中國粉體網(wǎng)訊 近日，據(jù)國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公告，比亞迪股份有限公司申請(qǐng)一項(xiàng)名為“一種氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料及其制備方法、電子設(shè)備”的發(fā)明專利，公開號(hào)CN117185807A。
比亞迪劍指何方？
據(jù)上述專利摘要顯示，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料及其制備方法、以及含有該陶瓷材料的電子設(shè)備。所述氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料強(qiáng)度較高，能滿足移動(dòng)智能設(shè)備的后蓋對(duì)于材料的強(qiáng)度要求。
看來，比亞迪盯上的是陶瓷背板。
目前，隨著5G時(shí)代的到來，移動(dòng)智能設(shè)備的后蓋材料也提出了新的要求，尤其是在材料的信號(hào)通過性能方面有更高的要求，而傳統(tǒng)的金屬材料會(huì)產(chǎn)生電磁屏蔽效應(yīng)，不能滿足使用要求。氧化鋯陶瓷材料由于具有優(yōu)異的力學(xué)性能，溫潤(rùn)的手感，以及優(yōu)異的信號(hào)穿透性能，在滿足5G信號(hào)傳輸及無線充電等功能方面?zhèn)涫芷诖?/p>
采用陶瓷材質(zhì)背板的小米13Pro
但是，在前幾年推廣過程中，出現(xiàn)了一些阻力導(dǎo)致陶瓷背板叫好不叫座，例如價(jià)格昂貴，這主要是由其復(fù)雜繁瑣、高成本的生產(chǎn)工藝（需要經(jīng)歷約16道工序，其中熱壓燒結(jié)、拋光等程序生產(chǎn)成本高）以及低良品率導(dǎo)致的；再例如陶瓷“易碎”的特性始終讓普通消費(fèi)者心有顧慮，光潔的陶瓷表面的耐臟性較差，無線充電功率限制等。
而目前，情況似乎正向好的方向轉(zhuǎn)變。
首先，隨著技術(shù)的進(jìn)步，納米陶瓷粉料、成型燒結(jié)、特別是后續(xù)的精密加工的成本都顯著下降；良率低的問題也正得到解決，良率由最初的30%左右現(xiàn)已提升到70%以上。
此外，工信部在2023年印發(fā)了《無線充電（電力傳輸）設(shè)備無線電管理暫行規(guī)定》，其中規(guī)定：移動(dòng)、便攜式無線充電設(shè)備的工作頻率范圍為100-148.5kHz、6765-6795kHz、13553-13567kHz頻段，且額定傳輸功率不超過80W，這就意味著包括智能手機(jī)、移動(dòng)電源、家用無線充電器、車載無線充電器在內(nèi)的這些產(chǎn)品，無線充電功率放開到80W，比起之前快了不少。陶瓷背板作為實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品無線充電的關(guān)鍵部件，有望再次走入大家的視野。
在氧化鋯領(lǐng)域，比亞迪已是“老司機(jī)”
比亞迪電子（國際）有限公司是比亞迪股份有限公司的子公司，1995年成立于深圳，原為比亞迪股份有限公司的手機(jī)零部件及模組部門。
比亞迪電子按照終端領(lǐng)域劃分為消費(fèi)電子、汽車、智能產(chǎn)品三大業(yè)務(wù)模塊，具體涉及智能手機(jī)、電腦、平板、戶內(nèi)儲(chǔ)能、無人機(jī)等智能產(chǎn)品、汽車智能系統(tǒng)、醫(yī)療健康產(chǎn)品。公司傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的智能手機(jī)業(yè)務(wù)主要為華為、小米、三星、榮耀、OPPO、vivo、摩托羅拉等海內(nèi)外品牌方提供手機(jī)零部件及整機(jī)組裝，核心產(chǎn)品包括金屬中框、玻璃后蓋、整機(jī)組裝�？梢婋娮赢a(chǎn)品所涉及的背板、零部件等是其主營(yíng)業(yè)務(wù)之一，其研發(fā)氧化鋯的最終目的還是服務(wù)于自己在這方面的業(yè)務(wù)。
比亞迪電子氧化鋯產(chǎn)品及技術(shù)
在陶瓷方面，比亞迪電子一直致力于功能性陶瓷和精密結(jié)構(gòu)陶瓷的研發(fā)及生產(chǎn)。在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)陶瓷基礎(chǔ)上，比亞迪自主研發(fā)的增韌陶瓷，滿足了市場(chǎng)對(duì)大尺寸外觀結(jié)構(gòu)陶瓷的需求。比亞迪擁有從陶瓷粉造粒、毛坯成型、燒結(jié)，精密外形尺寸加工、拋光、后處理等完整的材料及制造技術(shù)，通過in-house完整的制程驗(yàn)證，不斷改良陶瓷材料配方，將為大尺寸結(jié)構(gòu)陶瓷，尤其是3D結(jié)構(gòu)陶瓷的大規(guī)模市場(chǎng)應(yīng)用，掃平材料及工藝壁壘。
目前，其研發(fā)了提高氧化鋯韌性、提升其抗摔能力的方法，并在此方法上開發(fā)出了顏色各異、靚麗外觀的超韌氧化鋯陶瓷。該材料已經(jīng)應(yīng)用于手機(jī)蓋板、智能穿戴設(shè)備等產(chǎn)品。
延伸閱讀：氧化釔穩(wěn)定氧化鋯是什么材料？
在熱力學(xué)上，純ZrO2有三種不同的晶型：?jiǎn)涡毖趸啠╩-ZrO2）、四方氧化鋯（t-ZrO2）、立方氧化鋯（c-ZrO2），它們分別穩(wěn)定存在于低溫、中溫、高溫區(qū)，其中t-ZrO2、c-ZrO2是無法在室溫下存在。
