纳米及其材料的应用(3)

 
纳米陶瓷极具市场潜力  
    陶瓷业是我国一个比较古老的行业．近年来，世界上一些国家陶瓷产品的需求大幅度增加，国际陶瓷市场一片兴旺．目前，国际陶瓷市场需求最大的建筑陶瓷年贸易额达 50亿美元，并以每年 12 ％一 15 ％的速度增长．但我国无论是信息功能陶瓷、基片及厚膜材料这类高科技陶瓷还是建筑卫生陶瓷和日用陶瓷都还停留在较低的发展水平上，远不能满足日益发展的市场需要．专家指出，将纳米材料应用到陶瓷工艺中去，生产纳米复合或纳米改性的高技术陶瓷，将使这一现状得到改变．
 
　　信息功能陶瓷． 1995 年全世界信息功能陶瓷材料及其制品的销售额约 210 亿美元，预计每年的增长率为 15 ％一 20 ％．我国的传统电子陶瓷材料相当落后，无法参与国际竞争．目前，高性能的电子陶瓷材料一个重要的发展趋势是：用纳米粉体作为原材料生产诸如陶瓷电容器、压电陶瓷、高性能 PTC 陶瓷和铁氧体等电子产品以及导电、绝缘浆料．

　　基片及厚膜材料．厚膜电路是电子元件集成的重要基础，其中基片和集成电路封装材料质量的提高是当前国内厚膜电路待解决的问题之一．氧化铝基片主要用于厚膜电路和家用电器，前者是我国电子产品的主要出口创汇产品，年耗用基片 10 万平方米．国内基片经多次烧结，变形大、易热解、基板材料的热稳定性不好，出口厚膜电路多采用日本（京都陶瓷厂）的产品．纳米氧化铝的添加不仅可以改善基片的烧结性能，而且可以大幅度地提高氧化铝基板材料的热稳定性．国内已有研究机构研究证实，上述方法可以将热稳定性提高 2-3 倍，平整度提高 1.5 倍，而每片基板材料的成本仅提高 0.2 元人民币．

　　近十年来，我国陶瓷墙地砖就产量而言，已成为世界大国．但不少功能特性的品种、高档墙地砖的彩色釉料须进口；卫生陶瓷无论是结构、功能，还是造型、色调、釉面质量等方面的差距更大，高档卫生陶瓷仍大量采用进口货．纳米添加对墙地砖釉料的改性，纳米复合功能建筑卫生陶瓷的开发，将使功能性建筑卫生陶瓷得到发展，例如荧光墙地砖、氧敏变色和具有保洁、抗菌功能特性的墙地砖．
 
产品形成系列应用前景看好
浙江舟山走产学研结合的道路，在与中国科学院固体物理研究所合作设计制造出国内第一条具有自主知识产权的纳米硅基氧化物百吨生产线后，又相继开发出纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化钛、纳米氧化铈、纳米氧化钇等新产品，现已形成纳米粉体材料、功能复合材料、亚微米复合材料等三大系列、十多个品种、 30 多种型号的产品格局，并在橡胶、塑料、玻璃钢、涂料、陶瓷、黏结剂行业开始应用，相关企业利用纳米材料诸多奇异的理化性能使这些行业的传统产品得到改性，有的行业已取得传统产品升级换代的显著成效．
   
　　在橡胶行业，通常都是加人碳黑来提高制品的强度、耐磨性和抗老化性，但制品均为黑色．因一直找不到合适的材料替代碳黑作为补强剂和抗老化剂，所以过去研究出来的彩色橡胶制品的强度、抗老化性能都较差．纳米材料的问世使这一问题迎刃而解．金鼎新材料产业化中心的专家们只用了半年时间就开发出填补国内市场空白的纳米改性彩色氯化聚乙烯防水卷材，引起海内外专家、学者的关注．西北橡胶总厂应用纳米材料开发出新一代高性能彩色胶管．这些新型彩色橡胶制品的主料是丁苯橡胶、天然橡胶等，但产品的各项性能指标均有大幅度地提高，尤其是抗老化性能可达到并超过三元乙丙橡胶制品，使用寿命长达 30 年以上，且色彩艳丽，保色效果优异．

　　浙江明日公司与江苏扬州颜料有限公司合作，利用纳米材料的光学性能成功地合成出高性能纳米系列复合颜料．这种颜料色彩艳丽，保色持久，且极易分散，实际使用效果超过国外同类产品．

　　普通塑料产量大、应用广、价格低，但性能逊于工程塑料，而工程塑料虽性能优越，但价格较高，限制了大范围应用．浙江绍兴铁道器件厂更是大胆出新，用纳米材料对普通塑料聚丙烯进行改性，达到工程塑料尼龙 6 的性能指标，而成本却降低了 1 ／ 3 ，产品供不应求，为企业创造了可观的经济效益．
 
　　我国是涂料生产和消费大国，但传统涂料普遍存在悬浮稳定性和触变性差、不耐老化、光洁度不高等缺陷．浙江淳安雄峰涂料厂和江苏宜兴鑫乐化工厂添加纳米材料改性，生产出的新涂料一改传统产品的不足，经实际使用效果优异，现已投放市场．
 
　　将纳米粉体添加到陶瓷中制成的纳米陶瓷制品，其硬度、耐磨性、韧性、抗冷热疲劳等性能均可得到明显提高．章丘福利刚玉厂、济南圣泉集团公司等企业研制出纳米复合陶瓷过滤网、刚玉球等新一代产品，各项性能指标已超过可以代表国际最先进水平的德国同类产品．
 
　　此外，在密封胶、粘结剂、化妆品、抛光浆料以及医学、冶金等诸多行业中，也已有人着手纳米材料的应用研究，相信在不久的将来，应用纳米材料的产品将不断问世，纳米材料对传统产品的改造、产业结构的调整将起到不可估量的作用．