中國粉體網(wǎng)訊 2023年12月20日，由中國粉體網(wǎng)主辦的“2023第六屆新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”在湖北宜昌成功召開！在大會期間，中國粉體網(wǎng)邀請到多位專家學(xué)者做客“對話”欄目，與各位專家大咖就行業(yè)前沿技術(shù)、研究熱點、科技成果轉(zhuǎn)化及行業(yè)發(fā)展前景等方面進行了訪談交流。本期為您分享的人物專訪是來自清華大學(xué)的潘偉教授。
中國粉體網(wǎng)：潘教授，陶瓷材料最早是如何走進工業(yè)舞臺的？
潘教授：陶瓷材料，這里指工業(yè)陶瓷，或者叫做高技術(shù)陶瓷，最早是在19世紀(jì)末期，由法國人發(fā)現(xiàn)陶瓷具有很好的絕緣性。但是真正應(yīng)用的應(yīng)該是德國的博世，博世在20世紀(jì)初的時候，用陶瓷來做汽車發(fā)動機的火花塞。
二戰(zhàn)之前的很長一段時間，在材料領(lǐng)域比較活躍的還是各種金屬材料和合金，這個時候雖然有一些陶瓷材料，比如絕緣材料在一些工業(yè)領(lǐng)域有應(yīng)用，但還是相對較少，陶瓷材料真正進入到工業(yè)領(lǐng)域以及現(xiàn)代科技領(lǐng)域中，應(yīng)該是在上個世紀(jì)的50年代。自50年代開始，各種功能陶瓷，像壓電陶瓷、鐵電陶瓷，耐腐蝕耐高溫陶瓷等逐步進入到電子、無線電通訊、化工機械等領(lǐng)域中。我印象很深的是在童年時期，那個時候的有線廣播用的是舌簧喇叭，它的核心部分是壓電陶瓷片，那時候舌簧喇叭的音質(zhì)不是很好，但是它作為一種從城市傳播到農(nóng)村的有線廣播系統(tǒng)還是發(fā)揮著重要的作用。
工業(yè)陶瓷大量的進入現(xiàn)代社會應(yīng)用，是在上個世紀(jì)的70年代以后，首先有代表性的是美國軍方，他們把高技術(shù)陶瓷，氮化硅、碳化硅、氧化鋁用在一些武器系統(tǒng)、飛機、艦船里。一個標(biāo)志性的高技術(shù)陶瓷在工業(yè)上的應(yīng)用和發(fā)展是在上個世紀(jì)的80年代，在1985年開始興起了全世界的陶瓷發(fā)動機熱，人們發(fā)現(xiàn)許多特種陶瓷材料具有很多優(yōu)異的性能，如質(zhì)輕，高硬高強、耐高溫、耐腐蝕、隔熱節(jié)能，人們認為它可以取代金屬做成全陶瓷發(fā)動機，所以時候興起了全球的陶瓷發(fā)動機熱，世界上有很多的科學(xué)家都投入到陶瓷發(fā)動機的研發(fā)領(lǐng)域中。代表性的陶瓷材料有氮化硅、氧化鋯，氧化鋁，還有氧化鋯增韌氧化鋁等，大家發(fā)現(xiàn)可以用陶瓷材料做汽車發(fā)動機以及一些機械的零部件。但是，由于陶瓷材料固有的脆性或者災(zāi)難性破環(huán)等致命性缺陷，在經(jīng)歷了十年的全球陶瓷發(fā)動機研究熱后于1995年宣告了失敗。但是，十年陶瓷發(fā)動機研究熱潮推動了高技術(shù)陶瓷材料、特別是結(jié)構(gòu)陶瓷材料的高速發(fā)展。
給我留下深刻印象的是，在上個世紀(jì)的80年代我正在日本留學(xué)期間，1988年名古屋世界陶瓷博覽會的時，日本人曾經(jīng)用陶瓷做了一套交響樂器，所有的樂器像各種號、管、提琴等樂器都是用陶瓷材料做的。那時候就給大家?guī)砗艽蟮恼鸷常l(fā)現(xiàn)陶瓷居然可以做各種各樣的東西。
當(dāng)今時代，我們的陶瓷做的越來越好，陶瓷材料在電子行業(yè)，特別是信息產(chǎn)業(yè)被廣泛應(yīng)用。在電子行業(yè)中可以用陶瓷來做微型的片式電容器、電感、電阻、濾波器、天線等。自80年代至今，陶瓷材料有了飛速的發(fā)展，隨著技術(shù)的進步，我們很多裝備也越來越好。現(xiàn)在高技術(shù)陶瓷在電子、信息、化工、機械、航空航天、生物醫(yī)用等非常多的領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。
中國粉體網(wǎng)：您能否介紹一些先進陶瓷在高科技領(lǐng)域的典型應(yīng)用。
潘教授：在高科技領(lǐng)域中，像航空航天的飛行器，它外部要求耐高溫、隔熱，部分金屬材料是不能勝任的，所以必須用陶瓷。像火箭的尾噴管，以及上個世紀(jì)美國開發(fā)的航天飛機，發(fā)射出去還能夠再返回，它的外面就要貼一層陶瓷，返回艙里邊的窗口不能夠用我們常用的玻璃，要用透明陶瓷，因為透明陶瓷可以耐高溫。先進陶瓷在電子行業(yè)中的應(yīng)用就非常多了，比如我們的手機、計算機，可以說有將近80%以上的元器件都是陶瓷做的。
