納米材料與技術(shù)納米陶瓷材料

第十二章納米陶瓷材料陶瓷材料作為材料的三大支柱之一，在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中起若舉足輕重的作用。可是，由于傳統(tǒng)陶瓷材料質(zhì)地較脆，韌性、強(qiáng)度較差，因此使其應(yīng)用受到了較大的限制。隨若納米技術(shù)的普遍應(yīng)用，納米陶瓷隨之產(chǎn)生，希望以此來(lái)克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有象金屬一樣的柔韌性和可加工性。世界聞名材料學(xué)家JohnW.Cahn指出納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑。一、 納米陶瓷的問(wèn)世背景二、 納米陶瓷(粉體)的制備方式三、 納米陶瓷(粉體)的應(yīng)用領(lǐng)域一、納米陶瓷的問(wèn)世背景陶瓷是由晶粒和晶界組成的一種多晶燒結(jié)體。由于工藝上的關(guān)系，很難幸免其中存在氣孔和微小裂紋。決定陶瓷材料性能的要緊因素：化學(xué)組成、物相和顯微結(jié)構(gòu)。先進(jìn)陶瓷采納人工合成原料，它的化學(xué)組成和雜質(zhì)含蛾都能夠有效地操縱，所制備材料的一致性得以保證。陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)：要緊考慮晶粒尺寸大小及其散布、晶界的組成、結(jié)晶態(tài)和其含攜和它的散布狀態(tài)、氣孔和微小裂紋等宏觀缺點(diǎn)的大小及其散布等。其中最要緊的是晶粒尺寸問(wèn)題?，F(xiàn)有陶瓷材料的晶粒尺寸一樣是在微米級(jí)的水平，這是由所采納的工藝所決定的。陶瓷材料的優(yōu)良性能：耐磨損、耐侵蝕、耐高溫高壓、硬度大、可不能老化等，能夠在其它材料無(wú)法經(jīng)受的惡劣環(huán)境條件下正常工作。陶瓷材料的缺點(diǎn)：脆性和難加工。高技術(shù)陶瓷包括AKh、ZrO?SiC、&3N4等，具有硬度高、耐磨性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)固、密度小等優(yōu)良性能。在各工業(yè)領(lǐng)域關(guān)鍵部件上利用，尤以S】C、S”N4等S】基陶瓷最具優(yōu)良的綜合性能和普遍的工業(yè)應(yīng)用前景。高技術(shù)陶瓷存在的問(wèn)題(1)韌性待增強(qiáng)目前用來(lái)增強(qiáng)韌強(qiáng)化的方式有：顆粒增韌：工藝簡(jiǎn)單，但增韌成效不大；U)晶須(纖維)增韌：由于晶須在基體中難以分散均勻、工藝性不行，達(dá)不到預(yù)期成效，晶須的毒性和高價(jià)錢(qián)也是不利因素。在陶瓷微觀結(jié)構(gòu)中加入能量吸收單元(顆粒、晶須、片晶等)來(lái)實(shí)現(xiàn)：通過(guò)塑性形變來(lái)吸收能量；利用裂紋偏轉(zhuǎn)和提供橋聯(lián)單元來(lái)阻止裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展。Z1O2相變?cè)鲰g：加入能夠相變的第二相，通過(guò)相變來(lái)吸收裂紋擴(kuò)展的能量?？捎休^好的成效，但在高溫工作條件下不能達(dá)到增韌的目的。|'|增韌技術(shù)：對(duì)SiC、SBN4,原位操縱組織結(jié)構(gòu)形態(tài)，工藝性好、有成效，但增強(qiáng)的成效有待提高。?這些方式對(duì)提高陶瓷的韌性起到專(zhuān)門(mén)大的作用，可是，想完全解決陶瓷的脆性問(wèn)題仍然十分困難。