结 构 陶 瓷

结构陶瓷具有非常好的力学强度，且化学、热学稳定性好，使用寿命长，常常用作结构部组件。结构陶瓷具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优点，能够在极端环境下工作。作为结构件，结构陶瓷已经广泛用于核电站、航空航天、能源化工、高端装备、集成电路等领域，是推动高新技术发展的重要力量。结构陶瓷一般可分为氧化物陶瓷（如氧化铝、氧化锆、氧化钛等）、碳化物陶瓷（如碳化硅、碳化钨、碳化硼、碳化锆等）、氮化物陶瓷（如氮化铝、氮化硅、氮化硼等）、硼化物陶瓷（如硼化铪、硼化锆、硼化钛等）、陶瓷基复合材料等。作为一类重要的结构陶瓷，碳化硅陶瓷具有非常优异的高温强度、比刚度、导热性能、抗热震性、耐水氧腐蚀性能，在高性能发动机、热交换器、核电站、航空航天等领域应用广泛。

碳化硼陶瓷胸板

功 能 陶 瓷

功能陶瓷是指具有声、光、电、磁、热、力功能及其相互耦合功能的一类先进无机非金属材料，其研究主要集中于压电/铁电、介电、导电/半导电陶瓷，磁光陶瓷以及多功能陶瓷材料等方向，大量应用于电子元器件，对国防建设、国民经济、新技术发展具有重要的影响。随着信息技术、人工智能技术的高速发展，功能陶瓷的研究和产业化成为一个十分热门的领域。随着元器件向模块化、片式化、高频化、多功能化和低功耗的方向发展，功能陶瓷的复合集成已经成为趋势。低温共烧陶瓷（LTCC）技术是将多种功能陶瓷材料与金属内电极按照一定的电路模式集成共烧，形成一体化结构的功能陶瓷元器件。LTCC材料是电子元器件实现集成化、模块化的关键，核心工艺是对不同介电常数的材料之间以及与金属电极之间的共烧兼容性问题的解决。

LTCC基板

透 明 陶 瓷

透明陶瓷不仅具有陶瓷的高强度、轻量化、高硬度等优点，还具有玻璃的透光性、折射率等光学性能，是一类非常有应用前景的先进陶瓷材料。与普通陶瓷相比，透明陶瓷对原料成分、粒度、杂质、烧结工艺、加工等提出了更高的要求，陶瓷中的晶界、气孔、杂相、双折射等都会降低光学透过率，严重影响透明陶瓷的光学质量。随着原料、工艺的进步，人们陆续成功制备了氧化铝、氧化钇基、钇铝石榴石、氟化物透明陶瓷，在照明发光、固体激光器、透明装甲、深海灯罩等领域应用广泛。

半透明氧化铝陶瓷通常被用来制备高压钠灯灯罩

特 种 玻 璃

在声、光、电、磁、热等功能中，具有一种或一种以上功能很强的玻璃材料，一般归为特种玻璃。由于独特的光学性能，玻璃在高新技术领域应用广泛。例如，用于超短超强激光的钕玻璃，广泛用于光通信的玻璃光纤，在智能传感领域具有重要作用的传感光纤，在航天领域有重要应用的抗辐照玻璃，应用于红外测温、传感、探测领域的硫系玻璃，新型高性能镜头和高效激光耦合的高折射玻璃，等等。随着技术的进步，更多的方法被引入特种玻璃的研究中。中国科学院上海硅酸盐研究所基于航天技术，开发了悬浮无容器激光加热技术，能够抑制熔体的异质形核、获得深过冷，是传统制备技术无法获得的新型玻璃的有效手段。研究人员利用气悬浮无容器技术，制备了一系列超高折射率的玻璃球，有望在光通信激光耦合、手机摄像模组镜头等领域获得应用。

悬浮无容器玻璃球

生 物 材 料

生物材料具有良好的生物相容性，可用于诊断或治疗疾病，修复或替代人体组织，包括生物陶瓷、骨水泥、纳米生物材料、生物玻璃等材料。氧化铝、氧化锆等化学稳定性好、力学强度高、耐磨损、生物相容性好的陶瓷一般被称为生物惰性陶瓷。具有生物活性的陶瓷包括羟基磷灰石、磷酸三钙、硫酸钙等陶瓷材料等，其中，羟基磷灰石是典型的生物活性陶瓷材料，也是人体和动物骨骼的主要成分，具有良好的生物相容性，受到了研究人员的广泛关注。针对陶瓷材料的脆性等问题，结合考虑金属生物材料的耐腐蚀性、生物相容性问题，将生物陶瓷涂层喷涂到金属生物材料表面形成的复合生物材料充分结合了生物陶瓷和金属生物材料的优点，是目前生物材料领域发展的一类重要材料。

人工髋关节

人 工 晶 体

晶体是一类在三维空间作周期性排列、结构非常规则的材料。从玻璃到陶瓷再到晶体，材料的结构发生了从完全无序到部分有序再到完全有序的转变，同种组分的材料的性能一般也呈现从低到高的变化趋势。因此，晶体往往代表该类材料在结构和性能方面的极限。晶体按形态可分为单晶、薄膜单晶和单晶纤维，按成分可分为氧化物晶体、氟化物晶体、氮化物晶体、碳化物晶体、卤化物晶体等，按功能可分为激光晶体、闪烁晶体、非线性光学晶体、声光晶体、半导体晶体、压电/铁电晶体、磁光晶体等。人工晶体能够高效地实现声、光、电、磁、热、力之间的耦合与转换，广泛用于航空航天、高能粒子探测、医学、激光、功率器件、声呐、传感器等领域。

最早和最著名、应用最广泛的激光晶体掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG )

随着科技的进步，在传统无机非金属材料的“老干”上，发展出以“高性能、多品种、小批量”为特点的先进无机非金属材料的“新枝”。在工程应用领域，先进无机非金属材料发挥着“关键少数”的作用，且随着材料技术的进步，一些先进无机非金属材料已经开始出现“唱主角”的端倪。

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