明一张图说明
3d打印技术的兴起和发展，离不开3D打印材料的发展，不同的应用领域所用的耗材种类是不一样的，所以材料的丰富和发展程度决定着它是否能够普及使用。据了解，目前可用的3D打印材料种类已超过200种，但对应现实中纷繁复杂的产品还是远远不够的。如果把这些打印材料进行归类，可分为石化产品类、生物类产品、金属类产品、石灰混凝土产品等几大类，在业内比较常用的有以下几种：(1)ABS 塑料类ABS可以说是FDM最常用的打印材料，目前有多种颜色可以选择，是消费级3D打印机用户最喜爱的打印材料，比如打印玩具、创意家居饰件等。ABS材料通常是细丝盘装，通过3D打印喷嘴加热熔解打印。由于喷嘴喷出之后需要立即凝固，喷嘴加热的温度控制在ABS材料热熔点高出1°C到2°C，不同的ABS由于熔点不同，对于不能调节温度的喷嘴，是不能通配的。这也是为什么最好在原厂商购买打印材料的原因。(2)PLA塑料类PLA塑料熔丝可以说是另外一个非常常用的打印材料，尤其是对于消费级3D打印机来说， PLA可以降解，是一种环保的材料。PLA一般情况下不需要加热床，这一点不像ABS，所以PLA容易使用，而且更加适合低端的3D打印机。PLA有多重颜色可以选择而且还有半透明的红、兰、绿以及全透明的材料。和ABS同样的原因，PLA的通用性也有待提高。(3)亚力克 Acrylic类材料亚力克(有机玻璃)材料表面光洁度好，可以打印出透明和半透明的产品，目前利用亚力克材质，可以打出牙齿模型用于牙齿矫正的治疗。(4) 尼龙铝粉材料(Alumide)这种材料在尼龙的粉末中参杂了铝粉，利用SLS技术进行打印，其成品就有金属光泽，经常用于装饰品和首饰的创意产品的打印中。(5)陶瓷(Ceramic)陶瓷粉末采用SLS进行烧结，上釉陶瓷产品可以用来盛食物，很多人用陶瓷来打印个性化的杯子，当然3D打印并不能完成陶瓷的高温烧制，这道手续现在需要在打印完成之后进行高温烧制。(6) 树脂(Resin)树脂是SLA——Stereolithography光固化成型的重要原料，其变化种类很多，有透明的、半固体状的，可以制作中间设计过程模型，由于其成型精度比FDM高，可以作为生物模型或医用模型。(7)玻璃(Glass)真正的玻璃目前正在试验当中，玻璃粉末采用SLS技术进行打印，玻璃材质的变化种类就像树脂和聚丙乙烯一样多。(8)不锈钢(Stainless Steel)不锈钢坚硬，而且有很强的牢固度。不锈钢粉末采用SLS技术进行3D烧结，可以选用银色、古铜色以及白色的颜色。不锈钢可以制作模型、现代艺术品以及很多功能性和装饰性的用品。(9)其他金属——银、金和钛金属这些金属材料都是采用SLS的粉末烧结，金银可以打印饰品，而钛金属是高端3D打印机经常用的材料，用来打印航空飞行器上的构件。(10)彩色打印和其他材质彩色打印有两种情况，一种是两种或多种颜色的相同或不同的材料从各自的喷嘴中挤出，最常用的是消费级的FDM 双喷嘴的打印机，通过两种或多种材料的组合来形成有限的色彩组合。另外一种是采用喷墨打印机的原理，通过不同的染色剂的组合，和粘黏剂混合注入打印材料粉末中进行凝固，理论上这种技术可以打印出“真彩”的3D物品。打印材料通常选择为树脂、聚丙乙烯或ABS。
工业级的是 树脂, 尼龙等可以去打印
3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。3D打印所用的这些原材料都是专门针对3D打印设备和工艺而研发的，与普通的塑料、石膏、树脂等有所区别，其形态一般有粉末状、丝状、层片状、液体状等。通常，根据打印设备的类型及操作条件的不同，所使用的粉末状3D打印材料的粒径为1～100μｍ不等，而为了使粉末保持良好的流动性，一般要求粉末要具有高球形度。1.工程塑料
工程塑料指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。工程塑料是当前应用最广泛的一类3D打印材料，常见的有acrylonitrile butadiene styrene（ABS）类材料、 polycarbonate（PC）类材料、尼龙类材料等。ABS材料是fused deposition modeling（FDM，熔融沉积造型）快速成型工艺常用的热塑性工程塑料，具有强度高、韧性好、耐冲击等优点，正常变形温度超过90℃，可进行机械加工（钻孔、攻螺纹）、喷漆及电镀。ABS材料的颜色种类很多，如象牙白、白色、黑色、深灰、红色、蓝色、玫瑰红色等，在汽车、家电、电子消费品领域有广泛的应用。 PC材料是真正的热塑性材料，具备工程塑料的所有特性：高强度、耐高温、抗冲击、抗弯曲，可以作为最终零部件使用。使用PC材料制作的样件，可以直接装配使用，应用于交通工具及家电行业。PC材料的颜色比较单一，只有白色，但其强度比ABS材料高出60%左右，具备超强的工程材料属性，广泛应用于电子消费品、家电、汽车制造、航空航天、医疗器械等领域。尼龙玻纤是一种白色的粉末，与普通塑料相比，其拉伸强度、弯曲强度有所增强，热变形温度以及材料的模量有所提高，材料的收缩率减小，但表面变粗糙，冲击强度降低。材料热变形温度为110℃，主要应用于汽车、家电、电子消费品领域。PC-ABS材料是一种应用最广泛的热塑性工程塑料。PC-ABS具备了ABS的韧性和PC材料的高强度及耐热性，大多应用于汽车、家电及通信行业。使用该材料配合FORTUS设备制作的样件强度比传统的FDM 系统制作的部件强度高出60%左右，所以使用PC-ABS能打印出包括概念模型、功能原型、制造工具及最终零部件等热塑性部件。polycarbonate-iso（PC－ISO）材料是一种通过医学卫生认证的白色热塑性材料，具有很高的强度，广泛应用于药品及医疗器械行业，用于手术模拟、颅骨修复、牙科等专业领域。同时，因为具备PC的所有性能，也可以用于食品及药品包装行业，做出的样件可以作为概念模型、功能原型、制造工具及最终零部件使用。
POLYSULFONE（PSU）类材料是一种琥珀色的材料，热变形温度为189℃，是所有热塑性材料里面强度最高，耐热性最好，抗腐蚀性最优的材料，通常作为最终零部件使用，广泛用于航空航天、交通工具及医疗行业。PSU类材料能带来直接数字化制造体验，性能非常稳定，通过与RORTUS设备的配合使用，可以达到令人惊叹的效果。