高溫力學(xué)性能待增強(qiáng)為提高熱機(jī)效率，設(shè)計(jì)利用溫度要盡可能提高：美國(guó)先進(jìn)高溫?zé)釞C(jī)材料打算和國(guó)家宇航打算的陶瓷基復(fù)合材料的研究目標(biāo)，要將利用溫度提高到1650°C或更高?，F(xiàn)有陶瓷材料的高溫強(qiáng)度、端變速度、抗高溫就化性及抗高溫疲勞能力都難以知足如此苛刻的要求。S】C、&3N4有可能在1400°C-1650°C的高溫結(jié)構(gòu)中利用，但由于添加燒結(jié)助劑形成的晶界相在高溫下軟化，引發(fā)慢裂紋擴(kuò)展，使其高溫強(qiáng)度下降，限制了其利用溫度的提高。加工困難：阻礙了陶瓷的有效化納米陶瓷納米陶瓷粉體和納米復(fù)合陶瓷的問(wèn)世，為解決上述問(wèn)題帶來(lái)了新的機(jī)緣。1987年德國(guó)薩爾蘭大學(xué)的Gieiter和美國(guó)Aigon國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的席格前后研制成功CaFz和TiCh納米陶瓷。CaF:在RT下顯示出良好的韌性，T1O:在1809經(jīng)受彎曲而不產(chǎn)生裂紋。這一沖破性的進(jìn)展，使那些為陶瓷增韌奮斗了快要一個(gè)世紀(jì)的材料科學(xué)家們看到了希望。聞名材料科學(xué)家卡恩(Cahn)在《Nature》上撰文說(shuō)：納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑。??所謂納米陶瓷，是指顯微結(jié)構(gòu)中的物相具有納米級(jí)尺度的陶瓷材料，也確實(shí)是說(shuō)晶粒尺寸、晶界寬度、第二相散布、缺點(diǎn)尺寸等都是在納米量級(jí)的水平上。要制備納米陶瓷，這就需要解決：粉體尺寸形貌和粒徑散布的操縱，團(tuán)聚體的操縱和分散，塊體形態(tài)、缺點(diǎn)、粗糙度和成份的操縱。Gleitei指出，若是多晶陶瓷是由大小為幾個(gè)納米的晶粒組成，那么能夠在低溫下變成延展性的，能夠發(fā)生100%的范性形變。許多專(zhuān)家以為，如能解決單相納米陶瓷燒結(jié)進(jìn)程中的抑制晶粒長(zhǎng)大的技術(shù)問(wèn)題，從而操縱陶瓷中的晶粒尺寸在50iim以下，那么它將具有高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等傳統(tǒng)陶瓷無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。納米陶瓷被以為是陶瓷研究進(jìn)展的第三個(gè)臺(tái)階，也確實(shí)是說(shuō)從現(xiàn)代的具有微米級(jí)尺度的先進(jìn)陶瓷將步入到具有納米級(jí)尺度陶瓷的研究時(shí)期。這是當(dāng)前陶瓷研究的三大趨向之一。盡管納米陶瓷還有許多關(guān)鍵技術(shù)需要解決，但其優(yōu)良的室溫和高溫力學(xué)性能、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性，使其在切削刃具、軸承、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)部件等諸多方面都有普遍的應(yīng)用，并在許多超高溫、強(qiáng)侵蝕等苛刻的環(huán)境下起若其他材料不可替代的作用，具有廣漠的應(yīng)用前景。簡(jiǎn)而言之，納米陶瓷剛?cè)岵?jì)，在具有高硬度和耐高溫特性的同時(shí)還有必然的塑性，可使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在更高的溫度下：汽車(chē)會(huì)跑得更快，飛機(jī)遇飛得更高。