先進陶瓷材料

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“先進陶瓷材料”由于其特定的精細結構和其高強、耐高溫、絕緣、超導、生物相容等一系列優良性能，廣泛應用于國防、化工、冶金、電子、機械、航空、航天、生物醫學等領域，已逐步成為新材料的重要組成部分，是中國建材總院服務國防軍工建設的排頭產品。中國建材總院陶瓷專業創建于1954年，主要從事建筑衛生陶瓷和工業陶瓷的研究及裝備開發，1959年10月，按照國家“兩彈一星”發展規劃的要求，建立了特種陶瓷專業。建院72年來，特種陶瓷領域的總院人薪火相傳，在實踐中探索，在傳承中創新，開創了多個領域的研究先河，引領著中國先進陶瓷材料技術與產業的發展方向。

特高壓電瓷：2006年第一窯冷等靜壓干法成型戶外棒形支柱絕緣子在山東淄博生產線出窯，至2013年在“中國電瓷之都”江西蘆溪建廠，再到如今遠銷歐洲、北美，中材電瓷自主研發的交流1100kV、直流±800kV、直流±1100kV 棒形支柱瓷絕緣子和直流?±800kV瓷芯復合支柱絕緣子，經中國電力企業聯合會鑒定，均已達到國際領先水平，并已成功應用到我國建成投運以及在建特高壓重大工程中，滿足了我國特高壓輸變電工程的建設需要，同時用于海外首個特高壓直流輸電工程——巴西美麗山±800kV特高壓直流輸電項目。

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高性能氮化物陶瓷纖維：具有極為優異的綜合性能，如耐超高溫、耐化學腐蝕、介電性能優異等，在航空、航天和核工業等高技術領域有著不可替代的作用。

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紅外光學窗口晶體：可作為紅外透鏡、紅外窗口、紅外棱鏡、高速飛行器保護窗口，廣泛應用于紅外成像和紅外跟蹤、探測等，被譽為光電探測與制導系統的“眼角膜”。

微納晶體：超低膨脹微納晶材料是微晶相與玻璃相結合的多相復合固體材料，兼備了玻璃和陶瓷的雙重特性，具有優異的尺寸穩定性和耐高溫性能，是航空、航天、5G通訊、天文等重大領域的“卡脖子” 材料。其熱膨脹系數只有金屬的數千分之一，普通玻璃的數百分之一，因此具有熱不膨脹冷不收縮的特點，是極端苛刻條件下尺寸穩定性最好的材料。該材料做成光學反射鏡，可保證鏡面面形穩定不變形，從而保證影像傳輸不失真，確保像素的高分辨率。在相機光學口徑一米的情況下，在600公里的高空能分清地面0.5米的物體，目前應用在高分衛星的空間相機上。人工晶體院激光陀螺產品通過了國內重點用戶考核，滿足了高精度激光陀螺的應用要求，取得激光陀螺用微納晶材料國產化的歷史性突破。利用它苛刻條件下的耐溫性，能急冷急熱的特性，開發出了家庭使用的微晶炊具系列產品。

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RTP晶體：磷酸氧鈦銣（RbTiOPO₄，簡稱RTP）晶體以其高電光系數、高激光損傷閾值、寬透過波段、不潮解、低半波電壓、低電導率、低插入損耗尤其是極低振鈴效應的高重頻等優異性能成為新一代電光器件用材料。在激光技術、激光照射/測距、激光精密加工等方面有著廣泛應用。非常適合用做電光器件，如激光調Q開關、快門、相位和振幅調制器、脈沖選擇器，腔倒空器和偏轉器。人工晶體院承擔著“十四五”重點研發計劃揭榜掛帥項目“高頻、高功率激光器調制器技術與應用”課題，該項目的實施有望實現“進口替代”。