2.光敏树脂，光敏树脂即ultraviolet rays（UV）树脂，由聚合物单体与预聚体组成，其中加有光（紫外光）引发剂（或称为光敏剂）。在一定波长的紫外光（250０～300ｎｍ）照射下能立刻引起聚合反应完成固化。光敏树脂一般为液态，可用于制作高强度、耐高温、防水材料。目前，研究光敏材料3D打印技术的主要有美国3Dsystem公司和以色列object公司。常见的光敏树脂有somos NEXT材料、树脂somos11122材料、somos19120材料和环氧树脂。somos NEXT材料为白色材质，类PC新材料，韧性非常好，基本可达到selective laser sintering（SLS，选择性激光烧结）制作的尼龙材料性能，而精度和表面质量更佳。somos NEXT材料制作的部件拥有迄今最优的刚性和韧性，同时保持了光固化立体造型材料做工精致、尺寸精确和外观漂亮的优点，主要应用于汽车、家电、电子消费品等领域。somos11122材料看上去更像是真实透明的塑料，具有优秀的防水和尺寸稳定性，能提供包括ABS和PBT在内的多种类似工程塑料的特性，这些特性使它很适合用在汽车、医疗以及电子类产品领域。somos19120材料为粉红色材质，是一种铸造专用材料。成型后可直接代替精密铸造的蜡膜原型，避免开发模具的风险，大大缩短周期，拥有低留灰烬和高精度等特点。
氧树脂是一种便于铸造的激光快速成型树脂，它含灰量极低（800℃时的残留含灰量＜0.01%），可用于熔融石英和氧化铝高温型壳体系，而且不含重金属锑，可用于制造极其精密的快速铸造型模。3.橡胶类材料，橡胶类材料具备多种级别弹性材料的特征，这些材料所具备的硬度、断裂伸长率、抗撕裂强度和拉伸强度，使其非常适合于要求防滑或柔软表面的应用领域。3D打印的橡胶类产品主要有消费类电子产品、医疗设备以及汽车内饰、轮胎、垫片等。
4.金属材料，近年来，3D打印技术逐渐应用于实际产品的制造，其中，金属材料的3D打印技术发展尤其迅速。在国防领域，欧美发达国家非常重视3D打印技术的发展，不惜投入巨资加以研究，而3D打印金属零部件一直是研究和应用的重点。3D打印所使用的金属粉末一般要求纯净度高、球形度好、粒径分布窄、氧含量低。目前，应用于3D打印的金属粉末材料主要有钛合金、钴铬合金、不锈钢和铝合金材料等，此外还有用于打印首饰用的金、银等贵金属粉末材料。
钛是一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于制作飞机发动机压气机部件，以及火箭、导弹和飞机的各种结构件。钴铬合金是一种以钴和铬为主要成分的高温合金，它的抗腐蚀性能和机械性能都非常优异，用其制作的零部件强度高、耐高温。采用3D打印技术制造的钛合金和钴铬合金零部件，强度非常高，尺寸精确，能制作的最小尺寸可达1mm，而且其零部件机械性能优于锻造工艺。
不锈钢以其耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀而得到广泛应用。不锈钢粉末是金属3D打印经常使用的一类性价比较高的金属粉末材料。3D打印的不锈钢模型具有较高的强度，而且适合打印尺寸较大的物品。5.陶瓷材料，陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等优异特性，在航空航天、汽车、生物等行业有着广泛的应用。但由于陶瓷材料硬而脆的特点使其加工成形尤其困难，特别是复杂陶瓷件需通过模具来成形。模具加工成本高、开发周期长，难以满足产品不断更新的需求。3D打印用的陶瓷粉末是陶瓷粉末和某一种粘结剂粉末所组成的混合物。由于粘结剂粉末的熔点较低，激光烧结时只是将粘结剂粉末熔化而使陶瓷粉末粘结在一起。在激光烧结之后，需要将陶瓷制品放入到温控炉中，在较高的温度下进行后处理。陶瓷粉末和粘结剂粉末的配比会影响到陶瓷零部件的性能。粘结剂份量越多，烧结比较容易，但在后置处理过程中零件收缩比较大，会影响零件的尺寸精度。粘结剂份量少，则不易烧结成形。颗粒的表面形貌及原始尺寸对陶瓷材料的烧结性能非常重要，陶瓷颗粒越小，表面越接近球形，陶瓷层的烧结质量越好。瓷粉末在激光直接快速烧结时液相表面张力大，在快速凝固过程中会产生较大的热应力，从而形成较多微裂纹。目前，陶瓷直接快速成形工艺尚未成熟，国内外正处于研究阶段，还没有实现商品化。
6.其他3D打印材料 除了上面介绍的3D打印材料外，目前用到的还有彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等材料。彩色石膏材料是一种全彩色的3D打印材料，是基于石膏的、易碎、坚固且色彩清晰的材料。基于在粉末介质上逐层打印的成型原理，3D打印成品在处理完毕后，表面可能出现细微的颗粒效果，外观很像岩石，在曲面表面可能出现细微的年轮状纹理，因此，多应用于动漫玩偶等领域。文章整理于打印派
3D打印用常用的材料是什么？3D打印机常用到的材料无非是ABS和PLA。 ABS （原名为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）是家庭用熔融沉积(FDM)式线材的老祖宗。是目前3D打印机最常用的一种材料了。 温度： 这种材料的打印温度为210～240℃，加热板的温度为80℃以上。ABS的玻璃转化温度（这种塑料开始软化的温度）为105℃。假如想要在车中打印，或是拿来做热饮用的杯垫时，除非你企图让打印的东西软化变形，否则这就会成为问题。 打印性能 材料的性质方面，从热端的角度来看，ABS塑料相当容易打印。无论用什么样的挤出机，都会滑顺地挤出材料，不必担心堵塞或凝固。然而挤完后的步骤却有点困难。这种材料具有遇冷收缩的特性，会从加热板上局部脱落、悬空，造成问题。另外，要是打印的物体高度很高，有时还会整层剥离。因此，ABS打印不能少了加热板。此外，我还建议大家使用密闭式的打印机，至少也别在室温太低的房间打印，促使材料冷却，导致收缩。 ABS能印得非常快，还能设定仪器大幅增加回抽的速度。由于抽丝的毛病很罕见，因此通常只要稍微回抽一下就够了。 强度 ABS弹性十足，适合做成穿戴用品。只要以适当的温度打印，让层层材料牢牢，黏住，ABS的强度就会变得相当高。ABS具有柔软性，即使承受压力也只会弯曲，不会折断。 气味： ABS最大的缺点是打印时会产生强烈的气味。虽然许多人不介意这一点，但也有人在通风不良的房间打印ABS线材后会不舒服。无论是什么样的材料，我都建议各位在通风好的房间里打印。尤其是使用ABS时更是如此。“不知道，就闻味道！”这是1930年代3D打印机技术人员的格言（好吧，这话其实是我刚才编造出来的）。 适用时机 ABS适合制作可能会掉落、使用于高温环境下、或是以粗鲁的方式使用的物品。像是刀柄、车用手机架、手机保护壳、玩具、结婚戒指；总之，几乎所有的东西都适用。ABS能够承受车内的高温，具备手机保护壳所需要的坚固。 不适用时机 这种材料的缺点在于没有加热板的打印机无法打印。假如要在没有挡风和抗温装备的状态下打印大型物体，就必须小心别让材料整层剥落及破损。另外，房间通风不良时也最好别用ABS，因为气味会让人不舒服。 pLA：（通常指聚乳酸）与气味香甜的ABS是难兄难弟。这种材料为生物分解性塑料，打印时气味就像糖果一样。聚乳酸plA全名为Poly Lactic Acide,又名玉米淀粉树脂，学名Polylactide,简称PLA，是完全由植物如玉米，甜菜等萃取，经过发酵，去水，聚合等过程生成的高分子聚合物，经过堆肥，可100%讲解的环保材料 温度 这种材料的打印温度为180～200℃。尽管加热板非必备品，但我还是建议大家在60℃时使用这项配备。 PLA的玻璃转化温度也是这种材料最大的缺点，仅有60℃左右（这具有科学上的价值），因此用途有限，不适合做车子的排档头。假如喜欢握着小熊软糖就另当别论，但其实这不是个好主意。 打印性能： PLA几乎与ABS完全相反，经常会堵塞热端（尤其是全金属制的热端更是如此）。这是因为PLA熔化后容易附着和延展。但这并不代表PLA不适合打印。只要在装设轴承时，滴一滴油到热端上，就能滑顺不堵塞，长时间在甘甜的香气中打印。 PLA真正有趣的地方，就要数放在打印板上的时候了。这种材料几乎不会收缩，即使是开放式的打印机，也能打印巨大的物体，不必担心成品从板子上悬空、歪斜或破损。这种材料正好适合实地在公共场所做3D打印。由于PLA比较常用，所以我给大家看一下华南地区最大3D打印机制造商打的PLA的效果，我公司买的他们的机器：