二、納米陶瓷（粉體）的制備方式納米陶瓷粉體的合成納米陶瓷素坯的成型納米陶瓷的燒結(jié)納米陶瓷粉體的合成納米粉體的合成是納米陶瓷制備的第一步，這是因?yàn)榉垠w的性能，如化學(xué)成份配比、粉體純度、成份散布、粉體顆粒大小、顆粒尺度散布、團(tuán)聚狀態(tài)等對(duì)下一步成型、燒結(jié)及最后納米陶瓷的性能都有極大的阻礙。要求：理想陶瓷粉體的條件是粒徑小、呈球型、粒度尺寸散布窄、無(wú)硬團(tuán)聚、高純度。傳統(tǒng)的固相反映法、碳熱法、Si粉N化法等，只能取得pm、亞叩】級(jí)的SiC、S13N4陶瓷粉。?氣相反映法是制備納米Si基陶瓷粉的要緊方式，可取得粒度更小的納米Si、SiC.&3N4陶瓷粉。進(jìn)程：含Si的氣體分子（S1H」）或液相有機(jī)Si汽化后與NH3氣等在高溫下發(fā)生反映，快速形核、長(zhǎng)大，生成SiC、S13N4、或S1-C-N復(fù)合粉等。依照加熱方式不同，可分類(lèi)如下：（1） 熱管爐法：反映混合氣體直接通入高溫反映管。設(shè)備簡(jiǎn)單、產(chǎn)量大、本錢(qián)低。但反映管壁處非均勻成核（異質(zhì)成核），使粒度散布寬，呈鏈狀團(tuán)聚，同時(shí)粒徑偏大。（2） 等離子法：Plasma加熱中電極材料的污染和溫度梯度造成粒度不均勻。（3）激光氣相合成法i） 形成的反映火焰不與器壁接觸（無(wú)壁反映），幸免了由于反映器壁造成的污染。ii） 反映火焰穩(wěn)固、溫度場(chǎng)散布較均勻，反映在剎時(shí)（1。6K/s）完成，粒徑?。?-20nm）,粒度散布窄，形狀規(guī)那么。通過(guò)調(diào)劑工藝參數(shù)（激光功率密度、反映箱壓、反映氣體配比、流速等），可精準(zhǔn)操縱生成粒子的粒度、化學(xué)組成、結(jié)晶狀態(tài)，從而一步法合成知足理想納米粉條件的（Si基）納米陶瓷粉。5氣相法：包括惰性氣體冷凝法、濺射法、化學(xué)氣相合成法、激光誘導(dǎo)氣相沉積法、等離子氣相合成法等。特點(diǎn)：所得粉體純度較高、團(tuán)聚較少，燒結(jié)性能也往往較好。缺點(diǎn)：設(shè)備昂貴、產(chǎn)量較低，不易普及。?固相法：包括高能機(jī)械球磨法、深度塑性變形法等。特點(diǎn)：所用設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。缺點(diǎn)：所得粉體往往不夠純，粒度散布也較大，適用于要求比較低的場(chǎng)合。?液相法：包括沉淀法、溶膠-凝膠法、水熱法、噴霧熱解法、微乳法等。特點(diǎn)：介于氣相法與固相法之間，與氣相法相較，液相法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、無(wú)需高真空等苛刻物理?xiàng)l件、易放大等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又比固相法制得的粉體純凈、團(tuán)聚少，很容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，因此最有進(jìn)展前途。納米陶瓷素坯的成型成型：將粉體轉(zhuǎn)變成具有必然形狀、體積和強(qiáng)度的坯體的進(jìn)程。素坯的密度和顯微組織的均勻性，對(duì)陶瓷在燒結(jié)進(jìn)程中的致密化有極大阻礙。提高素坯密度和均勻性的要緊問(wèn)題：1） 納米顆粒之間很容易因London-VanderWaals吸引力而形成團(tuán)聚，使素坯中顆粒堆積的不均勻性增加，降低坯體的密度。