中國粉體網(wǎng)：您所在的新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室在我國乃至全球陶瓷材料研究方面具有引領(lǐng)作用，您能否介紹一下實驗室以及取得的成就。
潘教授：清華大學(xué)新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室從事陶瓷材料研究起源于上個世紀(jì)的50年代，特別是70年代以來開始全力從事陶瓷材料研究。那個時候我們率先開發(fā)了高壓鈉燈用的透明氧化鋁陶瓷燈管、具有劃時代意義的氮化硅陶瓷刀具以及各種陶瓷材料。
新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室是1991年由國家計委支持籌建，1995年正式被國家驗收。實驗室經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，在高性能結(jié)構(gòu)陶瓷材料、電子陶瓷材料，生物醫(yī)用陶瓷材料，核反應(yīng)堆用陶瓷材料、環(huán)境陶瓷等領(lǐng)域取得了優(yōu)異成就。例如自上個世紀(jì)的80年代起，清華大學(xué)率先與廣東風(fēng)華高科開展了片式元器件的合作研究。通過國家“863”及公關(guān)項目支持，在片式元器件方面，取得了很多有代表性的和有歷史意義的進展。
國家重點實驗室發(fā)展到今天，取得了非常多的成果。獲得13項國家自然科學(xué)獎、國家發(fā)明獎、國家進步獎等。同時我們的重點實驗室也先后產(chǎn)生了4位院士，還培養(yǎng)了一大批國內(nèi)外優(yōu)秀的青年人才。目前清華大學(xué)的新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室的研究主要包括應(yīng)用在機械工程、航空航天、國防軍工等領(lǐng)域的高性能結(jié)構(gòu)陶瓷材料；信息功能陶瓷材料及元器件；生物醫(yī)用陶瓷材料，核反應(yīng)堆材料，新能源材料等。清華大學(xué)新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室是在世界上非常有影響力的，我們連續(xù)十幾年在美國陶瓷學(xué)報、歐洲陶瓷學(xué)報上發(fā)表論文排名第一。
中國粉體網(wǎng)：請您分析一下當(dāng)今全球先進陶瓷行業(yè)的競爭格局，以及世界主要陶瓷產(chǎn)區(qū)的發(fā)展特色。
潘教授：從全球來看，在產(chǎn)業(yè)這個領(lǐng)域日本應(yīng)該是排第一的，日本在全陶瓷領(lǐng)域中都做得非常好。在一些尖端應(yīng)用領(lǐng)域中，像美國、德國、歐洲在某些領(lǐng)域中他們也是做的不錯的。但總的產(chǎn)業(yè)鏈，總的產(chǎn)業(yè)覆蓋面上來說，我認為還是日本的陶瓷做的非常好，日本有很多非常有名的陶瓷企業(yè)。
中國粉體網(wǎng)：目前我國先進陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀如何？短板有哪些？對此您有何建議？
潘教授：先進陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和國家總體工業(yè)水平是有關(guān)的，我們國家在近20年中發(fā)展的非�？�，一方面得益于國家科技人員的貢獻，另一方面是引進技術(shù)。所以我們國家現(xiàn)在高技術(shù)陶瓷方面的產(chǎn)業(yè)非常多，發(fā)展的速度也很快，但是和世界先進水平相比還是有一定的差距。這個差距很大一部分是來源于我們的原料粉體，所以我們的粉體研究與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，還有我們信息平臺---粉體網(wǎng)，還任重道遠。
我的建議是要加強科研，加強科研和產(chǎn)業(yè)的合作。我現(xiàn)在非常深刻的感受到我們要把陶瓷粉體做好，而且我們的粉體行業(yè)應(yīng)該和我們的陶瓷生產(chǎn)行業(yè)開展充分的溝通交流，把陶瓷生產(chǎn)部門的需求轉(zhuǎn)化到粉體生產(chǎn)中，我們長期以來粉體生產(chǎn)與陶瓷制備是兩張皮，合不在一起。對比日本的陶瓷與粉體產(chǎn)業(yè)，覺得我們的差距是在這個地方，我們的粉體要追趕上日本、德國，還需要做很大的努力。
中國粉體網(wǎng)：非常感謝潘教授
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/葉子）
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