1.ABS：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，打印ABS时一般需要加热平台和打印头，模 型后期加工可以用丙酮，强度高于PLA,具体情况要看打印的ABS质量和其他参 数。
2.PLA：聚乳酸，性质类似ABS，较脆。是植物淀粉的衍生物，打印过程不要 加热，可降解。
3.PC：聚碳酸酯，强度高，韧性好，翘曲率低，打印时需要加热，而且温度
要求较高，有些3d打印机无法打印。
4.尼龙：打印出的模型表面较光洁，无需加热，柔韧性也很好。
5.LayWoo-d3：卷翘率低，再生木和高分子粘合制成，模型打印出来类似木 材质地，可钻孔，切割。
6.LayBrick：模型质地类似石头，可打磨，平台不需加热，是矿物填料与聚酯 混合而成。
7.BendLay：透明度高，柔韧性好，不易卷翘。
8.食品：打印材料是可食用的食材。
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陶瓷材料“十五”经验总结
文：杜善义&&&来源：网络&&&时间： 22:47:44 &&点击：1720
先进陶瓷材料是二十世纪发展起来的新材料之一。所谓先进陶瓷材料是指人工合成的高纯度超细粉末作为原料，采用精密控制工艺成型烧结而制成的高性能陶瓷，具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损及一些特殊功能，颇受青睐，是最重要的无机非金属材料。每年以7%至10%的速度发展，广泛应用于国防、航空航天、机械、化工、建筑等领域，已成为四大类材料（金属、陶瓷、高分子和复合材料）之一。
“十五”期间，863新材料领域在高性能结构材料，功能材料以及国防材料专项对先进陶瓷材料都给予了重视，对于先进结构陶瓷材料，在高性能结构材料技术专题，始终都把耐高温、高强、耐磨损、耐腐蚀陶瓷材料及部件的研究作为重点项目来部署。从研究内容看，主要集中在三个方面：1、先进陶瓷材料本身的研究；2、先进陶瓷材料新制备工艺的研究；3、低成本、高可靠性陶瓷部件的产业化关键技术研究。
国防、航空航天的轻质化和小型化对先进陶瓷材料的需求日趋强烈。先进陶瓷材料密度仅为高温合金的1/3~1/4，使用温度高达1500℃以上，因此应用先进陶瓷材料作为结构件可明显的降低结构重量，同时还可起到耐腐蚀耐磨损等功能作用。我国在航空发动机热端部件等开始应用，提高了航空发动机的推重比，缩小航空发动机与国际先进发动机的差距。又如在导弹天线罩、喷管、喉衬等均有应用。
在民用方面，先进陶瓷应用更为广泛，如在矿山、发电、冶金用耐磨耐腐蚀陶瓷部件，其寿命比高铬铁制品寿命提高8-10倍，仅宝钢每年就有数千万件需求；矿山、电子部门用渣浆陶瓷内衬比现有产品使用寿命提高2-3倍。用陶瓷熔融金属过滤器，提高金属铸件的质量，不仅在国防军工同时在现代交通等领域对高温熔融金属（钢）夹杂物过滤器的市场需求越来越大。又如在机械工业，机床主轴应用陶瓷轴承，寿命提高5-10倍，市场也在逐渐扩大。
从先进陶瓷材料的“十五”计划实施中，主要的经验与体会是：
1、“十五”在先进陶瓷材料研究计划中，明确了我国在此方面的差距（仅占国际市场的1%左右），在此基础上突出了重点，以氮化物、碳化物为重点，且根据不同用途，对性能指标及成品率提出了明确要求，使先进陶瓷材料的研究取得突出成绩。
2、根据陶瓷材料的特点，突出陶瓷部件制备工艺是发展先进陶瓷材料的关键。特别支持了陶瓷粉体的分散与高密度素坯的成型工艺。高密度复杂形状的陶瓷零部件成型工艺，精密陶瓷部件成型与烧结中的缺陷控制，多孔陶瓷部件的烧结工艺等。
3、在管理机制上，采用滚动支持是激励项目承担单位圆满或超额完成任务的重要措施。如对新一代铝电解金属陶瓷、自增韧氮化硅及其陶瓷轧辊制备技术，耐高温、高强、耐腐蚀陶瓷部件的关键制备技术以及陶瓷膜材料设计与制备技术项目均采取了不同程度的滚动支持。
4、“十五”计划中，同样注意了先进陶瓷材料及其部件的产业化技术，充分调动了相关产业积极性，得到可喜进展。如陶瓷轴承方面，形成年产值3500万的规模，陶瓷过滤器形成八千万到一亿元产值能力，渣浆泵可带来每年节约几十亿的社会效益，发挥稀土和晶须联合强韧化的稀土-碳化硅陶瓷线材轧辊提高了我国线材生产水平等。这些充分展示了陶瓷材料的产业前景。
5、先进陶瓷应用潜力大，原材料在我国极为丰富，“十一五”应集中规划，突出关键技术，扩大应用领域，科研院所与相关企业紧密结合，推进产业化，使我国现代陶瓷在国际上占有重要一席之地，有较强的竞争力。因此先进陶瓷材料技术拟解决以下主要问题：为信息产业发展提供材料基础。促进汽车、建筑、石化、冶金等国家支柱产业改造和提升；开发一批军用关键新材料，保障国防军工建设；促进我国社会以及新材料技术本身的可持续性发展，开发一批改善生态环境的新材料技术；加强新材料创新成果的研发和创新机制的建立。
二、先进陶瓷材料国内外发展现状和趋势
先进陶瓷材料是具有特殊优越性能的新型材料，各国在基础与应用以及工程化方面，对此给与了特殊重视，特别是在信息、国防、现代交通与能源产业中均将其置于重要地位。
1、信息产业方面--微电子新材料和光电子材料与器件技术
世界范围的产业结构正发生急剧变化，以新型电子元器件为基础的先进信息高技术越来越成为构成一个国家综合国力和国际竞争力的重要因素。在此领域先进功能陶瓷材料是不可替代的。功能陶瓷主要包括铁电、压电、介电、热释电、半导、导电、超导和磁性等功能各异的陶瓷材料，它是电子信息、集成电路、移动通讯、计算机、自动控制等近代高技术领域的重要基础材料。随着信息技术的飞跃发展，先进功能陶瓷及器件日益向微型化、集成化、高灵敏等方向发展。目前功能陶瓷及其元件主要的发展方向有：片式陶瓷元件（电容、电感、电阻）；灵敏陶瓷传感器；压电陶瓷驱动器件；低介高导热高密度封装陶瓷基片；微波介电陶瓷等。