2） 由于納米粒子小，單位體積中顆粒間的接觸點(diǎn)大大多于一般粉，因此在成型時(shí)，每一個(gè)接觸點(diǎn)都會(huì)因摩擦力的作用而阻礙顆粒間的滑動(dòng)，阻礙均勻化，同時(shí)還容易在素坯中留下殘余應(yīng)力，使坯體在燒結(jié)時(shí)破碎。3） 納米顆粒表面吸附的雜質(zhì)也對(duì)成型造成阻礙。5素坯成型新進(jìn)展：1） 傳統(tǒng)的干壓成型取得進(jìn)一步進(jìn)展，如利用包膜技術(shù)減小顆粒間的摩擦，以利于提高素坯的密度：采納持續(xù)加壓的工藝，使粉體團(tuán)聚破碎、晶粒重排在不同的加壓進(jìn)程中完成，使素坯的密度更高。2） 提高成型壓力是最要緊的進(jìn)展的趨勢(shì)。如利用電磁脈沖等特殊手腕，將成型壓力提高到2-10GPa,使素坯的密度提高到60%-80%左右，比一般的等靜壓成型高出20%—40%。3） 濕法成型成為研究的熱點(diǎn)。如利用離心注漿成型方式，可取得相對(duì)密度高達(dá)74%、顆粒散布極均勻的納米Y-TZP坯體。還有如滲透固化、直接凝固注模成型（DCC）、凝膠注模成型、擠壓成型、注射成型等也取得普遍研究。?納米陶瓷素坯的成型一一冷等靜壓成型：冷等靜壓成型是當(dāng)前很經(jīng)常使用的一種成型方式。＞冷等靜壓成型原理：將較低壓力下干壓成型的坯體置于一橡皮模內(nèi)密封，在高壓容器中以液體為壓力傳遞介質(zhì)，使坯體均勻受壓，取得的生坯密度高，均勻性好。＞納米陶瓷的冷等靜壓成型：一是取得較高的素坯密度；二是壓碎粉體中的團(tuán)聚體。由于納米粉體顆粒細(xì)、比表面積大，很容易彼此粘連形成軟團(tuán)聚體；這些軟團(tuán)聚體若是不在成型時(shí)期壓碎，將在燒結(jié)時(shí)致使差分燒結(jié),使團(tuán)聚體內(nèi)部第一致密化并與基體間形成裂紋，其結(jié)果將使得燒結(jié)溫度提高和晶粒長(zhǎng)大，這關(guān)于制備納米陶瓷極為不利。應(yīng)用冷等靜壓成型制備納米陶瓷時(shí)，能夠取得透明或半透明的素坯。這是因?yàn)闅饪资桥黧w中要緊的光散射中心，納米粉體經(jīng)冷等靜壓成功成型后顯微結(jié)構(gòu)均勻，素坯中的氣孔比較小，比可見(jiàn)光波長(zhǎng)短得多?光波長(zhǎng)的1/10）的緣故。?納米陶瓷素坯的成型一一原位成型：一樣干壓、冷等靜壓及超高壓成型都是在空氣中進(jìn)行，由于納米粉體顆粒小、比表面積大，很容易吸附空氣中的雜質(zhì)，因此粉體不可幸免地會(huì)受到一些污染，在某些情形下可能會(huì)對(duì)陶瓷的燒結(jié)和性能產(chǎn)生不利阻礙。原位成型的特點(diǎn)：在真空中完成素坯的壓制，確保納米顆粒表面及燒結(jié)后陶瓷晶界的清潔。由于只有氣相法才能保證粉體制備是在真空條件下進(jìn)行，因此該方式一樣用于氣相法制備的粉體的成型。原位成型是最先被用于納米陶瓷成型的方式之一。?納米陶瓷素坯的成型一一滲透固化：在濕法成型技術(shù)中，將可流動(dòng)的懸浮液固化成比較致密的陶瓷素坯是最關(guān)鍵的一步。此刻所用的濕法成型,不管是壓濾仍是離心固化，都可能致使坯體密度的梯度散布和坯體開(kāi)裂。滲透固化是一種新的納米陶瓷成型方式。大體進(jìn)程：將納米粉體的懸浮液放在一可使液體通過(guò)、但陶瓷顆粒不能通過(guò)的半透膜袋中。將半透膜袋置于采納相同溶劑的高濃度的高分子溶液中，同時(shí)保證高分子不能透過(guò)半透膜。由于半透膜內(nèi)液體的化學(xué)勢(shì)比半透膜外要高得多，在化學(xué)勢(shì)的作用下，半透膜中的溶劑向外滲透，在理想條件下，這種滲透要達(dá)到半透膜內(nèi)外的勢(shì)能相同為止。