先进陶瓷在消费电子、家用电器中领域中的应用

日期：2021-07-21 浏览次数：次

由于(yu)先(xian)进陶瓷特定的精细结构和(he)其高强、高硬、耐(nai)高温、透光以及压电等一系列(lie)优(you)良性能,被广泛应用于电子、机械等国民经济的各个领域。先进陶瓷已逐步成为新材料的重要组成部分,成为许多高技术领域发展的重要关键材料。据了解，2019年全球先进陶瓷市场规模达到了110.68亿(yi)美元，预计2026年将达到168.83亿美元，2020-2026年复合增长率（CAGR）为5.73%。先(xian)进(jin)陶瓷产业发展势态良好(hao)，而消费电子、家用(yong)电器又与我们的(de)生(sheng)活(huo)密(mi)不可分，那么先(xian)进(jin)陶瓷材料又能有哪(na)些应用(yong)呢(ni)，就让我们接着往下看。

各种以先进陶瓷为基体的电(dian)子元器(qi)件

1.陶瓷(ci)电容(rong)器

陶瓷电容器(qi)在彩色电视(shi)机(ji)、电子计算机(ji)、摄像机(ji)、录音机(ji)、VCD机、DVD机、电话、手机、电子游戏机、保健按摩器、穴位治疗仪、服装干燥机、洗衣机、空调等(deng)家(jia)用电(dian)器(qi)(qi)中有应用。交直(zhi)流(liu)高压陶瓷电(dian)容器(qi)(qi)还广(guang)泛(fan)应用于(yu)激(ji)光、雷(lei)达、高压钠灯、X射线、海底同轴电缆、夜视仪等。

各种陶(tao)瓷电容器

2.电池(chi)

各(ge)种(zhong)电(dian)子仪(yi)器、电(dian)子设备(bei)和家用电(dian)器中使用着很多种(zhong)类的电(dian)池，电池的发(fa)展引人(ren)注目，而陶瓷材(cai)料是构成电池的重(zhong)要材(cai)料之一。如用Y₂O₃稳定的ZrO₂（YSZ）陶瓷材料作为燃料电池的固体电解质(zhi)材料，又或者(zhe)锂离(li)子电池中的(de)各(ge)种陶(tao)瓷隔膜材料。

锂电池

3.温度传(chuan)感元(yuan)件

家用电器中的的马(ma)达总是要(yao)求尽可(ke)(ke)能(neng)减(jian)小(xiao)尺寸(cun)、提高效率和降低成本，所(suo)以在超载(zai)能(neng)力(li)方面(mian)所(suo)留余量是不多的。可(ke)(ke)以利用PTC半导体陶瓷监视马达定子绕组的温度，从而保证马达在绝缘允许的温度下工作。当然也可以利用PTC热敏电阻作为定温发热体，具有安全可靠、无触点、省电、长寿命的优点，在烫发(fa)器、发(fa)热(re)拖鞋(xie)、电(dian)饭煲、取暖(nuan)机、衣(yi)物干(gan)燥机等中(zhong)有所(suo)使用。此(ci)外，在日光灯电路中与镇(zhen)流器(qi)并联一个PTC热敏电阻，可以提高起动电流，使日光灯迅速点燃，对延长日光灯寿命也有好处。

先进陶瓷在消费电子、家用电器中领域中的应用

（左(zuo)）烫(tang)发(fa)器（右(you)）电饭(fan)煲(bao)

4.压电(dian)陶(tao)瓷(ci)片

陶(tao)瓷滤波器、陷波器一般由(you)一个或(huo)多(duo)个压电(dian)陶瓷(ci)振子为(wei)主组成(cheng),而压电振子实际上就是一块夹在两个电极之间的压电晶片。陶瓷滤波器、陷波器是对频率非常敏感的电路元件。它们的特点是:体积小、成本低、无调整和可靠性高等。陶瓷滤波器、陷波器已应用于收录机(ji)(型(xing)号(hao)有465K系(xi)列(lie)、LT-W22-10.7MHz等)、电视机(型(xing)号(hao)有(you)LTB6.5MHz滤(lv)波(bo)器、XT4.43MHz陷波(bo)器、声表(biao)面波(bo)滤(lv)波(bo)器等)等家电产品中。