目前日本在功能陶瓷及其元件相关高技术领域处于领先地位，全世界相关产品50%以上为日本公司产品。日本电子陶瓷制造商的研发成果产业化效率居于世界领先水平，这是日本电子陶瓷业在全球领先的一个重要原因，而同期美国专利大多数为实验室获得，未能迅速应用到生产中。我国电子陶瓷高端市场基本被日本公司所垄断，以片式陶瓷电容器市场为例，北京村田电子公司、上海京瓷公司、厦门TDK公司和天津松下公司占据了国内90％的市场份额。国内虽有很多电子陶瓷公司，但绝大多数脱胎于50年代建设起来的电子材料厂，存在技术落后、规模小和产品品种单一等问题，只能占据电子陶瓷的低端市场，获取微薄的利润。国内只有风华高科一家公司可以与日本公司抗衡，开发了具有世界先进水平的片式电容和电感器件。电信设备和计算机的制造商所需要的高端产品只能依赖进口。
电子浆料主要用于制造厚膜混合集成电路、电阻器，多层陶瓷电容器、电阻网络、敏感元器件及其它电子元器件，是电子信息产业中的基础材料。国内的电子信息产业迅速发展，海外的电子元器件厂商纷纷将生产地转移到中国内地，国内市场对电子浆料产品的需求在迅速增长。美国杜邦公司、日本住友公司相继在中国设立了电子浆料合资企业，其它海外公司也在伺机进入中国。中国国内的电子浆料企业正面临着发展的机遇和严峻的考验。从产品的技术水平上看，我国电子浆料生产企业经过多年来的不懈努力，大部分产品能够满足目前国内用户的需要，部分产品已具有一定的实力和水平，比如宏星西安电子浆料厂生产的片式电阻用系列导体浆料、电阻浆料、介质浆料，厚膜混合集成电路用导体浆料、电阻浆料、包装介质浆料、高压聚焦电位器用的高压高阻系列电阻浆料。但总的来看，我国原有的电子浆料生产企业的技术水平与国际水平相比，还存在很大的差距，生产的大部分产品还属于中低档产品。真正达到国际一流水平的品种还极少，尤其是技术含量较高的品种，比如电阻类浆料，在性能指标和产品一致性、稳定性方面还不能满足用户需要。加之投入少，产品更新换代慢导致产品缺乏市场竞争力。
?& & & & 以高品质电子陶瓷粉末和浆料、超薄精细流延技术、低温烧结和共烧结技术等为技术基础，主要发展方向有如下一些内容：高性能大规模集成电路的基片和衬底材料；片式电子陶瓷器件的小型化、高频化、系列化、集成化；高强、高热稳定性和低损耗的压电陶瓷和驱动器件；陶瓷传感器灵敏化、微型化、集成化；高性能微波介质陶瓷；功能陶瓷薄膜制备技术及其与微电子技术的兼容与集成；固体氧化物燃料电池等。
2、面向传统产业和支柱产业的关键新材料技术
1）现代制造业
现代制造业已成为我国国民经济的关键领域之一。现代制造技术对新型刀具、模具材料需求越来越迫切，先进陶瓷材料在此领域的重要地位日益突出。陶瓷、金属陶瓷、陶瓷涂层等刀具材料以其良好的硬度、耐高温、抗氧化和高温抗蠕变能力，在高速、精密切削加工逐步占据主要地位，在刀具材料中的比例逐年上升。仅以陶瓷刀片为例，其占可转位刀片的比例约为：美国3%～5%、俄罗斯5%～7%、日本7%～9%、德国9%～12%，英国、法国、瑞典等也在大力推广应用。硬质合金刀具材料的发展主要是细晶粒（1~0.5）和超细晶粒（&0.5）硬质合金材料及整体硬质合金刀具的开发，使硬质合金的抗弯强度大大提高，可替代高速钢造小规格钻头、立铣刀和丝锥等量大面广的通用刀具，使其切削速度和刀具寿命远远超过高速钢。随着整体硬质合金刀具的使用，将显着提高原先用高速钢刀具的大部分应用领域的切削效率。国内高速切削刀具最具有优势的是陶瓷刀具，研究开发的水平与国际相当。目前已有陶瓷刀具30多个品种，其中氧化铝基20多个、氮化硅基近10个，包括带孔和不带孔陶瓷刀具的生产能力也很大。在一汽集团的轿车刀具国产化过程中，国产陶瓷刀具的性能已达到国外先进产品的水品。经过多年的努力国内近年来开发成功CVD TiC- TiN、Al2O3- TiN 多涂层硬质合金刀片和PVD-TiN、TiCN、TiAlN、TiAlCN 复合多涂层高速钢复杂刀具。但目前市场上涂层刀具的主要产品是CVD-Al2O3和TiN复合涂层硬质合金刀片以及PVD TiN涂层高速钢刀具。TiCN、TiAlN和TiAlCN商品化涂层产品，由于技术原因难于及时供应，质量与国外还有差距。PVD硬质涂层如氮化碳(CN)、Al2O3、氮化物[TiN(NbN)、TiN/VN等]以及金刚石PCD 膜涂层和软涂层(MoS2,WS2)和纳米多层涂层等有待开发。
无机材料在传统产业改造中的作用越来越大。各类高档耐磨耐腐蚀密封材料、陶瓷轴承、钢筋轧制用复合陶瓷材料不仅提高了相关传统行业的效率，节约了成本，减轻了劳动强度，还对环境保护大有禅益。高性能的发热体材料是半导体行业使用的加热设备的关键材料。
采用金属陶瓷（硬质合金）制造精密、复杂、大型、高效率、长寿命模具技术已成为衡量一个国家模具制造水平的重要标志之一。硬质合金模具以其高耐磨性、高刚度、耐高温、低摩擦系数等优异性能在某些领域正逐渐替代钢质模具。当冲压速度很高时，只有硬质合金材料才可以使模具刚性好，冲压过程平稳，不产生振动。同样，也只有这种材料才可以使极小尺寸的凸模等易损特有令人满意的使用寿命。集成电路用引线框架级进模的凸模最小宽度仅0.2mm，用硬质合金制造的凸模和凹模拼块制造精度达2μm。在800次／min的高速冲压过程中模具刃磨寿命＞100万次，总寿命可超过1亿次。为了保证冲压制品的质量（表面平整度、毛刺、尺寸精度、断面质量、塌角等），模具的运动副必然要选择和保证小间隙，对于这一要求也只有硬质合金才能胜任。在高温模具方面，硬质合金及陶瓷模具的地位不可替代，如钢铁工业中的热作模具及轧辊等，其他材料难于满足高温下硬度和耐磨性的要求。我国在此领域有一定的基础，国内已可生产世界上最大的硬质合金轧辊，直径达350mm。一般模具国内可以自行制造，但很多大型、复杂、精密和长寿命的模具仍需依靠进口，近年来模具进口量已超过国内生产的商品模具的总销售量。
2）汽车及交通运输产业
高速列车是我国现代交通的一个重要的战略发展方向，目前已决定建设时速为300km的高速铁路。其中需要攻克的关键技术之一是制动技术，高性能制动闸片摩擦材料是一个急需开发的重要课题。日、法等高速列车发展较早的国家对制动闸片材料进行了大量的研究和开发,技术最成熟、应用最广泛的金属陶瓷制动闸片(粉末冶金制动闸片)材料已成功应用于高速列车。
轿车是我国汽车工业目前最活跃、发展速度最快的领域。经济、环保、安全是轿车技术发展的主流。高端技术方面严重依赖国外大公司，缺乏自主创新的能力。在现代的发动机、ABS、安全气囊等方面，以先进敏感陶瓷为核心的各类传感器大量应用，蜂窝陶瓷多元催化为尾气净化提供了技术保障。上述现代汽车配件的核心技术掌握在国外大汽车公司和配套企业的手中，在国内以合资、独资企业为主。在汽车发动机方面，国外从80年代后期已把开发热机应用陶瓷的重点从研制陶瓷发动机转向开发现有发动机用的陶瓷部件，至今已有多种陶瓷部件大量生产，如陶瓷喷油系、陶瓷气门及气门驱动部件等。陶瓷部件具有轻质、耐磨、耐温、寿命长、经济性好等优势，目前其可靠性已得到工业性试验验证，应用前景良好。ENCRSTEC公司到1996年先后开发出喷油器顶杆、电子调速器轴承滚珠、电控喷油器计量球阀、排气门开启定时液压控制阀镶块、电控泵―喷嘴的定时柱塞和电控转子分配泵的滚轮等6种陶瓷件,其中有3种的年产量超过了48万件。平板式和独石结构固体氧化物燃料电池是新型电动汽车的一个重要的发展方向和选择。
