新型陶瓷前途无量 [复制链接]

第5版()
专栏：科学园地

新型陶瓷前途无量
程荣逵
传统的陶瓷制品，比如碗碟、杯盘、洗脸池、地面砖等，都是大家十分熟悉的。而今的陶瓷制品除用于日常生活外，已进入许多尖端的科学技术领域。如果将尼龙、聚酯、半导体等称为“第一代材料革命”的产物，那末，新型陶瓷则是“第二代材料革命”中的宠儿。
根据理论计算，内燃机的热效率可达70％以上，实际上却有40％左右的能量不得不消耗在冷却系统中。目前，研制、使用的各种耐高温合金材料，均已达到了它们的极限温度。但陶瓷材料即使在温度升到1，300～1，500℃时，仍然“岿然不动”。由于它的优异的耐高温性能以及极低的热传导性，陶瓷材料制成的发动机完全无需再配置冷却系统，即可使热效率大为提高。加之陶瓷制品较同样强度的金属材料轻，同样功率的机组，重量可减轻20％左右。这些都有利于能耗的降低。据英国研究工程陶瓷的专家J·贝尔估算，如果采用陶瓷发动机代替目前金属材料制造的发动机、涡轮发电机等，仅欧洲每年即可节省价值相当于三十亿英镑的能量。
耐高温性能优异的新型陶瓷材料，不仅在制造发动机、涡轮发电机方面表现得身手不凡，在核能的开发利用中也是功勋卓著的。由于金属铀的熔点仅略高于1，000℃，核反应堆的温度一般总是设法使其远远低于铀的熔点，以免酿成大祸。但这样一来，效率便大受影响。要想提高效率，必须找到新的可耐更高温度的核燃料才行。科学家通过努力，终于在新型硅酸盐材料中找到两种含铀的化合物氧化铀和碳化铀。这两种含铀的高温陶瓷熔点都在2，000℃以上，因而可使核反应堆的温度增高一倍左右，热效率也随之大大提高了。
新型陶瓷材料不仅在高温技术领域中独占鳌头，在其它许多方面也声誉日增，备受人们的青睐。
比如，有一种热释电陶瓷，它可以将太阳能直接变成电能。因此，只要带上这种热电换能器作南极探险，或作登月旅行，便不用为电力供应担心了。还有一种瓷，虽不薄，却透明，这就是氧化铝和氧化钇烧结体的透光陶瓷，它是制造高亮度钠灯灯管的理想材料。　在计算机方面，有以陶瓷为基材的芯片；在航天飞机上，有陶瓷质的防热瓦；在石油化工方面，有陶瓷泵、阀门、薄膜过滤器等；在机械设备中，有耐磨性特优的滚珠轴承；在切削加工中，有陶瓷刀具；在纺织业中，有陶瓷纱线导向器。陶瓷由于它的高强，可作装甲材料；由于它的润滑性能甚优，已被制成固体润滑剂；由于它的极稳定的化学性能，又被制成了人造骨骼、人造牙齿……
陶瓷材料用的资源——粘土、长石、石英等——都是地球上最普通的，几乎是取之不尽、用之不竭的。因此，陶瓷工业长时期内无资源枯竭之虞。
正是因为陶瓷材料在未来社会中将占有举足轻重的作用，所以各发达国家都投入了极大力量，竞相深入研究。美国、日本所研制的陶瓷发动机均已顺利通过试车阶段。日本东京等地成立了“精密陶瓷技术研究组合”等科研机构。英国有附属于罗斯—罗伊尔公司的“陶瓷俱乐部”；联邦德国在刚刚制定的发展工程陶瓷的计划中，投资二千五百万英镑。不难预料，新型陶瓷材料在科学、技术、生产以至人民生活等方面都将带来重大的变革。
（摘自《国际新技术》1984年试刊号第二期）