氧化物(wu)陶瓷中，氧化铍（BeO）算是(shi)很特别的(de)(de)一个种(zhong)类，因(yin)为(wei)一般氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)陶瓷的(de)(de)导热(re)性都不佳，独独它是(shi)个例外(wai)。与氧(yang)化(hua)(hua)铝(lv)相比(bi)，氧(yang)化(hua)(hua)铍导热(re)率约(yue)高7倍(bei)，介电常数约(yue)为(wei)氧(yang)化(hua)(hua)铝(lv)的(de)(de)一半，同时还具备(bei)极高的(de)(de)硬(ying)度（莫氏硬(ying)度9.0，金刚石为(wei)10）且耐(nai)腐蚀，因(yin)此不出意外(wai)应是(shi)一种(zhong)性能相当优(you)异的(de)(de)结构(gou)陶瓷材料。
氧化铍陶瓷
但既然性(xing)(xing)能如此出众，为(wei)什么(me)氧化(hua)铍在(zai)先进陶瓷(ci)界似乎名声不(bu)显呢？主要原因就(jiu)在(zai)于(yu)氧化(hua)铍本身具有毒性(xing)(xing)，即使是(shi)极少(shao)量(liang)(liang)，也足以使结(jie)膜、角膜，皮(pi)肤(fu)发(fa)生炎症，大量(liang)(liang)吸入会(hui)导致急(ji)性(xing)(xing)肺(fei)炎，长期微量(liang)(liang)吸入会(hui)导致慢性(xing)(xing)铍肺(fei)，因此在(zai)相(xiang)关工作场所其(qi)最高允许浓度(du)仅(jin)为(wei)0.002mg/m3。
既(ji)然如(ru)此肯(ken)定(ding)就有人(ren)疑惑了(le)，毒性(xing)都这么(me)大(da)了(le)，那肯(ken)定(ding)会让人(ren)避之不及，还从何谈(tan)应用呢？
氧(yang)化铍“毒”到(dao)不(bu)能用吗？
事实(shi)上，氧化铍是有毒(du)(du)没错(cuo)，不(bu)过它要发挥毒(du)(du)性(xing)前(qian)(qian)提(ti)就(jiu)是要与人体接触(chu)，如以粉(fen)尘、烟(yan)雾的(de)(de)形式经呼吸道(dao)进入体内。也(ye)就(jiu)是说，只要在(zai)前(qian)(qian)期加工(gong)程(cheng)序(xu)防护措施有力，待其烧(shao)结成固(gu)体块状的(de)(de)陶瓷后，毒(du)(du)性(xing)便会(hui)“消失(shi)”，可供(gong)安全(quan)使(shi)用。
氧化铍粉(fen)体
不过氧化(hua)铍在含有水气(qi)的高温介质(zhi)中，挥发性会提高，1000℃开始(shi)挥(hui)发，并随温度升高挥(hui)发量增大，这(zhei)就给生产带来困难，许多国(guo)家都将氧化铍粉末列入一类危(wei)险品，有(you)些国家已(yi)不生产。但(dan)由于(yu)氧化铍制品(pin)的性能实在优异(yi)，尽管价(jia)格(ge)较高，但(dan)仍有相当(dang)大(da)的(de)需求量。
为(wei)此，如果(guo)想尽可能避(bi)免氧化铍带来的污染与威胁，就需要(yao)生产(chan)者对氧化(hua)铍陶(tao)瓷粉(fen)末具有毒性(xing)进行(xing)充分(fen)的认知，加强对氧安全防护的投入、建立实际(ji)有效的氧化(hua)铍作业指导书，并对所有(you)(you)氧化(hua)(hua)铍(pi)陶瓷相关产(chan)(chan)(chan)品进行有(you)(you)效明(ming)确(que)的(de)(de)标识等一系列措(cuo)施行动，这(zhei)些都可以成(cheng)为氧化(hua)(hua)铍(pi)陶瓷生产(chan)(chan)(chan)厂家安(an)全生产(chan)(chan)(chan)的(de)(de)保(bao)护“屏障”。
氧化铍的性能优(you)势
明知(zhi)“铍”有毒，偏向“铍”山行(xing)的(de)(de)最大原(yuan)因(yin)就是氧化铍陶瓷的(de)(de)性能真(zhen)的(de)(de)出色。构(gou)成其(qi)优势的(de)(de)除(chu)了有较高的(de)(de)热导率外，优良的(de)(de)电性能(neng)也很重要。
①热导率(lv)大
在导体中(zhong)，热(re)(re)(re)导率(lv)是自由电子(zi)起决定性(xing)作用，导体的(de)热(re)(re)(re)导率(lv)一般数值很大，但(dan)绝缘(yuan)(yuan)性(xing)能(neng)差(cha)。而一般陶瓷的(de)热(re)(re)(re)导率(lv)主要是靠原(yuan)子(zi)、离子(zi)或分子(zi)的(de)热(re)(re)(re)振动，导热(re)(re)(re)能(neng)力(li)差(cha)，但(dan)绝缘(yuan)(yuan)性(xing)好(hao)，只有像氧化(hua)铍陶瓷这样(yang)的(de)材(cai)料是靠声(sheng)子(zi)来导热(re)(re)(re)，既能(neng)有高的(de)热(re)(re)(re)导性(xing)，又能(neng)有高的(de)绝缘(yuan)(yuan)性(xing)。
BeO陶瓷(ci)的热导率(lv)在目前所(suo)有实用的陶瓷(ci)材料(liao)中(zhong)为(wei)最高的，是致密Al2O3的6~7倍及MgO的(de)3倍，当氧化(hua)铍陶(tao)瓷(ci)纯度(du)达(da)99%以上，其室温下的热导(dao)率可(ke)达310W/(m·K)。此外，BeO 的耐热冲击(ji)性也(ye)比Al2O3高11倍左右。
