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行业资讯
陶瓷的“五官”,了解一下
添加日期:2020-08-28    阅读:1563次

人有五大感官,如耳、鼻、舌、眼、身等。分别对应着听觉、嗅觉、味觉、视觉和触觉。凭着这些感官系统,人类可以感受到丰富多彩的世界。

今天我们要讲的不是人类的五官,而是要讲一讲陶瓷的五官。随着科学研究的不断深入,很多新型陶瓷不断被开发应用,下面我们来了解一下陶瓷是如何像人类一样感知世界的。

陶瓷的听觉

陶瓷的听觉主要体现在对声敏陶瓷的开发应用上,当声波传播到陶瓷表面时,陶瓷表面会带电,利用这种特性可以制成声敏传感器,这和压电陶瓷有异曲同工之妙的。

次声波的传播距离比较远,在遥远的海面上发生了风暴,强风擦过海面就会产生次声波,次声波和风暴怒吼的声波一起向四面八方传播,次声波要比风浪的速度快好多倍,而且次声波可以传播到很远的地方,可以用特殊的声敏陶瓷接受这些次声波并将其当成风暴来临的警报。

此类陶瓷材料主要有BaTiO3PZT等。

陶瓷的嗅觉

生活中有很多气体会对人类造成威胁,比如一氧化碳等易燃易爆气体,尤其是在煤矿的矿井中有一种危害矿工生命的气体——瓦斯,它不仅会令人窒息,而且一旦爆炸,后果不堪设想。那么有没有什么材料能够对这些气体的威胁进行检测预报呢,气敏陶瓷就可以解决这个问题。

气敏陶瓷,也称气敏半导体是用于吸收某种气体后电阻率发生变化的一种功能陶瓷。它是用二氧化锡等材料经压制烧结而成的,对许多气体反映十分灵敏,可应用于气敏检漏仪等装置进行自动报警。

气敏陶瓷是通过与气体接触时电阻的变化来检测低浓度气体的。半导体表面吸附气体分子时,其电导率将随半导体类型和气体分子种类的不同而变化。气体吸附一般分物理吸附和化学吸附两大类。前者吸附热低,可以是多分子层吸附,无选择性。后者吸附热高,只能是单分子吸附,有选择性。在一般情况下,物理吸附和化学吸附同时存在。在常温下物理吸附是吸附的主要形式,随着温度的升高,化学吸附增加,至某一温度达到最大值。超过最大值后,气体解吸的几率增加,物理吸附和化学吸附同时减少。

气敏陶瓷一般可以分为表面效应和体效应两种类型。按制造方法和结构形式,可分为烧结型、薄膜型及厚膜型。但通常气敏陶瓷是按照使用材料的成分划分为SnO2ZnOFe2O3等系列。

陶瓷的味觉

一些特殊的陶瓷还能尝出酒和水的“味道”。

用电阻随酒精蒸汽浓度而变的陶瓷可制造酒敏传感器,将这种传感器装在汽车发动机控制电路上,如果驾驶员喝了酒,汽车就不能发动,这可以防止酒后开车。

用电阻随空气湿度而变的陶瓷制造的湿敏传感器,可以测量和控制大气湿度。装有这种传感器的空调,不仅冬暖夏凉,而且始终保持着人类最舒适的湿度,你既不会有黄梅天的湿闷,也不会有寒冬的干燥感。装有湿敏传感器的微波炉,可使菜肴烹任完全自动化。另外家中的干衣机能使衣服既能干透,又不烤焦,全靠湿度传感器在控制。

陶瓷的视觉

这主要体现在透明陶瓷的应用上。

一方面,可以凭借透明陶瓷的透光性,以及极高的强度,可用作装甲车防弹材料,既可以做到防御,又可以随时观察战争动向。

另一方面,红外夜视仪等新一代光电设备有时是在十分严峻的条件下运作的,如:高温高压、强烈的摩擦以及雨水的强烈冲刷和浸蚀。为了保证系统能够正常运转以及能够准确无误地接受来自各个方位的有效信息。必须在外部使用红外窗口材料,透明陶瓷以其自身优异的综合性能在该领域有着广阔的应用前景。

陶瓷的触觉

说到陶瓷的触觉,就不得不说压电陶瓷了。压电陶瓷是指把氧化物混合(氧化锆、氧化铅、氧化钛等)高温烧结、固相反应后而成的多晶体,并通过直流高压极化处理使其具有压电效应的铁电陶瓷的统称,是一种能将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。由于具有较好的力学性能和稳定的压电性能,压电陶瓷作为一种重要的力、热、电、光敏感功能材料,已经在传感器、超声换能器、微位移器和其它电子元器件等方面得到了广泛的应用。

常用的压电陶瓷有钛酸钡系、锆钛酸铅二元系及在二元系中添加第三种ABO3(A表示二价金属离子,B表示四价金属离子或几种离子总和为正四价)型化合物,如果在三元系统上再加入第四种或更多的化合物,可组成四元系或多元系压电陶瓷。

压电陶瓷具有敏感的特性,可以将极其微弱的机械振动转换成电信号,可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动,用它来制作压电地震仪,能精确地测出地震强度,指示出地震的方位和距离。

来源:中国粉体网

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