最早被(bei)用于家用电器的陶瓷传感元(yuan)件(jian)是电唱机中的陶(tao)瓷拾音器。这(zhei)里(li)唱(chang)针是敏感元件(jian)，它(ta)沿着唱(chang)片(pian)(pian)的音槽(cao)移动而产生机械(xie)(xie)振动，压电(dian)陶瓷片(pian)(pian)是传感元件(jian)，它(ta)把机械(xie)(xie)振动转换成(cheng)电(dian)信号输出(chu)经放(fang)大后送至扬(yang)声器，使唱(chang)片(pian)(pian)上录下(xia)的声音得到重放(fang)。后来又制成(cheng)压电(dian)陶(tao)瓷微(wei)音器(qi)，它直接把声振动转换(huan)成(cheng)电(dian)输出。

例如电冰箱中的(de)霜传(chuan)(chuan)感器，其传(chuan)(chuan)感元(yuan)件就是由一片(pian)压(ya)电(dian)(dian)瓷片(pian)和一片(pian)金属片(pian)粘合而成(cheng)。电(dian)(dian)视(shi)机频道切换的(de)超声遥控也(ye)是利用压(ya)电(dian)(dian)陶瓷的(de)压(ya)电(dian)(dian)效应。

陶瓷(ci)滤(lv)波器

5.陶瓷手(shou)机背板与MLCC（多层陶瓷电(dian)容器）

纳米氧化锆(gao)陶瓷材料，对信号屏蔽小，又便于(yu)无线(xian)充电，天线(xian)结构易于(yu)设(she)计，并具有温润如玉的质感(gan)和丰富多彩的颜色，同时(shi)融合了陶瓷(ci)材料(liao)优异力(li)学性(xing)能(neng)和美学(xue)特(te)质(zhi)。因此(ci)得(de)到许(xu)多5G手机厂商的青睐。在华为、一加、小米、OPPO、LG、三星等品牌手机上得到了应用。

据了解(jie)，一部5G手机将会用到1000个左右的MLCC（多层陶瓷电容器），MLCC有“电子工业大米”之称。以村田、TDK为代表的日企在行业中话语权最大，当年TDK放弃低端MLCC市场，转向高端MLCC产品，曾导致市场一度缺货，引起长达两年多的恐慌。

琳琅满目的(de)MLCC

6.照(zhao)明/显示用荧(ying)光(guang)陶瓷(ci)

荧光陶瓷(ci)具(ju)有(you)较高的吸收(shou)系(xi)数和折射率，且其透(tou)明(ming)性好、硬度高、耐腐蚀、耐高温(wen)，制作工(gong)艺简单(dan)、生(sheng)产(chan)(chan)成本低，可以(yi)大批量(liang)生(sheng)产(chan)(chan)；掺杂浓(nong)度(du)易于控制，Ce3+掺杂在陶瓷中能比较均匀的分布。因此，具有高导热系数、良好热猝灭性能的荧光陶瓷是最有前景的大功率照明/显示用荧光转换材料。可应用于汽(qi)车前大灯、机场照(zhao)明、军用手电筒、多媒体投(tou)影仪、激光(guang)电视(shi)等(deng)高亮度(du)照明及(ji)显示(shi)领域。中科(ke)院福建物构所以陶瓷作为材料，开(kai)发出了(le)YAG透明荧光陶瓷白光大功率LED封装技术，突破了1000WCOB光源封装技术(K-COB)大关，并通过福建中科芯源光电科技有限公司成功实现产业化。

高(gao)功率激光照明用Ce掺杂石榴石基荧光透明陶瓷

结语

先进陶瓷材料因其优异的高温力学性(xing)能(neng)及特有(you)的光(guang)、声、电、磁、热性(xing)能(neng)组合或多功(gong)能(neng)复(fu)合效应在高新技术(shu)产业和(he)传统产业改造(zao)等领域发(fa)挥(hui)着越(yue)来越(yue)大的作用(yong)。需求是发(fa)展(zhan)和(he)创(chuang)新的动力,各行各业对陶瓷产品越来越高的性能要求推动了先进陶瓷的不断发展,相关陶瓷领域产生的技术进步又促进了应用行业的技术革新,推动了各行业整体的发展。

参考来源

（1）陶瓷传感元件在家用电器中的应用，庄严，王东民。

（2）先进陶瓷材料研究现状及发展趋势，张伟儒，李伶，王坤。

（3）功能与信息材料，焦宝祥。

（4）功能陶瓷材料在家用电器中的应用概况，曲远方，马金森。

（5）陶瓷传感元件在家用电器中的应用（二），庄严，王东民。

（6）压电效应及其在家电中的应用，戴岩伟。

（7）电子陶瓷材料及产品与技术解读，李平舟。

（8）纳米氧化锆陶瓷在手机背板上的应用与发展，谢志鹏，余诺婷。

（9）先进陶瓷材料的研究与应用，张文毓。

（10）先进陶瓷市场研究报告，北京恒州博智国际信息咨询有限公司