ZrO2的相變伴隨著較大的溫度滯回體積變化，因此，任何純ZrO2制成的部件在燒結(jié)完成冷卻過程中都會(huì)發(fā)生崩解，這增加了部件發(fā)生災(zāi)難性失效的幾率，從而限制了其應(yīng)用。此外，由于ZrO2具有較差的導(dǎo)電率，使用傳統(tǒng)放電機(jī)制（EDM）加工ZrO2也帶來了一些問題。為避免體積效應(yīng)的出現(xiàn)，就需要阻止氧化鋯在溫度變化的過程中發(fā)生相變反應(yīng)，經(jīng)過前人不懈的努力，最終尋找到了室溫溫度下四方氧化鋯的方法——離子摻雜穩(wěn)定氧化鋯。
穩(wěn)定劑主要為稀土氧化物（Y2O3、CeO2等）及堿土金屬氧化物（CaO、MgO等）。其中，氧化釔是最重要、最常用的穩(wěn)定劑，由其穩(wěn)定的氧化鋯被稱為氧化釔穩(wěn)定氧化鋯，除應(yīng)用于電子產(chǎn)品的背板、蓋板外，在以下領(lǐng)域也有極其重要的應(yīng)用。
生物材料
與其他傳統(tǒng)修復(fù)材料相比，釔穩(wěn)定氧化鋯具有能與金屬相媲美的機(jī)械性能，可完全承受后牙的咀嚼力，材質(zhì)、顏色與周圍自然牙齒組織接近，對(duì)X光射線無阻射作用，臨床不必?fù)?dān)心與磁場(chǎng)有關(guān)的檢查，且組織相容性良好，因此在義齒及人工關(guān)節(jié)等生物醫(yī)療方面?zhèn)涫荜P(guān)注。
特種機(jī)械零部件
陶瓷材料的脆性限制了其應(yīng)用發(fā)展，納米陶瓷是解決陶瓷脆性一種非常重要的途徑。實(shí)驗(yàn)證明，可以利用ZrO2四方相相變?yōu)閱涡毕喈a(chǎn)生顯微裂痕和殘余應(yīng)力對(duì)陶瓷進(jìn)行增韌。因此，以釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷為代表的陶瓷材料在軸承、軸套、閥球、殼體等機(jī)械領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
固體氧化物燃料電池
固體氧化物燃料電池（SolidOxideFuelCell，簡(jiǎn)稱SOFC）屬于第三代燃料電池，是一種在中高溫下直接將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能高效、環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化成電能的全固態(tài)化學(xué)發(fā)電裝置，被普遍認(rèn)為是在未來會(huì)得到廣泛普及應(yīng)用的一種燃料電池。
目前認(rèn)為，SOFC系統(tǒng)中有2個(gè)構(gòu)件，即陽極和電解質(zhì)都會(huì)涉及釔穩(wěn)定氧化鋯材料。
熱障涂層（TBC）
以燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片為例，作為普通用途的燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片的使用溫度在960～1100℃；軍用飛機(jī)中的燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)鉁囟雀哌_(dá)1600℃；至于商用飛機(jī)的燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)鉁囟纫哺哌_(dá)1500℃。然而用于生產(chǎn)渦輪葉片的鎳基超強(qiáng)耐熱合金的最高工作溫度只有1100℃。隨著燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)鉁囟鹊奶岣�，相�?duì)于開發(fā)新型高溫耐熱合金材料來講，致力于燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片保護(hù)成本要低得多。應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片表面，以起到隔熱作用來提高燃?xì)廨啓C(jī)使用溫度，進(jìn)而提高燃?xì)廨啓C(jī)效率，并延長(zhǎng)渦輪葉片的使用壽命是熱障涂層的最重要應(yīng)用之一。
熱障涂層示意圖
經(jīng)過多年的研究發(fā)現(xiàn)，以6%～8%Y2O3部分穩(wěn)定的ZrO2（6%～8%YSZ）熱循環(huán)壽命最長(zhǎng)，而且有更好的抵抗Na2SO4和V2O5腐蝕的能力，成為目前陶瓷層材料的最佳選擇。
光纖連接器陶瓷插芯
氧化釔穩(wěn)定氧化鋯因其優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和極高的精密度等，可以用來制備光纖連接器的稀土結(jié)構(gòu)陶瓷光纖插芯（精密針）和套筒，是光纖網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用面最廣并且需求量最大的光纖無源器，是信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分。
此外，釔穩(wěn)定氧化鋯在特殊刀具、耐火材料、三元鋰電池正極材料摻雜等方面也有重要應(yīng)用。尤其是在三元鋰電池正極材料中的應(yīng)用，與生物材料被認(rèn)為是當(dāng)下最受關(guān)注的兩大方向。
參考來源：
[1]國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局
[2]中國粉體網(wǎng)
[3]粉體大數(shù)據(jù)研究
[4]比亞迪電子官網(wǎng)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除