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金剛石：是地球上發現的最堅硬物質，由于金剛石極其特殊的晶體結構，使得它具有諸多優異的物理化學特性，不僅硬度最高，而且具有最高的熱導率，透過光譜最寬，聲速最快，以及優異的半導體性能，被譽為“終極材料”。上世紀七十年代,人工晶體院開始研究金剛石工具，并且于八十年代在國內最早開發出金剛石鋸，應用于石材的切割加工，帶動了石材加工和其它加工行業的技術革命，一舉填補了國內空白。目前主要從事金剛石厚膜、寶石級單晶、摻硼金剛石電極的研究開發。疫情期間，科研人員根據市場需求開發出金剛石電極及組件，和民企合作首款消殺用噴壺已經投放市場，針對大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、甲型流感病毒等典型細菌、病毒短時間內滅活率達99.999%，超過國家標準。

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水晶：被譽為晶體的“常青樹”。人工合成水晶是重要的電子、光學材料，已成為當今世界應用量最大的壓電晶體材料。主要成分是SiO?，受力產生壓電效應，具有高Q 值，頻率-溫度穩定性好、耐輻照等特點；在光學雙折射和旋光性方面，具有通光范圍寬、光學均勻性好、激光損傷閾值高等特點。人工晶體院是國內宇航級耐輻照石英晶體生產研制單位和高Q值人造石英晶體軍品配套單位。2021年，晶體院學科團隊在解決了生長工藝等一系列難題之后，成功開發出了光刻機曝光光學系統用大尺寸、深紫外、高透過人造光學石英晶體。

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高純氧化鋁陶瓷結構件：氧化鋁陶瓷是應用范圍最廣、產量最大的工業陶瓷材料，按照Al2O3含量可分為A99瓷、A95瓷、A90瓷、A85瓷等品種。高純氧化鋁陶瓷一般純度在99%以上，具有耐腐蝕、耐高溫、耐磨損、成本低等優點，在航空航天、機械、冶金、化工等各工業領域均有廣泛的應用。中國建材總院在高純氧化鋁陶瓷結構件的復雜形狀成型技術、控溫燒結技術、超高精度加工等領域技術領先。

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固體激光器用漫反射陶瓷聚光腔：陶瓷聚光腔利用非幾何光學反射成像把泵浦光均勻地反射到激光工作物質上，從而最大限度的傳輸能量，在激光加工、激光武器、激光測距等方面有重要應用。中國建材總院是國內最早研制、開發陶瓷光學材料的單位，產品具有化學穩定性好、高漫反射率、高機械強度、絕緣性能優、泵浦均勻性好、熱膨脹小等優良特性。

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電子行業用氧化鋁陶瓷基板：氧化鋁陶瓷基板由于其良好的電絕緣性、機械性能及化學性能，且耐熱沖擊、膨脹系數與硅片匹配、成本低和良好地避光性等，廣泛應用于厚膜電路、薄膜電路、覆銅板、半導體制冷器、臭氧發生器等領域。

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陶瓷氣浮導軌：碳化硅氣浮導軌具有低膨脹、高導熱、高彈性模量等優異特性。通過合理輕量化結構設計既減輕部件整體重量同時增加尺寸穩定性；通過凝膠注模成型可制備出大尺寸復雜結構的導軌及骨架部件，尺寸可達2m及以上。產品具有超高平面度、平行度、直線度，低至1μm。

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高精密碳化硅陶瓷真空吸盤：高精密碳化硅陶瓷因致密度高、強度高、彈性模量高、導熱高及熱膨脹低等特點，成為集成電路裝備用陶瓷零部件的首選，可同時滿足尺寸精度高、輕量化程度高、在高速運行穩定性高、“結構-功能”一體化。中國建材總院是國內最早開展微電子裝備用高精密陶瓷部件研發的單位，所研制的碳化硅陶瓷真空吸盤不僅具有良好的熱學、力學性能，且可設計不同的接觸結構，極低的晶圓接觸面積，優異的尺寸結構穩定性，超高的平面精度，0.3~1μm。

原文始發于微信公眾號（中國建材總院）：中國建材總院第三屆“善用資源日”創新成果之“先進陶瓷材料”