玻璃陶瓷在特殊領域中的優勢

玻璃陶瓷自１９５７年問世以來，已得到廣泛的研究與開發，不論在其制備工藝上還是其它的性能上都有一個非常大的打破，而且使玻璃陶瓷具有了既不同玻璃，又不同于燒結陶瓷的特點。玻璃陶瓷的種類有硅酸鹽玻璃陶瓷、氮氧玻璃陶瓷、氟云母玻璃陶瓷等。由于玻璃陶瓷有獨特的物理化學性能，熱膨脹系數可調性、機械強度高、電絕緣性能優良、耐磨耐腐蝕及熱穩定性好，作為普通型材料主要用于建筑和生活，而作為結構材料和功能材料則用于國防高等技術、微電子技術、生物醫學等方面。生產工藝簡單，成型方式靈活，傳統的熔融法生產玻璃陶瓷工藝已較為成熟，研究工作已集中在尋求新的工藝，在新工藝方面。日本７０年代出現了燒結玻璃陶瓷，使玻璃陶瓷的組成范圍擴大，品種增加，也使其得到了更加廣泛的應用。
玻璃陶瓷具有熱膨脹可調節性、耐腐蝕性、良好的抗熱震性、高度度、低介電損耗以及高的機械可加工等優越綜合性能。廣泛應用于各個領域，下面將介紹玻璃陶瓷在特殊領域中的優勢。
１、低膨脹和可調節膨脹的玻璃陶瓷
（１）低膨脹玻璃陶瓷具有很高的熱穩定性，使它成為制造炊具的理想材料，到目前為止它還是玻璃陶瓷非常大的應用領域。
（２）低膨脹或零膨脹玻璃陶瓷對溫度變化特別不敏感，這類材料適合用于隨要求溫度改變，而尺寸穩定的應用中。
（３）玻璃陶瓷有膨脹系數可以在很大范圍內使它能和多種金屬封接而成為焊料。
２、透射電磁波的玻璃陶瓷
電磁波譜包含相當寬的頻率范圍，玻璃陶瓷對此范圍有很多部分波的傳輸，具有相當大的潛力。
３、用于微電子技術的玻璃陶瓷
（１）大面積設備元件和組件玻璃陶瓷已由ＧＥＣ Ａｌｓｔｈｏｍ開發，其線膨脹特性與硅等匹配。
（２）對高散熱材料，新型陶瓷如氮化鋁，有更高的熱導率（約１５０Ｗ／ｍｋ）和類似于硅的熱膨脹系數，但價格昂貴。
（３）在較高頻率的應用中，氧化鋁相對高的介電常數（微波頻率下約１０）在電路設計中，成了問題，較低介電常數材料是必要的。
４、耐火玻璃陶瓷
玻璃陶瓷的耐高溫能力大多數比燒結陶瓷如：Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４差，以等離子或弧焙能獲得更高的溫度，但這些技術僅有于有限的組成，已經證實鎂鋁硅酸鹽類材料和鋇硅酸鹽類能經受超過１０００℃的溫度，然而在這方面做的非常大改進是在選擇的組分中引入氮。
５、生物醫學應用中的玻璃陶瓷
（１）玻璃陶瓷在這個領域的優點是生物活性。用Ｎａ２Ｏ－ＣａＯ－Ｐ２Ｏ５－ＳｉＯ２，系統玻璃陶瓷已取得類似于人臂和腿骨的強度，其中主晶相是Ｃａ２Ｐ２Ｏ５和Ｎａ２Ｃａ３Ｓｉ６Ｏ１６平均晶粒尺寸約為２０μｍ。硅的存在加大骨礦化速度并有利于骨骼發育。
（２）玻璃陶瓷材料在生物醫學這一領域中應用較有優勢，組成有用于金屬牙彌補術的鉀鋁硅酸鹽；用粉末工藝制的并著色成與天然齒相稱的鋰鈣鋁硅酸鹽；用“失蠟”石膏鑄法成型的云母玻璃陶瓷；用于薄飾板的非整體齒冠的磷硅酸鹽等。
６、可機械加工的玻璃陶瓷
可機械加工的玻璃陶瓷是７０年代初期發展起來具有不同一般的綜合性能的新型材料，通過機械加工成尺寸非常準確和樣式多樣的制品，加工后不需任何處理便可使用。
近代玻璃陶瓷制備方法主要有澆注法、燒結法，前者需在原料中加入晶核劑，促使其微晶化，使用于非常大塊體的制品；后者主要利用玻璃末粒子表面的成核作用而析晶。在其特殊應用方面，優于一般玻璃或陶瓷的應用。玻璃陶瓷具有內容豐富、涉及面廣及特殊領域中應用的優勢，有待于進一步的研究和開發，尋找新的應用領域。