上海硅酸盐研究所助理研究员 江国健
陶瓷,既古老又年轻,既普通又深奥。说"古老",是因为它的历史和人类社会的历史一样,源远流长;说"年轻",是因为时至今日,它依然保持着蓬勃发展的生机;说"普通",是因为它与每一个人的衣食住行息息相关;说"深奥",是因为它包含着许多让人充满希望、充满困惑的难解之谜,奇迹般地改变了世界的面貌和我们的生活方式。
在人们的印象中,陶瓷和碗、盘、碟一类日用器皿是一回事。其实,随着科学的发展,陶瓷已不再局限于这些日用器皿,陶瓷家族中已增添了许多新秀,陶瓷是一种在人类生活中用途极为广泛的材料,普遍应用于日常生活中,满足人类在衣、食、住、行方面越来越多的需求,小到咖啡杯,大到飞机零件,其身影无处不在,这样的例子真是俯拾即是。
就拿穿衣来说吧。夏天,顶着火烤一般的太阳走在路上,你是不是希望有一件可以完全挡住太阳紫外线的衣服或遮阳帽呢?传统的抗紫外线材料都是用涂层的办法,它的缺点是多次洗涤后,表层脱落,抗紫外线功能就差了。目前研制成功的纳米复合聚酯面料就很好地解决了这个问题,在纤维的合成过程中加入了纳米级的陶瓷粉体材料,不仅抗紫外线能力强、防形变、防静电、效果持久,而且性能优良,外观柔软、光泽幽雅,可与天然纤维交织、混纺,穿着舒适。而且,纳米粉体的加入,能使衣物防水、防污,免清洗,而且透气性好,还有杀菌除臭作用,是夏天服饰的理想面料。
俗话说得好,民以食为天。肉类食品由于紫外线的照射,不仅因自动氧化而变色,而且还会破坏食品中的维生素和芳香化合物,从而降低食品的营养价值。如用添加纳米氧化钛制成的透明塑料包装材料包装食品,既可以防止紫外线对食品的破坏作用,还可以使食品保持新鲜。当你在做饭的时候,也能感受到陶瓷新材料给人类带来的方便,将按钮轻轻一揿,煤气灶迅即燃起蓝色火焰,您可曾意识到是什么带给您的这份便利呢?其实,这是压电陶瓷,一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料,它在生活中已经屡见不鲜了,在打火机、燃气热水器等用具上都可以见到它的踪影。气敏陶瓷制成的气敏元件能对易燃、易爆、有毒、有害气体进行监测、控制、报警和空气调节,使我们用得放心,吃得放心。高科技陶瓷制成的剪刀和水果刀,称之为永不卷刃、永不生锈、永不磨损的刀具。
居家是生活的港湾。就建筑材料而言,新材料也层出不穷,有一种叫作"泡沫陶瓷"的新型材料正走向我们的生活,"泡沫陶瓷"也称啤酒陶瓷、啤酒石,密度为水泥的两倍,而重量却只有水泥的1/5,它防火,无毒,本身有釉光,耐高温,制作工艺简便,可广泛用于建筑业和耐高温机械制造业等领域。再举个例子,现在我们空中电磁波的含量越来越高,象其中的一些短波、高频波对人体都是有害的。如果在建筑物的表面涂上一层纳米的防辐射材料,电磁波就不会发生折射。利用具有半导体特性的纳米氧化铁粒子做成涂料,由于具有较高的导电特性,因而能满足人们的需要,起到静电屏蔽作用,同时我们家庭接收的广播电视信号质量就会提高。在我们的日常生活中,使用着各种各样的陶瓷传感器,如电冰箱和电饭褒中的温度传感器、空调中的温度和湿度传感器、水电、电表、电视机和放像机遥控器中的红外传感器、照相机中的光传感器、汽车中的燃料计和速度计等,不胜枚举。
旅行是现代人追求的时尚。登山越岭,有双好鞋是必须的。在橡胶原料中加入少量纳米氧化硅,这样制得的的旅游鞋。鞋底的韧性强度、伸长率、抗折性、耐高温、耐老化性能大大超出原材料,具有非常优异的性能。随着人们生活水平的提高,有车族逐步增多,可免不掉要遇到刮风下雨的天气。汽车挡风玻璃被雾气遮挡会影响行车安全,现在这一驾车者的"烦心事"被采用纳米技术的光催化抗雾玻璃解决了。这种玻璃不仅具有抗雾、灭菌功能,而且可以长时间保持洁净,还适合用于窗户、镜面和外墙玻璃。一般的飞机汽车轮胎都比较容易燃烧,把纳米陶瓷粉体加进轮胎里,轮胎不仅会更结实,而且耐磨损,又不容易起火。
爱美之心,人皆有之。纳米氧化锌粉末无毒、无味、对皮肤无刺激性、不变质、热稳定性好,本身为白色,可以简单地着色。更重要的是,它具有很强的吸收紫外线的功能,此外对皮肤还具有渗透、修复功能,因此适用于作美容美发护理剂中的活性因子,不仅能大幅度提高护理效果,还可避免因紫外线辐射造成的对皮肤的伤害。
时代在前进,人类的追求在提高,人们在不断地关注生活质量和健康水平。生命在于运动,在近几届奥运会上,每届都有一批新型的运动器械亮相。现在,人们已经采用碳纤维、玻璃纤维、工程陶瓷等组成的复合材料制作网球拍、羽毛球拍、撑竿等。生活的质量离不开环境,人们的环保意识在逐步增强。行进在街上的汽车中用蜂窝状结构陶瓷消除尾气,各种超细陶瓷粉体或它们的混合轻烧结体作为汽车尾气净化的催化剂。
计算机、因特网为标志的信息时代的到来,世界真精彩,天涯若比邻,人们发现,陶瓷同样功不可没。电容器陶瓷能储存大量的电能,在计算机中完成记忆功能,磁性陶瓷是重要的信息记录材料。高导热陶瓷,在集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路中的应用,将使计算机工作速率翻番。传输的、图像以及美妙音乐用的是光导纤维,它是另一类新型无机非金属材料,光纤、光缆是信息高速公路的基石。
随着科技的发展,人类的时空观发生了变化,"上天、入地、下海、等极"成为我们追求的目标,要上天,航天飞机的外部穿着一种特殊的"保护装"-防热瓷瓦,有了它,航天飞机往返大气层时就无忧了。利用压电陶瓷制成的声纳系统,就能开发海洋资源。有了高技术陶瓷,"上九天揽月,下五洋捉鳖"不再是梦想。有朝一日,让我们带着陶土、能源材料、智能材料,靠着压电陀螺,飞向宇宙,在太阳、地球和月亮重力的平衡点上,建造第二个蔚蓝色的星球,张开太阳能帆板,播种耕耘,开始新的生活,创造美好的未来。让我们拭目以待吧!
陶瓷,是我们祖先的一大发明,是华夏文化中的瑰宝,陶瓷的发展一日千里,不断焕发新的青春,尽管只是沧海一粟,管中窥豹,但陶瓷给人们生活带来的便利和喜悦也可见一斑。让我们期待着陶瓷能开出更为绚烂多彩的奇葩,香飘万里,誉满寰宇! |