[发明专利]陶瓷复合纳米材料及其制备方法、使用方法

说明书

技术领域：

本发明涉及陶瓷复合材料技术领域，特别涉及陶瓷复合纳米材料及其制备方法、使用方法。

背景技术：

纳米技术作为一种最具有市场应用潜力的新兴科学技术，其潜在的重要性毋庸置疑，一些发达国家都投入大量的资金进行研究工作。如美国最早成立了纳米研究中心，日本文教科部把纳米技术列为材料科学的四大重点研究开发项目之一。

日本在材料科学领域一直走在世界的前沿，特别是在高技术陶瓷材料方面占有领先、突出的地位。一般来看，日本和欧美乃至中国在陶瓷材料研究方面水平相差并不大，但在新型陶瓷材料的产业方面日本在世界上占有绝对领先的优势。尽管日本近几年来经济停滞不前，新型陶瓷材料没有能像预想的那样在汽车工业得到广泛的应用，但是近5年来陶瓷产业的平均递增率接近6％，1998年度日本陶瓷的总产量接近1.7兆日元。纳米复合陶瓷从20世纪80年代末起，日本大力开展纳米复合陶瓷的研究。研究集中在纳米级氧化物陶瓷，主要有M90-SIC系、AL₂O₃-SiC系、Si₃N₄-SIC系等等。与一般复合陶瓷不同的是，弥散相的晶粒很小，直径一般小于100纳米，弥散分布在直径为微米的母相晶粒内和晶界之间。AL₂O₃-SiC纳米复合陶瓷的抗弯强度比AL₂O₃单体提高近3倍。纳米复合陶瓷不仅在常温下具有很高的强度，其高温强度性能也明显提高。近来，双向纳米复合陶瓷和纳米压电复合陶瓷是引人注目的新方向。

复合陶瓷通过材料内部复合相的协同增韧补强效应，可使陶瓷材料的性能大幅度提高，对陶瓷材料实行多层次复合是获得超强、超韧的有效途径。随着控制弥散相的粒度、晶粒尺寸从微米级→亚微米级→纳米级的减小，材料强度出现了大幅度的飞跃。例如：日本研制出的具有超塑性的ZrO₂-Al₂O₃复合材料，抗弯强度达2450MPa。因此，复合陶瓷技术和纳米技术相结合，可制备纳米复合材料，纳米复合材料的强度和韧性的提高可归结为晶粒细化和断裂模式的改变。

我国陶瓷材料研究最近获得新的突破：高性能纳米复合陶瓷在上海研制成功，这种纳米复合陶瓷材料的强度、韧性，以及降低电阻率等方面的性能均达到国际水准。

由于这种陶瓷是用几种陶瓷复合而成，并添加具有磁性、电性、光性能的其他材料，因而它既拥有结构陶瓷的力学性能，又具备功能陶瓷的特殊功能。如由于磁性材料的添加，其电阻率大大降低，使其从高绝缘体变成了可导电的材料，扩大了应用面，从而也使原先不可切割的陶瓷，如今可用电火花进行切割，大大降低了陶瓷材料的加工成本。

陶瓷材料具有金属和其他材料不可比拟的耐高温、耐腐蚀、耐磨性能，可广泛应用在一些军工、航空、航天、汽车制造等高科技领域，如航天飞行器的外壳，就是用耐高温的陶瓷材料制成的。但是高强度、高韧性的陶瓷在制备方面有很高的要求，传统的制备方法常会出现陶瓷粉体组分不均匀、烧结过程长而导致晶粒过大，破坏陶瓷材料的力学性能和可靠性，以致难以推广应用。上海硅酸盐研究所研制的纳米复合陶瓷，有望突破我国陶瓷材料在应用上的“瓶颈”，加快高性能纳米陶瓷产业化的进程。

总之，纳米技术正成为各国科技界所关注的焦点，正如钱学森院士所预言的那样：纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的特点，会是一次技术革命，从而将是21世纪的又一次产业革命。

发明内容：

本发明的目的之一是提供陶瓷复合纳米材料。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

它包括下述组份，按重量份计：

纳米级硅溶胶                  100

纳米氧化钾                    1.0～3.0

纳米氧化锂                    0.5～1.0

纳米氧化锆                    0.2～0.6

纳米碳化硅                    0.2～1.5

纳米氧化钛                    0.3～2.0

纳米氧化锌                    0.1～3.0

纳米氧化钙                    0.1～1.0

纳米氧化铝                    0.1～2.0。