3、面向国防建设的新材料技术
1）武器平台系统和装备用新材料
国防军工领域中，先进陶瓷材料发挥了关键作用。航空发动机是发展高水平军用飞机和民用客机的关键。增加航空发动机的涡轮进口温度和降低结构重量是提高推重比和降低油耗的主要途径。先进陶瓷的密度一般仅为高温合金的1/3-1/4，最高使用温度高达1500℃以上，其耐高温和低密度的特性是金属和金属间化合物无法比拟的。因而美、英、法、日等发达国家一直把先进陶瓷列为新一代航空发动机材料的发展重点，并投入巨资进行研究。
连续纤维增韧陶瓷基复合材料（CMC）耐温高，密度低，具有类似金属的断裂行为，对裂纹不敏感，不发生灾难性的损毁，将代替高温合金作为新一代航空发动机的热端部件结构材料。连续纤维增韧碳化硅复合材料包括C/SiC和SiC/SiC两种。SiC基CMC的最高工作温度为1650℃，C/SiC和SiC/SiC可分别在有限寿命和长寿命条件下使用。CMC的应用使发动机大幅度减重，节约冷却气或无需冷却，从而确保发动机高推重比的有关性能。美、英、法等发达国家以推重比9～10发动机（如F119、EJ200、F414等）作为CMC的演示验证平台，主要演示验证的部件有SiC基CMC的燃烧室、涡轮外环、火焰稳定器、矢量喷管调节片和密封片等。结果表明，SiC基CMC构件在航空发动机的中等载荷静止件上演示验证成功。此外，美国在“IHPTET”第二阶段计划（年）中还研制了多种SiC基CMC构件，如整体燃烧室、导向叶片、涡轮转子和整体导向器，在第三阶段计划中，将重点应用考核整体燃烧室和整体涡轮等构件。
SiC基CMC的关键制造技术包括纤维预制件的设计和制造、SiC基体的致密化技术、纤维与基体间界面层和复合材料表面防氧化涂层的设计与制造以及构件的精密加工等。在SiC基CMC制造工艺中，化学气相浸透法（CVI）最具竞争力，可覆盖基体、界面层和表面涂层的制备。目前我国已采用CVI工艺成功制造出多种SiC基CMC构件。缺乏高性能连续纤维阻碍了我国耐高温复合材料的发展。目前我国在高性能碳纤维(T800,T100)和高温纤维(&1000℃)方面尚有一定的差距。研究表明SiC和Al2O3纤维是两种最具发展前景的陶瓷纤维,适用于陶瓷基和金属间化合物基复合材料，美、日等国均在加紧研究。现可用于1400℃的Hi-Ni CalonSiC纤维在日本已商品化，在美国直径为30μm的α-SiC纤维的室温强度已达1600MPa,预计可用于℃;小直径单晶Al2O3纤维的强度已达4000MPa,℃以上才开始蠕变。在863支持下，国内成功开发了SiC、Al2O3连续纤维制备技术，但性能与国外相比有一定差距。中国科学院金属研究采用射频加热CVD工艺，制备出带有外表面涂层的连续SiC（W芯）纤维，直径100μm，抗张强度3500MPa。中国科学院煤炭化学研究所采用射频加热CVD连续SiC（C芯）纤维,抗拉强度3700MPa，抗拉模量400GPa，平均直径110μm；煤化所采用溶胶凝胶法将铝转变为氧化铝纤维，平均直径3μ，抗拉强度1000 Mpa，弹性模量150 Gpa，最高使用温度℃。国防科技大学采用聚铝碳硅烷（PACS）陶瓷先驱体聚合物。经熔融纺丝、烧成与高温烧结，制备碳化硅纤维SiC(Al)。
导弹的超高速化、远程移动式固体战略导弹、大功率运载火箭、天地往返系统等对先进陶瓷的研究提出了越来越多的需求和越来越高的要求。发展低密度、耐高温、高比强、高比模、抗热震、抗烧蚀的各类先进陶瓷材料和结构，对提高射程、改善命中精度和提高卫星远地点姿控、轨控发动机的工作寿命多至关重要。世界上各航天大国已成功地将先进陶瓷材料用于卫星和导弹中，如作为高质量比全C/C喷管的结构隔热材料、小推力液体火箭发动机的燃烧室-喷管材料、航天飞机用C/SiC头锥和机翼前缘等，对于上述瞬时或有限寿命使用的先进陶瓷，其服役温度可达℃。未来航天技术的发展将对先进陶瓷提出更高的要求，近零烧蚀超高温陶瓷、抗高温氧化连续纤维增强陶瓷、轻质和维护方便的防热结构、大尺寸耐高温高透波率天线头罩等领域将得到迅速发展。
先进陶瓷具有高硬度、高强度、低密度等优良特性，因而陶瓷装甲具有较好的抗弹性能，尤其是对付动能穿甲弹的效果更好。
2）新概念武器用新材料
一般高温陶瓷材料的预期使用温度在1400℃-1500℃，而超高温材料是指能在1800℃以上使用的材料,主要包括过渡金属(Ti、Zr、Ta等)的硼化物、碳化物以及近年出现的Si-B-C-N超高温陶瓷材料等，还可以包括碳(石墨)和氮化硼等。这类材料的主要特点是超高温熔点、超高温稳定、超高温耐腐蚀性。应用背景有：国防，航天，超高温电极，超高温耐腐蚀容器或保护器(与熔融金属接触)，超高温涂层等。对过渡金属硼化物、碳化物的研究在上世纪50-60年代较盛行，但由于其难以烧结而探索了各种烧结助剂。然而这些助剂的存在使过渡金属硼化物、碳化物的本征高温特性不能全面发挥。同时由于过渡金属硼化物、碳化物的粉末在空气中易氧化，从而使烧结体的高温性能恶化，使从降低粉末粒径来提高烧结活性的努力遇到困难。开发新的制备和烧结技术是克服这一难关的关键，其中反应烧结技术将受到重视。近年来，对Si-B-C-N超高温陶瓷材料的研究发展很快。制备工艺主要是采用有机前驱体法。对超高温稳定化机理的研究主要集中在硼的作用上。目前正在探索其作为超高温涂层材料方面的应用。有机前驱体法工艺复杂，操作严格，成本高。对超高温稳定化机理还缺乏深层的理解。因此，探索和开发新的制备技术，深入探讨超高温稳定化机理，探索和设计其他超高温材料系统(包括化学组成，相组成和显微结构设计)，将成为重要的研究内容。
自从1991年碳纳米管（CNTs）问世以来，无论是在CNTs的制备工艺还是在CNTs的应用开发方面都开展了大量的卓有成效的工作，目前，有关CNTs复合材料的研究成为复合材料领域的研究热点之一，其中聚合物基CNTs复合材料的研究主要集中在其介电、电磁性能方面，而对于陶瓷基CNTs复合材料的研究主要集中在力学性能方面，虽然最近报道了CNTs在贮氢等方面的广阔应用前景，但对于CNTs陶瓷基复合材料的功能性研究方面却鲜有报道。考虑到由于CNTs的纳米尺度效应而具有的特殊介电、电磁功能特性，CNTs陶瓷基复合材料的功能性开发值得重视。因此，通过合理的界面相容性的设计和研究，将CNTs与陶瓷基体实现有机复合，一方面可以借助CNTs的高比强和高模量的特性来增强陶瓷基体强度，提高韧性，满足材料承载的要求，另一方面，利用CNTs的吸波特性开发陶瓷基复合材料的吸波功能，满足材料隐身的目的。CNTs陶瓷基复合材料除了用作吸波材料在航空飞行器等军事领域应用外，用作电磁波屏蔽材料在军用和民用方面也具有广阔的应用前景。现代高科技战争中的新型电子对抗技术，其核心之一是释放宽频率和波长的强电磁波来破坏对方军事设施中的电子设备的遥感、遥测和遥控等功能，使对方的军事设施处于失控状态，达到突袭的目的。因此，开展CNTs陶瓷基复合材料的研究具有重要的意义。
