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(jìn)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(jìn)入到電子、無線電通訊、化工機(jī)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(jìn)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(jī)、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(jī)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(qiáng)、耐高溫、耐腐蝕、隔熱節(jié)能，人們認(rèn)為它可以取代金屬做成全陶瓷發(fā)動機(jī)，所以時候興起了全球的陶瓷發(fā)動機(jī)熱，世界上有很多的科學(xué)家都投入到陶瓷發(fā)動機(jī)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(jī)以及一些機(jī)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(jī)研究熱后于1995年宣告了失敗。但是，十年陶瓷發(fā)動機(jī)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(jìn)步，我們很多裝備也越來越好�，F(xiàn)在高技術(shù)陶瓷在電子、信息、化工、機(jī)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(jìn)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(jī)，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(jìn)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(jī)、計算機(jī)，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(xì)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(xì)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(xì)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(jìn)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(jìn)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(xì)工藝國家重點實驗室的研究主要包括應(yīng)用在機(jī)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(xì)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(jìn)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(rèn)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(jìn)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(jìn)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�？欤环矫娴靡嬗趪铱萍既藛T的貢獻(xiàn)，另一方面是引進(jìn)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(jìn)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(yuǎn)。
我的建議是要加強(qiáng)科研，加強(qiáng)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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