稀土在功能陶瓷中的應用

由於稀土元素特殊的電子層結構，使其具有良好的光、電、磁、超導等特性，在功能陶瓷中得到了廣泛的應用。在許多功能陶瓷的原料中摻加一定的稀土元素，不但可以改善陶瓷的燒結性、緻密度、強度等，更重要的是可以使其特有的功能效應得到顯著提高。

△稀土元素圖片

1.在介電陶瓷中的應用

介電陶瓷，又稱電介質陶瓷，主要用於製作陶瓷電容器和微波介質元件。在TiO2、MgTiO3、BaTiO3等介電陶瓷及其複合介電陶瓷中，添加La、Nd、Dy等稀土能顯著改善其介電性能，提高器件使用壽命，擴大其應用範圍。

2.在壓電陶瓷中的應用

壓電陶瓷是一種能夠將機械能和電能互相轉換的信息功能陶瓷材料。在傳統的壓電陶瓷材料如PbTiO3、PZT中摻雜微量稀土氧化物如La2O3、SmO3、Nd2O3等可以大大改善這些材料的燒結性能、介電性能、壓電性能以及抗時間老化和抗溫度老化等性能，使壓電陶瓷材料可以廣泛地應用於高壓發生器、超聲發生器、水聲換能器等裝置中。

3.在敏感陶瓷中的應用

敏感陶瓷，又被稱為傳感器陶瓷，其特徵是對某些外界條件如電壓、氣體成分、溫度、溼度等反應敏感，廣泛用於控制電路的傳感元件。鈦酸鋇（BaTiO3）是目前研究最多且應用最廣的熱敏陶瓷，在BaTiO3中摻加微量稀土元素如La、Ce、Sm、Y等，陶瓷的電阻率顯著降低；對於ZnO壓敏陶瓷，低濃度稀土元素摻雜時可提高其壓敏電壓值，但對非線性係數影響不大；而高濃度摻雜時陶瓷則不呈現壓敏特徵。

△敏感陶瓷

4.在磁性陶瓷中的應用

磁性陶瓷又稱為鐵氧體陶瓷，是以氧化鐵和其他鐵族或稀土族氧化物為主要成分的複合氧化物磁性材料。磁性材料中廣泛使用Y、Sm、Eu、Er、Dy、Nd等稀土元素的氧化物。稀土磁性材料具備高磁能積和高矯頑力等優異的特性，是現代信息技術、醫療器械、國防軍工、新能源等高精尖科技不可缺少的重要材料之一。

5.在導電陶瓷中的應用

以稀土氧化物Y2O3作添加劑的釔穩定化氧化鋯(YSZ)陶瓷，高溫下仍具有良好的熱穩定性和化學穩定性，是較好的氧離子導體，在離子導電陶瓷中具有突出地位。可用於測量汽車尾氣中的氧分壓，有效控制空氣/燃料比，節能效果顯著，在工業鍋爐、熔煉爐、焚化爐等以燃燒為主的設備中也有廣泛應用。

6.在超導陶瓷中的作用

超導陶瓷是一類在臨界溫度時電阻為零的陶瓷，在信息技術、能源利用以及交通運輸等領域有著巨大的應用前景。目前大部分超導材料是稀土元素組成的化合物。用Nd、Sm、Eu、Gd等輕稀土摻雜的超導材料的磁場強度、磁通釘扎力、電阻溫度係數等性能將有顯著提高，在電力、儲能、運輸等方面極具利用價值。

7.在生物陶瓷中的應用

生物陶瓷是指用作特定的生物或生理功能的一類陶瓷材料，稀土生物功能陶瓷在農業、醫藥和環保領域有廣泛的應用。由於稀土元素可與銀、鋅、銅等過渡元素協同增效，開發的稀土磷酸鹽抗菌產品可使陶瓷表面產生大量的羥基自由基，從而增強陶瓷材料的抗菌性能。

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