4、面向改善人类生活环境大和提高生活质量的新材料技术
1）生态环境材料
无机材料在环境保护中做出了贡献。废气的处理是环保的重要方面，将废气转化为无害的气体需要多孔或蜂窝状的陶瓷作为转化器的载体材料或催化／载体一体化材料.其他各种高温吸附、分离和催化材料等也是先进陶瓷材料。清洁能源如太阳能、核能、燃料电池等，均离不开无机非金属材料。
美国、日本以及欧洲的一些国家已成功地将各类多孔陶瓷应用于汽车尾气的净化、燃煤电厂锅炉烟气微细粒子的过滤、噪音污染控制以及化工和冶金等工业的清洁生产。在我国，随着机动车辆的不断增加，由机动车排放造成的大气污染日益突出；另一方面，大型燃煤电站锅炉烟气以及大中型燃煤工业锅炉烟气进一步加剧了我国的大气污染。针对我国控制大气细粒污染的紧迫需求，必须加紧研制、开发出适合我国机动车排气污染控制用的微粒捕集器以及适合我国燃煤电厂锅炉烟气与大中型燃煤工业锅炉烟气微细粒子控制的高效除尘器。在实际应用中，这些微粒过滤器不仅要耐受多种气体的化学侵蚀，而且要经受一定程度的应力或热冲击。因此，微粒过滤器必须具有高的机械强度、高的熔点、低的热膨胀系数、良好的热传导性能和优良的化学稳定性以及小的气体流通阻力。多孔碳化硅与莫来石陶瓷因其良好的高温力学强度和化学稳定性以及优异的耐热冲击性能而被认为是用作机动车尾气与燃煤工业锅炉烟气微粒过滤器的最理想的候选者，并已在一些发达国家获得成功应用。但是，多孔碳化硅与莫来石陶瓷的制备通常需要采用细的原料和高的烧结温度，其生产成本很高。这在很大程度上抑制了多孔碳化硅与莫来石陶瓷作为微粒过滤器的商业化应用。
2）能源材料
能源是现代社会的重要支柱。目前水力发电、碳基化石能源仍是现代社会能源消耗的主流。清洁、可持续能源成为能源技术的发展方向。燃料电池可以一种直接将燃料和氧化剂中的化学能等温、高效（50-70%）、环境有好地转化为电能，是一种全新的发电方式。据预测，燃料电池将在全世界得到广泛推广，到2017年将占总发电量的30%。目前国际公认固体氧化物燃料电池(SOFC)最具优势,为第四代燃料电池。其为全固态结构，电解质材料为ZrO2(Y2O3)，阴极是锰酸锶镧，阳极是镍陶瓷，高质量电解质和电极用陶瓷材料、支撑用多孔陶瓷等的工艺开发至为关键。
先进陶瓷在燃气轮机上的应用可显著提高其工作温度和效率。随着热能发动机向高温高效方向发展，在其燃烧系统中工作的许多零部件将经受严酷的高温、高应力、热冲击、燃气腐蚀、粒子冲蚀作用。燃烧室衬套、燃气发生器涡轮、动力涡轮、导向器、涡管、叶冠、过渡管道、换热器、过滤器等零部件均可采用陶瓷材料或陶瓷基复合材料。核聚变能将是人类实现可持续发展最理想的清洁而又取之不尽的新能源。从目前来看，超导核聚变系统最有可能实现。现在超导核聚变系统一般采用合金类低温超导体，但是其使用高价的液氦，同时维护不便，液氮温度下使用的氧化物陶瓷高温超导体将成为核聚变超导系统的发展方向。
3）生物医用材料
生物陶瓷是先进陶瓷、生命科学、医学的交叉研究领域，近年来日益受到重视，主要涉及医疗修补和替换陶瓷、仿生陶瓷（结构仿生和制造工艺仿生）、生命科学和医用的各类陶瓷材料。
目前全球植入医用植入体的患者已逾3000万人，对于具有良好力学性能和生物相容性、生物活性的种植体的需求越来越大。用于临床修复的材料种类很多，金属和聚合物是最早用于临床的生物材料，它们具有机械强度高、便于加工等优点。但是因金属离子析出，聚合物降解为单体，导致慢性感染或整体反应，发生排斥、炎症，甚至致癌；而且除钛之外，它们与骨组织之间的结合不牢固，从而使结合界面损坏。陶瓷植入体内不被排斥，具有优良的生物相容性和化学稳定性，不会被体液腐蚀，自身也不老化。生物陶瓷在医疗临床上的应用主要有义齿、人工骨、人工关节等，同时其可作为药物的缓释载体，并且利用生物陶瓷的生物相容性和磁性或放射性,能有效地治疗肿瘤。目前在美国生物陶瓷的使用量仅次于耐磨部件，占据了结构陶瓷20％的份额，市场规模达1亿美元。
陶瓷是最常采用的制作义齿的材料。牙科瓷修复体用途广泛、市场容量大，占有生物陶瓷市场大多数份额。目前国内牙科瓷修复主要采用长石瓷及瓷熔附金属修复体(PFMRs)，用这类瓷粉烧制成的牙修复体光泽好、美观，和强度高的合金或陶瓷联合应用。我国牙科已广泛用应PFMRs，但是制作PFMRs所用的长石瓷完全依赖进口，其价格昂贵，约20元人民币/克。我国从80年代中期开始研制制作PFMRs所用的长石瓷，至今仍停留在实验、试用阶段，产品质量与进口产品相比差距较大，难以被牙医和患者所接受。另外国外开发了高强度铝瓷，主要用作复合瓷冠的底层材料，铝瓷在我国牙科应用极少，主要原因是进口材料及设备价格高，而国内尚未开发出可供临床使用的铝瓷产品。近年来，国外开发了可铸造、可切削、注入型、植入型的玻璃陶瓷（GC），并且计算机辅助设计与计算机辅助制造(CAD/CAM)技术开始应用义齿制作，用可切削GC在数控机床上加工义齿，极大地提高了义齿的制作速度。
Al2O3、ZrO2作为惰性生物陶瓷，具有优良的生物相容性、摩擦系数小、耐磨损、抗疲劳、耐腐蚀等特性，用于人工关节和牙种植体。Al2O3-Al2O3髋关节(即关节窝和球均用Al2O3陶瓷)经精心对磨抛光,该关节表面的磨损率比金属-PE(聚乙烯)关节低10倍左右,并且避免了金属和聚乙烯产生的磨损颗粒和腐蚀导致的感染,也不会因老化而失败。高纯高致密Al2O3髋关节在12000N的应力下,寿命预测为30年,对年轻患者来说具有很重要的价值。部分稳定的氧化锆陶瓷表现出更高的机械强度与韧性，将取代一部分烧结氧化铝材料正式用于临床使用，但成本相对高一些。在人工骨的研发中，生物活性陶瓷以其优异的特性脱颖而出。生物活性陶瓷主要包括α-TCP,β-TCP及羟基磷灰石HAP和它们的混合物。由于该类陶瓷的脆性较大，一般应用于不承力的部位。承力的人工骨一般采用金属支撑与外部覆盖生物活性陶瓷涂层的方法来解决，如喷涂HAP的钛合金，涂层与基体间的结合至为重要，梯度涂层的方法为解决此问题提供了一个好的方向。
生物陶瓷不仅可用来替代受损伤的组织，还可通过原位杀死癌细胞,消除被损害的组织使其康复,而不用切除受损害的组织。生物陶瓷的生物相容性与铁磁性,可作为治疗癌的热源。例如由LiFe3O5和α-Fe2O3与Al2O3-SiO2-P2O5玻璃体复合物,制得致密的玻璃，具有热磁性。将上述玻璃微珠注射在肿瘤的周围,并置于频率为10kHz,磁场强度达500Oe的交变磁场中,通过磁滞损失,使肿瘤部位加热到43℃以上,达到有效治疗癌症,并且骨组织的功能和形状均得到恢复。
疾病早期诊断采用的先进的医疗设备（如高分辨Ｂ超仪、高速CT和正电子断层扫描成像仪PET等）中最关键的探测材料，如超声波发射与探测材料、高能射线探测材料是陶瓷或晶体材料。