即：go—Mpoly十FlpolyVnigo:純?nèi)軇┑幕瘜W(xué)勢(shì)能（近似等于陶瓷顆粒懸浮液中溶劑的化學(xué)勢(shì)能）；:高分子溶液中溶劑的化學(xué)勢(shì)能；npob-是高分子溶液的滲透勢(shì)能：vs是高分子溶液中溶劑的摩爾體積?；瘜W(xué)勢(shì)能可看做是對(duì)半透膜內(nèi)的顆粒進(jìn)行“壓濾”的壓力，這種壓力超級(jí)大，可高達(dá)12MPa,接近于一樣機(jī)械壓濾的壓力的極限。如此使半透膜中的陶瓷顆粒固化。納米陶瓷的燒結(jié)燒結(jié)：素坯在高溫下的致密化進(jìn)程，是陶瓷材料致密化、晶粒長(zhǎng)大、晶界形成的進(jìn)程。隨若溫度的上升和時(shí)刻的延長(zhǎng)，固體顆粒彼此鍵聯(lián)，晶粒長(zhǎng)大，孔隙和晶界漸趨減少，通過(guò)物質(zhì)的傳遞，整體積收縮，密度增加,最后成為堅(jiān)硬的具有某種顯微結(jié)構(gòu)的多晶燒結(jié)體。燒結(jié)是陶瓷制備進(jìn)程中最關(guān)鍵的一步。5晶粒長(zhǎng)大問(wèn)題：由于納米顆粒表面能大，晶粒生長(zhǎng)迅速，即便在快速燒結(jié)的條件下或很低的溫度下（如1200°C）,也很容易長(zhǎng)到lOOnm以上。操縱晶粒長(zhǎng)大的方式：D利用性能良好的粉體、采納超高壓等新型成型方式：2）選擇適當(dāng)?shù)奶砑觿┛捎行У亟档吞沾蔁Y(jié)的溫度、抑制晶粒的長(zhǎng)大，但也可能引入不希望顯現(xiàn)的雜相：3）采納新型的燒結(jié)方式和燒結(jié)工藝等是研究重點(diǎn)。?添加劑的作用：大雖實(shí)踐證明，少量添加劑會(huì)明顯改變燒結(jié)制度。因此利用適當(dāng)?shù)奶砑觿﹣?lái)增進(jìn)坯體的致密化和操縱晶粒的生長(zhǎng)，是一種簡(jiǎn)便有效的手腕。添加劑在燒結(jié)中所起的作用：改變點(diǎn)缺點(diǎn)濃度，從而改變某種離子的擴(kuò)散系數(shù)：在晶界周?chē)患璧K晶界的遷移速度，從而減小晶粒長(zhǎng)大：提高表而能/界而能比值，直接提高致密化驅(qū)動(dòng)力；在晶界形成持續(xù)第二相，為原子擴(kuò)散提供快速途徑;第二相在晶界起釘扎作用，阻礙晶界遷移。事實(shí)上，由于陶瓷材料燒結(jié)進(jìn)程的復(fù)雜性，添加劑的作用至今未完全弄清楚。而關(guān)于添加劑在燒結(jié)機(jī)理尚不很清楚的納米陶瓷的燒結(jié)中的作用，觀點(diǎn)更不統(tǒng)一。盡管如此，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)奶砑觿┎⒉倏v其含量，在適當(dāng)?shù)墓に嚄l件下，可使納米陶瓷燒結(jié)達(dá)到晶粒無(wú)明顯長(zhǎng)大而致密度很高。-熱壓燒結(jié)：原理：在加熱粉體的同時(shí)施加必然的壓力，使樣品的致密化要緊依托外加壓力作用下物質(zhì)的遷移而完成。分類(lèi)：真空熱壓燒結(jié)、氣機(jī)熱壓燒結(jié)、持續(xù)熱壓燒結(jié)等。特點(diǎn)：對(duì)很多微米、亞微米材料的研究說(shuō)明，熱壓燒結(jié)與常壓燒結(jié)相較，燒結(jié)溫度低得多，而且燒結(jié)體中氣孔率也低。另外，由于在較低溫度下燒結(jié)，就抑制了晶粒的生長(zhǎng)，所得的燒結(jié)體晶粒較細(xì)，且有較高的強(qiáng)度。