干货 史上最全的陶瓷材料解析(下)

各种陶瓷材料正在进入军用车辆和其他技术领域。其发动机部件，。在过去的半个世纪，陶瓷已被用于人员和轻型车辆保护，防止小武器和机枪威胁。无论是在国内还是在国外，陶瓷都是这项使命的关键推动者。

 陶瓷装甲保护士兵

先进陶瓷的独特特性，包括重量轻、能承受极高温度、硬度、耐磨性和抗腐蚀性高，低摩擦和特殊的电气性能，提供了优于传统材料如塑料和金属的主要优点。因此，先进陶瓷材料是用于中小口径保护的最轻，最耐用的身体护甲材料。热压碳化硼和碳化硅陶瓷与优化的复合结构集成，以生产坚固的抗击打的盔甲板。

在Apache，Gazelle，Super Puma，Super Cobra，Blackhawk，Chinook和其他军用直升机中可以找到包括陶瓷装甲座椅，部件和面板系统的完整飞机装甲系统。 装甲砖也被指定在许多固定翼应用，包括C-130和C-17飞机的单、双三重曲线板。运用碳化硼和碳化硅先进陶瓷的多命中铠装系统也用于特种作战部队，作为身体，侧面和肩部装甲。 正在开发针对其他脆弱身体区域（包括臀部，腿部和手臂）的高级保护。

，以提高性能。第一种类型是金属封装的陶瓷铠装，其允许陶瓷故障延迟，以获得金属和陶瓷的更好的结合而改善弹道性能；第二种类型，在斯特瑞克中型装甲车上，使用聚合物基质复合材料捕获金属背面的任何剥落； 陶瓷基铠甲的未来应用包括美国海军陆战队远征战斗车（以前称为先进两栖攻击车，。

 利用透明陶瓷看的更好

因为许多陶瓷材料对某些类型的能量、光或其他类型是透明的，所以它们可以用于红外圆顶，传感器保护和多光谱窗。除了这些光学性能以外，这种陶瓷具有所需的耐磨性，强度和热稳定性。这种特殊类型的玻璃-陶瓷材料对于用于炮弹的电磁窗具有希望，因为其具有合适的电性能和高温性能。

。由于其机械强度和介电性能，。该材料允许微波或其他能量通过以定位目标。。。

改进的玻璃和玻璃陶瓷也被用于具有防弹性能的装甲窗。玻璃可以制造成具有弯曲几何形状的大尺寸、并通过增加制造成本的形式提供递增的弹道性能；熔凝石英玻璃也是一种开发的材料。

其他透明材料也用于挡风玻璃、防爆罩和飞机中的传感器保护。称为尖晶石（铝酸镁）的陶瓷材料在红外区域内具有优异的光学性能，这使得其在传感器应用中极具吸引力，其中有效的通信受保护罩的吸收性能的影响。

 提高涡轮发动机效率

，携带更多的有效载荷感应陶瓷。由于其高温性能，可以通过使用陶瓷基复合材料和陶瓷热障涂层来提高涡轮发动机的操作效率。陶瓷具有在1100℃以上的温度下以最小或无冷却操作的潜力。复合材料也比目前使用的金属合金轻30至50％。当复合材料燃烧器衬套和涡轮叶片应用陶瓷涂覆时，操作温度增加到1650℃，并且保护组件免受燃烧环境的影响。基于氧化铪的多组分陶瓷涂层在1650℃下能经受300小时试验。

具有特殊光反射，透射或其它光学性能的材料包括宽范围的玻璃组合物，玻璃陶瓷和特种陶瓷。这些材料几乎涵盖了所有行业的数百种产品：航空航天，电信，电子，工业，医疗，。 

玻璃基板，球透镜，非球面透镜等可用于光通信装置。 其他产品包括望远镜，激光器，光子器件，成像系统，阴极射线管，用于计算机监视器/电视的平面屏幕，红外窗口/圆顶，用于液晶显示器的玻璃基板和光学台。

 常规应用包括双筒望远镜和点样镜; 35毫米，APS数码相机和摄像机; 可互换相机镜头和数字投影机。 35多年来，一种特殊类型的低膨胀玻璃陶瓷被用于地球和轨道望远镜的镜面基底，包括火星侦察观测器HiRISE（高分辨率成像科学实验）望远镜和夏威夷的Keck望远镜。

玻璃陶瓷镜有助于探索外层空间

 肖特北美公司生产的一种特殊类型的低膨胀玻璃陶瓷用于Magdalena Ridge天文台（MRO）干涉仪的主反射镜，二次反射镜和三次反射镜。 这个新的多望远镜干涉仪由十个1.4米望远镜组成，并将十个望远镜合成为一个单一的图像，从而模拟一个400米的单一望远镜。于2008年在新墨西哥完成，MRO将主要用于深空工作，研究超越太阳系的对象，如银河系，超新星和黑洞。

肖特还获得了具有改进性能的类似玻璃陶瓷材料的专利。 这种玻璃陶瓷采用专有的热处理工艺，具有比传统的更高的耐热性和接近零的热膨胀性能。 热转变过程产生含有超过90％的热石英（一种特殊类型的二氧化硅（SiO2）晶体）的玻璃陶瓷材料。 这种keatite晶体结构使得其在更高温度（850℃）下长时间工作而不发生改变。

该专利材料是为应对NASA星座X望远镜的规格而设计的，其具有许多其它潜在应用，其中需要更高的耐热性，包括高能量激光系统中的机械和光学部件，热成形工艺中的模具材料，陶瓷发动机部件和校准标准 用于光学和机械探针。