5、面向战略性竞争的关键新材料技术
1）纳米材料
高品质的原料粉是先进陶瓷研究和生产的前提和基础。粉体制备的研究方向是: 高纯、超细、无团聚、颗粒分布窄的低成本制备技术。超细的功能陶瓷粉末是片式、集成化、微型化的电子陶瓷器件所必需的低温烧结的基础。纳米超细结构陶瓷原料粉是开展纳米陶瓷、纳米复合陶瓷研究以及低温快速烧结等的前提。而超细粉末的一个关键问题是其极易团聚，恶化产品的性能。研究不同的超细粉体的分散与解聚原理及技术，以及颗粒内部可溶性微量元素对粉体活和胶体行为的影响，研究颗粒尺寸、形貌与流动性对成型堆积密度的关系及理论模型，是必须解决的问题。我国在此方面起步较早，具有一定的技术水平。高品质功能陶瓷超细粉末一般采用软化学技术，包括Sol-Gel技术、化学共沉淀技术、水热合成技术、电化学技术等,相关的合成机理、工艺过程、组成-结构-工艺的优化选择研究。高品质结构陶瓷粉末一般采用高温、超高温技术合成，如高温还原技术、高温直接氮化技术，等离子技术，燃烧合成技术等。美国、日本等陶瓷研究领先的国家在高品质先进陶瓷原料粉方面已比较成熟并工业化。日本对精细陶瓷粉末制备技术的研究与生产十分重视，在80年代的中后期基本上解决了精细陶瓷发展的关键性基础问题――高纯、超细陶瓷粉末的供应，不但为其国内精细陶瓷的研究、生产提供了高质量的原料粉末，而且大量供应美、欧等国家。目前日本精细陶瓷产品能在世界市场上占据主要地位与他们对精细陶瓷粉末的大力开发密切相关。
我国高品质陶瓷粉体的生产加工相对落后，体现在专用粉体生产缺乏，产量低，质量稳定性差，从而影响产品质量的稳定性和可靠性，因而目前许多生产线所需原材料必须从国外进口，可以说这是影响我国先进陶瓷发展的一个“瓶颈”。这种状况正逐渐改善，在国家的大力支持下，我国原料粉的研究开发取得了一定的进展。国内近几年已有几家大型粉料专业生产厂建成投产，且产业发展势头很猛。但是总体来说，我国在高品质陶瓷粉末生产的系列化、标准化和质量稳定性方面差距明显，电子陶瓷特别是敏感元件所需粉体的专业化企业仍很缺乏。
2）材料设计、制备与性能评价技术
要获得高性能、低成本的先进陶瓷材料，必须对制备过程中的基础理论问题进行深入研究，通过材料的结构设计研究和发现新型材料来实现。因此，陶瓷材料结构设计与制备科学（尤其是制各过程中结构形成过程的控制）成为当前先进陶瓷材料各主要研究方向上的共同热点。
对于以离子键和共价键为主、多晶的陶瓷材料，虽然从物理化学的角度已经形成了较为丰富的科学认识，但从物理基础理论的角度看，尚需进一步充实和丰富。首先在材料内部的分子层次上，原子、离子间的相互作用和化学键合对材料性能产生决定性的作用，这个根本问题还没有像金属材料那样得到透彻的认识；其次，在多晶的陶瓷材料介观和微米层次上，结构设计不仅会导致新材料的发明，同时对现有材料的性能的提升和改善也十分关键。从更宏观的角度看，不同类型的材料经过结构的设计，完全有可能发掘出其他方面的功能特性，从而为现有的材料寻找到新的用途。由此可见，充分理解和掌握无机材料在不同层次上的结构特征，对结构实现进行科学的设计，对于寻找新材料，提高和发挥现有材料性能都是十分重要的。
针对不同的结构设计，需要有与之相适应的陶瓷材料制备手段配合，才能使设计思想得以实现。事实上，先进陶瓷材料的制备本身己逐步演化为一门学科，即制各科学。制各科学主要研究材料的合成、粉体成型、烧结致密和加工等各个环节中，化学反应、物质输运、晶体生长的热力学和动力学问题。先进陶瓷材料制各科学的研究与开发是解决性能稳定性、可重复性和高成本问题的关键所在。抓住材料的结构设计和制各科学这两个关键的科学问题，不仅可以解决先进陶瓷材料目前面临的很多难题，而且对深入理解材料制各过程中的科学问题，对先进陶瓷材料学科和产业的发展都将起到关键作用。
生物体经过亿万年的进化，经历了自然选择和优胜劣汰，形成了完美而特殊的结构。天然的生物材料，如贝壳、骨、蜘蛛丝、木材、竹等，具有比合成材料更优越的综合性能。如人们发现软体动物的贝壳珍珠层具有很高的断裂韧性，比其主要成分碳酸钙高3个数量级，这种高韧性来源于硬的文石晶体和软的有机基质的叠层复合。仿造这种叠层结构，制备了一些系列的仿珍珠层层状陶瓷，如SiC石墨叠层热压陶瓷，与该体系一般结构陶瓷相比，断裂韧性提高100倍。天然生物材料具有不同尺度上的自组装分级的高度有序的结构，虽然可以靠传统工艺来实现，但非常繁琐，生物的矿化和自组装过程仿生工艺的研究将提供更好的工艺方案。目前已经利用仿生合成方法制备了纳米颗粒、薄膜、涂层、多孔材料和具有与天然生物陶瓷相似的复杂形貌的无机材料，如CaS、ZnS、Al2O3、Fe3O4纳米粉，Ti基片上的磷酸盐涂层，SiO2分子筛等。这些生物陶瓷材料具有独特的复杂形貌、极高的孔隙率和比表面积，可以应用于轻质陶瓷、催化剂载体、生物医学材料、高温分离膜、绝热材料和隔热材料等方面。仿生合成对于某些陶瓷可以在低温下实现高度有序的复杂结构，具有一定优越性。目前，仿生病毒、细菌及基因工程等生命过程，开发了自组装工艺和分子水平设计思想，同时直接利用生物体来合成陶瓷材料也是一条崭新的途径。
3． 先进陶瓷材料技术拟解决的问题
为满足国家战略需求，许多国家加大对先进陶瓷研究的政府投入。国家战略需求的高技术研究大多要求性能高、产量少和计划采购，而市场经济中的技术开发则强调核心竞争力和经济效益。从学科发展角度看，先进陶瓷材料研究要兼顾国家战略需求和市场应用要求，一方面要为满足更高使用性能要求而探索和发现应用范围广的新材料和新性能；另一方面要使陶瓷材料的性能具有高的可重复性和可靠性，并且在成本和价格上能为市场接受，
三、“十一五”国民经济与社会发展对先进陶瓷材料技术发展的重大需求
先进陶瓷的研究开发历史距今还不到一百年，但是在过去的二十年中得到突飞猛进的发展。与金属或高分子材料相比，先进陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损以及电、磁、光、热、声等性能及功能耦合效应，是其它材料难于具备的。先进陶瓷材料已经在很多领域，特别是诸多高技术领域获得关键性的应用，在航空航天、国防及民用等高技术领域具有广泛且不可替代的作用。本报告重点是先进结构陶瓷材料。
1、我国先进陶瓷材料