應(yīng)用：熱壓燒結(jié)普遍地用于在一般無(wú)壓條件下難致密化的材料的制備，最近幾年來(lái)也在納米陶瓷的制備中取得應(yīng)用。-燒結(jié)方式和燒結(jié)工藝：＞傳統(tǒng)燒結(jié)方式：無(wú)壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)等仍然取得普遍利用。＞新燒結(jié)工藝：無(wú)壓燒結(jié)中的多時(shí)期燒結(jié)、微波燒結(jié)(Microwavesintering)、等離子體燒結(jié)(Plasmasintering)、等離子活化燒結(jié)(Plasmaactivatedsintering)、放電等離子燒結(jié)(Sparkplasmasintering)等在加壓方式上的進(jìn)展要緊有超高壓燒結(jié)(Ultra-high-pressuresintering)、沖擊成型(Shockcompaction)x爆炸燒結(jié)(Explosivesmteiing)等三、納米陶瓷(粉體)的應(yīng)用領(lǐng)域采納激光法氣相合成的納米Si、S1O2、SiC、SnN4及S1-C-N復(fù)合粉，其粒徑一樣在S-30mn之間，粒徑散布窄，無(wú)硬團(tuán)聚，分散性好，純度高(雜質(zhì)主若是氧)，其在高技術(shù)陶瓷制備及其它功能應(yīng)用領(lǐng)域中，由于其高韌性、高塑性、高熱強(qiáng)(高溫強(qiáng)度)而日趨顯示出其不可替代的特點(diǎn)。制備納米&基陶瓷(1)高強(qiáng)陶瓷＞激光法制得的陶瓷Si粉(lOOmn),可使其氮化溫度從1400°C降到U50°C以下，氮化時(shí)刻從數(shù)十小時(shí)降為1小時(shí)。進(jìn)而取得的S13N4納米固體盡管相對(duì)密度只有76%,但強(qiáng)度卻達(dá)858Mpa,是一般反映燒結(jié)&3N4的倍,其高溫強(qiáng)度、抗疑化能力也是一般Si3N4的5-10倍。＞納米S1C取得的燒結(jié)體在1500°C時(shí)仍有SOkg.min2的抗彎強(qiáng)度，其高溫下的力學(xué)性能和抗化學(xué)侵蝕的能力遠(yuǎn)高于常規(guī)燒結(jié)體。高密陶瓷粉體尺寸降到納米量級(jí)，燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力增加：如從10pm降到10nm,擴(kuò)散速度將增大109-1012倍,從而可將燒結(jié)溫度降低幾百度。如S1C在2050°C燒結(jié)30分鐘，0.2pm的S1C粉只取得＜70%的理論密度，而20nm的S1C可燒結(jié)至95%以上的密度。?可在不添加燒結(jié)助劑的情形下，取得高純晶界的納米陶瓷燒結(jié)體。如納米S“N4原料在1350°C下進(jìn)行熱壓燒結(jié)，可達(dá)到98%的理論密度。在室溫、4GPa壓力下可達(dá)到92%的相對(duì)密度。原位|'|增韌納米陶瓷納米SiC、SBN4及S1-C-N粉在燒結(jié)時(shí)，有沿某個(gè)方向擇優(yōu)生長(zhǎng)成柱狀品的偏向(特點(diǎn)),可原位生長(zhǎng)高長(zhǎng)徑比的晶須，從而可制備出原位i'l增韌的高性能納米&基陶瓷。＞利用納米S13N4可取得“耐熱性好又與鋼一樣韌”的高性能陶瓷，用作發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)和排氣閥等。＞以納米S13N4或S1-C-N取得的陶瓷具有超塑性，能夠熱塑性成型為復(fù)雜件。陶瓷等材料的納米復(fù)合改性劑陶瓷基納米復(fù)合材料A12O3.MgO、莫來(lái)石等氧化物陶瓷的強(qiáng)度、韌性較低，高溫力學(xué)性能和抗熱褒性也較差。