Constellation-X天文台是几个X射线望远镜的组合，它们一起工作可以产生一个巨型望远镜的观测能力。用这个天文台，科学家将调查黑洞，爱因斯坦的广义相对论，星系形成，宇宙在最大规模的演变，物质和能量的回收，以及暗物质和暗能量的性质。

像所有的X射线望远镜一样，Constellation-X必须放在外太空，因为X射线光不能穿透地球的大气。 然而，在设计Constellation-X时，科学家们希望其像大型地球望远镜一样，X射线望远镜能够收集尽可能多的X射线光。 这些要求导致了Constellation-X的独特多望远镜设计。 四个望远镜将结合提供比任何过去或当前的X射线卫星任务大100倍的灵敏度。 基本上，科学家将能够在一个小时内收集更多的数据，相当于他们在几天或几周内用当前的X射线望远镜收集的数据总量。

微小的陶瓷棒产生理想的抗反射涂层

 来自伦斯勒理工学院的一个研究小组创造了世界上第一种反射几乎没有光的材料。 该光学涂层由能够显著改善光的基本性质的材料制成。 新材料具有与空气几乎相同的折射率，使其成为抗反射涂层的理想构造块。 它通过将反射率与常规抗反射涂层相比降低一个数量级来设定世界纪录。 该材料具有1.05的折射率，其非常接近空气的折射率并且是最低的。

使用称为倾斜角沉积的技术，研究人员以精确的45度的角度将二氧化硅（二氧化硅或SiO 2）纳米棒沉积在氮化铝（AlN）的薄膜的顶部上，该薄膜用于先进的陶瓷型半导体材料 发光二极管（LED）。 该技术允许研究人员强烈地减少或甚至消除所有波长和入射角的光反射。 常规的抗反射涂层尽管广泛使用，但仅在单一波长和当光源直接垂直于材料定位时才工作。

新的光学涂层可用于任何光进入或离开材料的任何应用中，例如：

无论是NASCAR还是奥运会，陶瓷都会帮助驾驶者首先穿越终点线，运动员们获得金牌。 体育设备制造商正在利用陶瓷的独特性能，使这些竞争对手更容易赢得胜利。

陶瓷保持赛车凉爽和快速

碳/陶瓷转子已经用于赛车制动器超过15年。 这些转子的优点包括重量轻，耐久性和抗褪色性，这提高了转向精度和操纵性。 制动盘和垫也持续了很长时间。 氮化硅球，具有优良的温度和耐磨性，也用于一级方程式赛车车轮轴承和齿轮箱，以提高性能。

除了提高汽车的性能，陶瓷也帮助NASCAR驾驶员在驾驶舱内保持凉爽，在比赛期间可以达到115ºF，足够热到融化司机的鞋子。 用于保护航天飞机瓷砖（3M的Nextel）的相同类型的轻质陶瓷织物被用作传输/隧道，割台/收集器，火花塞靴，驾驶员地板和防火墙的热障。 Nextel陶瓷纺织品在超过2000ºF的连续温度下保持其强度和柔韧性，并有助于将赛车驾驶舱表面保持冷却40％。

用陶瓷做一个小鸟轻击棒

高性能陶瓷材料有助于减少高尔夫球手的障碍。 陶瓷是推杆头的完美材料，因为它比钢更轻更软，并且提供更强的控制感。 尽管其轻盈，陶瓷材料具有耐久性和韧性的声誉。 当采用实心一体式结构时，陶瓷推杆提供了“一个巨大的甜蜜点”，这意味着更成功的推杆和更好的一致性。

压电纤维使滑雪更智能

由著名的滑雪制造商使用，由Norton Industries开发的革命性陶瓷盘技术实现了最尖锐，最光滑的地面边缘，同时为滑雪板提供近乎镜面的表面。 因此，雪橇和滑雪板更好地转动并抓住冰雪坡，提高了性能和安全性。

Head Sport，领先的运动设备制造商，也制造使用陶瓷压电性能的“智能”滑雪板。 当以高速滑行时，滑雪板倾向于振动，减小滑雪边缘和雪表面之间的接触面积。 这导致低稳定性和控制并且降低滑雪者速度。

滑雪板嵌入由Advanced Cerametrics开发的压电纤维复合材料。 这些复合材料将不需要的振动转换成电能，从而将雪橇保持在雪上。 滑雪板连续调节到所有条件，最大反应时间为千分之五秒。 陶瓷纤维技术还保证多达6％的功能边缘，帮助2006年冬季奥运会的几个运动员赢得两个金牌和一个银。

这种陶瓷纤维具有两个重要的特性：一方面它们具有优异的耐磨性，另一方面它们具有比许多塑料材料好得多的扭转性能。 然而，陶瓷纤维的主要优点是它们在受到小电荷时能轻微改变形状的能力。

先进的Cerametrics纤维也用于网球拍，增加多达15％的球击中率。 使用这些压电陶瓷纤维的 Intelligence, Protector和LiquidMetal线的球拍是在2005/2006赛季世界上最畅销球拍。

复合材料使雪板更加坚韧

据估计，由于采用了创新的玻璃层压板和新开发的碳纤维材料的特殊复合材料，估计有50万至70万活跃的滑雪爱好者拥有更坚固的滑雪板。 层压板由E玻璃（PPG或Owens Corning）制成，其具有高强度和刚度，良好的耐湿性以及在宽范围条件下保持强度性能的能力。 当Never Summer Snowboard 制造商使用这些复合材料作为他们的滑雪板，能够将保修期延长至三年。