我国在20世纪70年代开始重视先进陶瓷材料研究，取得了一系列创新性成果。纤维补强陶瓷基复合材料在我国独创性地应用于战略导弹上，被列入定型产品，并另被应用于各类卫星天线窗的保护框上，这是国际上纤维补强陶瓷基复合材料的首次实际应用。近十年来，我国以发动机用陶瓷零部件的研制为契机，研制成功一系列新的陶瓷材料。氮化硅与碳化硅基陶瓷材料应用于机械密封、金属加工切削和金属冶炼工业中，已投人了批量生产，年产值达千万元。氧化铝、氧化铬基增韧陶瓷部件应用于集成电路基片、光纤连接器关键部件、汽车工业和石油工业等许多领域。除上述众多实际应用外，我国在诸多新的研究领域也取得了令人瞩目的进展。如多元氮陶瓷相图的研究在国际上有很高的知名度和相当的影响，多相复合陶瓷概念的提出促成了一大批具有优异综合性能的新材料诞生。不断取得的研究进展又对陶瓷材料制备起到了关键性的推动作用，我国在纳米陶瓷粉体制备与团聚问题研究，以及纳米陶瓷固相烧结理论等方面均有国际一流的创新成果。我国先进陶瓷材料的开发大都是结合我国国防和国民经济上的需要，有自己的技术特色。然而，纵观我国先进陶瓷领域的发展现状，我们的先进陶瓷材料在各领域内的应用总的来说还仅仅是一个开始。与发达国家相比，我国在研究、技术和产业化水平等方面都存在明显差距，满足不了国民经济迅速发展的要求。例如在全球数百亿美元的先进陶瓷年销售额中，我国的销售额仅占1％～2％。
1）先进陶瓷材料产业有待振兴
20世纪80年代在国际石油危机后的大背景下，各国竞相投巨资开展陶瓷发动机的研制。尽管这一目标由于成本等问题未能实现，但带动了一大批先进陶瓷特别是结构陶瓷产品与制备技术的发展。进入21世纪，结构陶瓷的发展由于失去了明确的、有显示度的大的背景和目标而遇到了前所未有的困难。与其他材料相比，在国家层面上对先进陶瓷特别是结构陶瓷的支持有明显下降。另一方面，功能陶瓷材料的研究往年并没有受到各方面的重视，整体的研究与发展处于一种相当分散的状态，国家缺乏统一的引导和管理，未能形成较为强大的研究和开发体系。虽然目前我国的功能陶瓷某些产品有一定的特色，但总体上产品技术和档次水平不高，市场占有率较低。这与先进陶瓷在国防建设和国民经济中的作用不相称，也不利于先进陶瓷和整个材料科学的协调发展，应引起足够重视。先进陶瓷材料产业的发展更是迫在眉睫，目前全球各类先进陶瓷材料及其产品的市场销售总额每年达数百亿美元，年增长率达８％，结构陶瓷占销售额的30％左右。在发达国家，由于政府对陶瓷材料研究的持续支持与大企业积极参与，加上工业基础好，陶瓷产业的市场规模成长很快。我国政府支持力度小，民间参与程度低，相应的工业基础又较薄弱，直接导致了我国陶瓷材料产业基础薄，装备差，质量低而不稳。因此，一方面要加大投入，另一方面要针对这样的薄弱环境，大力进行工程化（中试）工艺技术的研究和装备攻关，走出一条利用较廉价的国产设备和生产工艺，实现高品质陶瓷生产的发展道路。
2）国防建设、国民及国民经济建设和国际民生的关键新材料亟待开发
很多高技术产业和国防军工的发展在很大程度上要依赖包括先进陶瓷材料在内的无机材料技术的突破和发展才得以实现。国家对高技术和高技术产业的未来需求同样离不开先进陶瓷材料的进一步发展。反过来，我国的高技术产业和国防军工的发展，无疑也向无机材料提出了新的更高要求。先进陶瓷材料的密度一般仅为高温合金的1/3-1.4，最高使用温度高达1500℃以上，是大推重比（&10）航空发动机不可替代的材料，也是矢量发动机喷管的重要材料之一。SiC/SiC构件在欧美等国航空发动机的中等载荷静止件上演示验证成功。同时先进陶瓷材料在超高速导弹，大功率运载火箭、可重复使用天地往返运输系统中有着重要的应用，如航天飞机头锥、机翼前缘防热结构，固体火箭发动机喷管、喉衬，导弹燃气舵、空气舵，红外透波天线罩，大尺寸轻质陶瓷太空反射镜等。无机材料是现代信息与通信技术的基础，先进功能陶瓷材料是不可替代的。大型集成电路中的各类陶瓷基片和衬底材料，光纤通信中的石英光纤等是整个信息产业中最为关键的材料；另外光通信中有源器件中的激光工作物质、无源器件中光纤连接器用的氧化锗陶瓷材料等都是现代光通信领域内必不可少的关键材料。现代制造业已成为我国国民经济的关键领域之一。在此领域，对先进陶瓷的需求更为广泛。
总之。先进陶瓷材料将在国防、航空航天、信息产业、生物医用、现代交通、新能源、环保和传统产业改造中发挥越来越大的作用。
3）前瞻性新材料和具有自主知识产权的材料研发能力不足
国际上从20世纪60年代开始重视研究先进陶瓷材料，结构陶瓷略早于功能陶瓷。60～70年代伴随着陶瓷学研究的新进展，一大批具有优良性能的结构和功能陶瓷材料被发现和合成。80年代以陶瓷发动机为背景，各国竞相加大了对陶瓷材料研究与开发的投入，对先进陶瓷材料的研究取得了长足的进步。从技术上讲，陶瓷材料已经能够基本满足各种苛刻条件下（包括陶瓷发动机部件在内）使用的要求，但材料的稳定性、可靠性和高成本等问题仍阻碍了先进陶瓷材料的应用。90年代中后期，对陶瓷材料的研究转向材料性能稳定性、结构与功能性能一体化、低成本制备工艺等方面，各国仍在继续增加对陶瓷材料的研究与投入。与欧美、日本等国相比，我国在先进陶瓷技术的基础研究方面差距正在缩小，在某些研究领域甚至处于先进水平，但总体上具有自主知识产权的陶瓷材料创新、研发能力不足，新概念陶瓷产品的研发得不到足够的重视，这样会逐步拉大我国与发达国家先进陶瓷研究和应用的差距。
4）材料产品急需应对入世的挑战
先进陶瓷材料进二十年来迅速发展，每年以7-10%的速度增长。2000年全世界先进陶瓷总销售额达到250亿美元，结构陶瓷占销售额的30%左右。我国先进陶瓷的发展具有一定优势和机遇，也同样具有发展前景和突破机会。我国是世界上经济发展最快的发展中国家，发展潜力也最大，这必将为无机材料的发展和应用提供越来越多的机会。我国又是一个相对比较落后、资源比较匮乏的国家，未来国家的发展将更加依赖于高新技术的发展，而先进陶瓷材料是整个高新技术产业中一个不可或缺的基础，同时也是高新技术产业不断发展的源泉。同时无机材料产业在具有高技术含量，也往往需要较多的劳动力，具有技术密集和劳动密集的特征，十分适合我国的国情。如果我们能够把握住机会，加强材料基础理论研究，加快先进无机材料高技术的开发与应用，必将使我国先进无机材料的高技术产业获得更大、更好的发展，为国民经济做出更大贡献。如果能抓住当前国家经济发展和国外产业转移的机会，积极开拓政府与民间的投入渠道，针对关键问题进行集中攻关和科技创新，整个先进陶瓷的高技术研究与产业化将迎来前所未有的兴旺。
四、先进陶瓷材料技术“十一五”发展的战略目标和重点
在863新材料技术领域“十一五”期间发展战略的基础上，以国民经济与社会事业需求为牵引，以先进陶瓷材料科学发展为推动，充分利用已有的技术储备，自主创新，实现我国先进陶瓷材料技术的研究与应用跨越发展。主要目标：
1、广泛提高航空航天与国防装备方面的防热材料与结构中的先进陶瓷比例，以此提高装备的水平；
2、提高先进陶瓷材料在国际发展中的地位，从目前1%左右的世界市场份额提高一至两个百分点；
3、发展新型的低成本工艺，使其成本在原有基础上降低10%以上；
4、培植2~3个先进陶瓷的产业化项目，并以此改造和提升传统产业水平。
据此，研究重点是：
1、高品质陶瓷材料低成本技术；
2、低成本规模化（产业化）制备技术；
3、大尺寸复杂形状先进陶瓷近成型制备技术；
4、结构功能一体化技术；
5、新概念陶瓷技术。
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