通過(guò)添加第二相(如顆粒、晶須、纖維、片晶等)，有望解決這些問(wèn)題。熱壓、無(wú)壓燒結(jié)的AhOs/SiC、AI2O5/Si3N4＞MgO/SiCx莫來(lái)石/SiC等，將納米級(jí)的SiC、S13N4顆粒加入AhO3等材料中去，取得(0-3復(fù)合的)納米復(fù)合(Nanocomposites)陶瓷，使材料的強(qiáng)度和韌性成倍提高：A1。加入5%(體積)的S1C納米粒子后，其強(qiáng)度提高倍，韌性提高35%,蠕變壽命提高10倍，最高利用溫度從800°C提高到1200°Co除顆粒增韌外，以激光法制備的納米Si-C-N粉為原料，在無(wú)催化劑情形下生長(zhǎng)出直徑-0.5pm、長(zhǎng)1mm的晶須和直徑-300呻、長(zhǎng)l-5cm的S1C晶須(晶須表而可做得滑膩或粗糙)，可別離知足陶瓷的復(fù)合增韌及金屬、聚合物的增強(qiáng)。金屬、聚合物的微里高效改性劑一少量的納米陶瓷粉作添加劑可對(duì)輕合金產(chǎn)生明顯的強(qiáng)化作用。A1和A1中添加1%（質(zhì)劇的納米S13N4,其拉伸強(qiáng)度從102XIPa=>ISOMPa,抗彎強(qiáng)度從=>147MP」比微米級(jí)粉末的增強(qiáng)作用顯著得多。納米SiC、S13N4還可用于功能工程塑料、特種橡膠樹(shù)脂等高聚物的增強(qiáng)改性，提高其吸波和耐磨等性能。納米Si基陶瓷粉的其他應(yīng)用（1）特有物性（蛾子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀坦子隧道效應(yīng)）=>多學(xué)科領(lǐng)域的功能開(kāi)發(fā)潛力和應(yīng)用前景I） 微電子及雖子器件的基礎(chǔ)材料激光法制得納米S1基陶瓷粉粒徑小且均勻、純度高、分散性好=>器件制備的優(yōu)選材料II） 納米級(jí)精度拋光磨料納米Si3N4、Si-C-N粉粒細(xì)小、均勻，可用于一些超硬材料在特殊用途下的納米級(jí)拋光。如藍(lán)寶石等光學(xué)零件的納米尺寸精度拋光等。in）光學(xué)性能應(yīng)用納米SiC、S13N4在較寬的波數(shù)范圍內(nèi)對(duì)紅外光波有較強(qiáng)的吸收，做成功能性薄膜或纖維，可用作紅外吸收或?yàn)V波器件。納米S13N4非晶塊體具有從黃光到近紅外光的選擇吸收，可用于特殊窗口材料。納米S1O2做成的光纖對(duì)波長(zhǎng)600mn以上的光的傳輸損耗小于lOdB'km-iv） 電學(xué)性能應(yīng)用納米晶Si3N4塊體的介電常數(shù)隨溫度而改變，并隨壓力而升高，其壓電常數(shù)比PCNLPZT壓電陶瓷高得多。另外納米晶SiaNi還有較高的交流電導(dǎo)等，可用于傳感器等的開(kāi)發(fā)。v） 生化性質(zhì)應(yīng)用15-30mn的非晶S0可應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的細(xì)胞分離技術(shù)：速度快捷、成效好、不污染細(xì)胞?；どa(chǎn)中，以S1O功U上納米Ni、Rb作為甲醛組化制取甲醇的催化劑，假設(shè)S1O2達(dá)到納米尺度，其選擇性可提高5倍。VI）特種功能涂料德國(guó)一研究所用納米Si基陶瓷粉制成的特種不污染耐磨透明涂料，涂在玻璃、塑料等物體上，具有防污、防塵、耐刮、耐磨、防火等功能。通過(guò)納米技術(shù)的運(yùn)用，使建筑物外墻涂料的耐洗刷性由原先的1OOO次提高到10000多次，老化時(shí)刻也延長(zhǎng)了兩倍多。（2）進(jìn)展前景十年內(nèi)，以下