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　　特种陶瓷作为一种新材料，近十几年来得到了迅速的发展，现代科学技术和社会生产力的发展，迫切要求研制与发展高温、高强、高韧、耐磨并具有特殊性能的新材料，使得特种陶瓷在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。日前，记者一行人怀揣着关于特种陶瓷发展状况的一些问题，来到华南理工大学拜访饶教授。

　　现状：三大瓶颈制约特种陶瓷发展

　　饶教授介绍，目前在中国，生产特种陶瓷的企业比较多，分布散，不像建陶企业集中度那么高，特陶没有形成一个个生产基地。虽然如此，我国对特种陶瓷的需求仍然比较大，其主要应用于现代冶金、机械工程、信息技术、航天航空、动力工程、核能技术、生物医学、环境保护、军事工程等技术领域，这就要求材料有更长的工作寿命，更高的使用温度，更能承受各种残酷的环境。

　　然而，当前国内特种陶瓷遇到了一些发展上的瓶颈，一是原料，饶教授告诉记者，目前各种高端原料都在日本，特种陶瓷的原料不像建筑陶瓷那样，在周边地区就可以采集，特种陶瓷对于原料的纯度和烧结活性要求高，因为这会影响特陶质量的稳定性；另一个发展瓶颈是技术，原料可以依靠国外进口，但最主要的还是技术，我国的特陶生产技术水平及总体实力与美国、日本相比，差距比较大，特别在实际应用、生产水平和工业化程度上仍然与发达国家相差甚远；还有一个发展瓶颈是设备问题，氧化物陶瓷对烧结设备的要求不是很高，但非氧化物如碳化物、硼化物、硅化物等材料对烧结设备要求很高，使用的设备大都依靠国外进口，而且烧结设备非常昂贵。饶教授补充道，国产设备一直都在发展之中，但是高端设备只能从国外进口。

　　“我给你看样东西，你就知道我们和国外的技术水平相差有多少。”说完，饶教授便从书柜里拿出一个“宝盒”，里面装着各类特陶样板，他在其中挑出一块氧化铝小圆板向记者介绍，“不要小看这块氧化铝，这是我1998年刚到日本的时候，我的日本老板告诉我，现在日本有家公司生产的氧化铝粉的纯度可高达99.99%，但烧结温度只需1300℃。当时我感到十分惊讶！随后几天就用该氧化铝粉压制和烧结了几个小圆板，烧结性能果然如此。一般来说，氧化铝纯度越高，烧结温度就越高，而我国生产的氧化铝纯度仅为99.5%，但烧结温度还需要1600~1700℃。与此同时，该日本氧化铝，其抗弯强度、断裂韧性、维氏硬度、冲蚀磨损率均比国产氧化铝的要好得多。目前世界上能生产出这样的氧化铝粉的企业，就只有日本这一家公司。”

　　目前，由于国家陆续出台促进产业转型升级的政策，一些财力雄厚的建陶企业也产生向特种陶瓷这些新材料转型的想法，饶教授表示：“这些企业并不缺钱，但如果要将特种陶瓷产业化，我们的技术力量还是比较薄弱，特种陶瓷不像建筑陶瓷一样，买了设备也就有了技术，特种陶瓷对技术要求比较高，像金刚的辊棒，从80年代开始，经过这么多年的研发，才做到如今的‘世界老大’。”这也说明，特种陶瓷与建筑陶瓷、日用陶瓷不同的是，其进入门槛高，体现在技术要求高、资金需求多，与此同时，它的附加值也会比较高。

　　前景：克服陶瓷脆性，扩大特陶应用范围

　　虽然特种陶瓷有高弹性模量、高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损等优点，但其断裂韧性低，属于脆性材料，所以特种陶瓷在应用上的主要障碍是脆性、可靠性和加工成本。

　　饶教授解释，脆性是陶瓷的特征，也是陶瓷的致命弱点，它间接地反映在陶瓷较低的抗机械冲击强度和较差的抗温度骤变性，直观地表现在一旦受到临界的外加负荷，陶瓷的断裂则具有爆发性的特征和灾难性的后果。而断裂韧性是衡量材料脆性的指标，是材料固有的性能，是材料阻止宏观裂纹失稳扩展能力的度量。

　　“作为最常用的工程材料之一的氧化铝陶瓷，其断裂韧性只有一般的铸铁材料的1/6左右，抗弯强度也仅仅为350MPa左右，因此，克服陶瓷材料的脆性，提高陶瓷材料的强度，达到材料的强化和韧化是进一步扩大其应用范围的关键。”

　　那么如何克服陶瓷材料断裂韧性低这一固有的性能呢？饶教授介绍：“目前可以通过氧化锆相变增韧、纤维（或晶须）增强增韧、第二相颗粒弥散强化等途径来增韧和强化陶瓷，像日本Tosho公司的氧化锆复合氧化铝陶瓷，其抗弯强度可达2500MPa。”与此同时，饶教授还向我们展示了一块集金属、高分子、陶瓷三大材料于一身的多层复合材料，“多层复合材料汲取了各种材料的优点，即陶瓷的耐磨、耐高温、高分子较好的弹塑性和金属良好的韧性，这也使得该材料在更高、更严酷的环境下仍可保持优良的综合性能。然而，这块多层复合材料并没有根本解决陶瓷的脆性，只可以说，这块复合材料的断裂韧性和断裂功比较高。”

　　饶教授认为，现在不管是建筑陶瓷还是日用陶瓷，都已经达到一种饱和的状态，一些建陶企业想要加快转型升级，考虑进军特种陶瓷领域，但由于国内特种陶瓷的技术仍有待加强，这类企业如果想成功转型，可通过加强产学研合作来实现。“国内高校与国外高校的特陶研究水平差距并不大，而且很多产学研项目都得到了国家的大力支持，尤其资金方面的支持力度比较大。”

　　每当谈到我国特种陶瓷与国外水平上的差距，饶教授总有一股紧迫感，他认为，特种陶瓷目前还存在成本高的现状，力学性能、可靠性和稳定性还需要进一步改善等问题，这也是制约特种陶瓷大规模产业化的重要瓶颈，高性能、低成本、高可靠性陶瓷材料的设计和制备方法的研究显得尤为重要，任重道远。