生活中經常用到碗和餐具,我們一不小心,碗摔倒在地上就碎成渣渣啦,可是摔不碎的碗你有見過嗎?
陶瓷是我們日常生活中必不可少的用品,好多餐具都是用陶瓷做的。中國的陶瓷史可以追溯到9000年以前,瓷器的發展也經歷了4000 年,先輩們積累了燦爛的陶瓷文化碩果,這是中華民族的驕傲,也為人類文明的進步做出了巨大的貢獻。時至今日,陶瓷不但在我們日常生活中必不可少,而且也應用到幾乎所有的工業領域,發揮著不可替代的作用。
精美的陶瓷製品不但提供了各種實用功能,而且還可以裝飾我們的生活。陶瓷也有缺點,那就是它沒有韌性,非常容易碎裂。有沒有不易碎的陶瓷的碗呢?看看納米材料能不能幫上我們的忙。
陶瓷在歷史上出現過三次大飛躍:從陶器到瓷器,這是第-一次重大飛躍。20世紀四五十年代,一些強度高、性能好的陶瓷材料出現了,並被廣泛應用於工業領域,從傳統陶瓷到工程陶瓷,這是陶瓷發展史上的第二次重大飛躍。現在陶瓷業正從工程陶瓷進入到納米陶瓷的階段,這是陶瓷發展史上的第三次重大飛躍。納米材料的特性之一就是具有很高的強度 硬度並有良好的可塑性和韌性。材料科學家認為,納米材料的誕生給人們製造「摔不碎的碗」帶來了希望。
俗話說:江山易改,本性難移。但在人類無窮的智慧和創造力面前,什麼都是可以改變的。脆弱的陶瓷發展到非常堅硬、很有彈性、能耐高溫、能夠導電......這不生動說明,本性也是「可移」的嗎?
早在20世紀80年代,德國科學家就在實驗室成功製備山了在80C左右表現出良好可塑性的納米氟化鈣材料。瓦克和尼愛等人在二氧化鋯中加人粒徑小於300納米的氧化釔粒子, 觀察到了超塑性(超塑性是指在受到一定力量拉伸時,材料伸長量與其原始長度的比超過100%的現象),他們在此材料基礎上又加人了20%氧化鋁,製成平均粒徑為500納米的陶瓷,其超朝性可達200% ~ 500%,如果用這樣的陶瓷做成碗,那麼掉在地上就不會碎了。
這樣的陶瓷用來做碗很可惜了,科學家正在研究把這種陶瓷用在發動機的氣缸上。目前,氣缸是使用金屬做的,這就要求氣缸裡燃料的燃燒溫度不能太高,否則可能會把氣缸燒化,所以要有冷卻系統來給氣缸降溫,但是燃燒的溫度越高,發動機的動力越足。所以為了提高汽車的動力,人們想到了陶瓷,過去因為陶瓷很脆,經不起機械振動,雖然能耐高溫也無法用來製造氣缸。現在情況不同了,納米陶瓷正在逐步用來優化傳統的金屬氣缸。人們先是在氣缸的內部噴塗上陶瓷材料,這樣就大大提高了燃燒的效率。現在正試驗用陶瓷做氣缸和活塞,不加冷卻,工作溫度就可達到1500~ 1600C。美國用氮化矽做成的發動機在每分鐘5萬轉的轉速下運轉了200小時。日本已研製成功全陶瓷發動機。西方發達國家還研製了不令卻發動機及可供運兵車和自行火炮等使用的複合柴油機。所用的不冷卻發動機在主要高溫零件上採用了二氧化鋯陶瓷塗層隔熱,同水冷柴油機相比,大大減少了零件、體積、重量、冷卻水,並降低了耗油率。
此外,納米陶瓷還可以用在其他需要抗高溫的地方。 1997年5月24日,美國「阿特蘭蒂斯」號太空梭又一次完成太空旅行,穿過薄薄的雲層,在佛羅裡達州甘迺迪航天中心降落。太空梭在穿越大氣層時,與空氣摩擦產生高溫,其頭錐部分溫度最高達2760C。在這樣的高溫下,般材料都將化為灰燼。那麼,「阿特蘭蒂斯」為什麼會安然無恙呢?原來,它的外部穿著一種特殊的「保護裝」一隔熱瓷瓦, 有了它,太空梭才能經受「酷熱」的考驗,瀟灑自如地上天落地。
前不久我國科研人員研製出了陶瓷人造骨,這樣一些嚴重骨挫的病人就可以採用人造骨頭,從而像原來一樣健康的生活。
這是一種新的研發領域,相信它會發展的更好,會造福大家,引領世界科技水平,豐富我們的生活,帶著我們走向更好!!!