通(tong)常情况下，BeO陶瓷的(de)热导率主要取决于(yu)材料的(de)纯度和致密度，纯度和致密度越高，其导热性能(neng)越好。在如此理想的热导(dao)率助力下(xia)，氧化铍有利(li)于提高器(qi)件使用寿命和质量，尤其是在大功率半导体器件(jian)、集成(cheng)电路(lu)、微波电真空器件(jian)及核反应堆中，BeO一直是制备高导热元(yuan)部件的主(zhu)流陶瓷材料。
②低介质损耗
介电常数ε是(shi)衡量电(dian)介质(zhi)储存电(dian)荷的(de)能力(li)，通常称为电(dian)容率，是(shi)陶(tao)瓷(ci)的(de)特(te)征参数。介质(zhi)损(sun)耗(hao)角(jiao)正切(qie)值(zhi)tanδ是(shi)陶(tao)瓷(ci)在(zai)电(dian)磁场中(zhong)的(de)功率损(sun)耗(hao)的(de)一部(bu)分，是(shi)关键的(de)特(te)种参数。对于(yu)氧化(hua)铍陶(tao)瓷(ci)而言，通常是(shi)：随(sui)着(zhe)(zhe)介质(zhi)损(sun)耗(hao)角(jiao)正切(qie)值(zhi)tanδ增大，ε变(bian)化(hua)不(bu)大。但有的(de)情况是(shi)：随(sui)着(zhe)(zhe)频率的(de)提高(gao)，ε值(zhi)会(hui)稍(shao)稍(shao)变(bian)大；或者是(shi)随(sui)着(zhe)(zhe)频率提高(gao)，ε会(hui)稍(shao)稍(shao)变(bian)小。
除了以(yi)上两点外，氧化铍还具有高(gao)(gao)熔度(du)、强度(du)、高(gao)(gao)绝缘(yuan)以及良好的封装工(gong)艺(yi)适应性等(deng)特(te)点(dian)，而且(qie)身为氧(yang)化物陶瓷，BeO在(zai)含氧和湿气的(de)环境中非(fei)常稳(wen)定(ding)，因此它在特种冶金、真空电子技(ji)术(shu)、核技(ji)术(shu)、微电子与光电子技(ji)术(shu)领域(yu)有着广(guang)泛的应用。
氧化铍的(de)应用
身具那(nei)(nei)么多本(ben)领，那(nei)(nei)氧化(hua)铍在军事领域及国民(min)经(jing)济中都(dou)有着什么表现呢？下(xia)面一起来看看。
1.氧化(hua)铍在(zai)核反应堆中的应用
氧(yang)化(hua)铍的(de)(de)核性(xing)能优异，它的(de)(de)中(zhong)子散射截面(mian)、减速(su)比(bi)都比(bi)金(jin)(jin)属铍和(he)石墨(mo)高，能有(you)效地反(fan)射和(he)减速(su)中(zhong)子。高温辐照稳(wen)定性(xing)比(bi)金(jin)(jin)属铍好，密度比(bi)金(jin)(jin)属铍大(da)，高温时有(you)相当高的(de)(de)强度和(he)热导，而(er)(er)且(qie)，氧(yang)化(hua)铍比(bi)金(jin)(jin)属铍价格便宜。这就使它更适(shi)于(yu)用作反(fan)应堆(dui)中(zhong)的(de)(de)反(fan)射体(ti)、减速(su)剂和(he)弥散相燃料基体(ti)。氧(yang)化(hua)铍不(bu)仅用于(yu)试验(yan)研究用的(de)(de)反(fan)应堆(dui)，而(er)(er)且(qie)还用于(yu)潜艇、船(chuan)、收音机实验(yan)及(ji)空间(jian)系统的(de)(de)反(fan)应堆(dui)中(zhong)。
2.氧化铍在火箭(jian)技术与航空上的应用
氧化铍(pi)所具有的(de)(de)(de)高(gao)温性(xing)能与(yu)优良的(de)(de)(de)核性(xing)能，使(shi)它(ta)成为(wei)火(huo)箭和航空技术(shu)中(zhong)的(de)(de)(de)理想材料(liao)之一(yi)。它(ta)的(de)(de)(de)高(gao)热容量和传热性(xing)使(shi)之能作(zuo)为(wei)火(huo)箭和导弹返(fan)回大气(qi)层的(de)(de)(de)壳体与(yu)火(huo)箭的(de)(de)(de)喷嘴或新一(yi)代超音飞机(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)难熔材料(liao)。由于它(ta)具有良好的(de)(de)(de)热冲击(ji)稳定性(xing)从而可以用来制成气(qi)轮透平(ping)的(de)(de)(de)叶片。
3.氧化(hua)铍在大(da)功率电子器件/集成(cheng)电路(lu)领域的应用
氧化铍陶瓷(ci)具有(you)的高热导率、低介电常(chang)数(shu)及尺寸(cun)稳(wen)定等特性，以及(ji)当前电子技术(shu)正朝(chao)着大功率、微型化方向发展，都是促(cu)使氧化铍材料在电子技术领域能够(gou)得到(dao)广泛应用(yong)的(de)关(guan)键(jian)原(yuan)因。
在电(dian)子基(ji)片的(de)(de)应(ying)用上，相(xiang)比认知(zhi)度较高(gao)的(de)(de)氧(yang)化铝基(ji)片，厚度相(xiang)同的(de)(de)情况下氧(yang)化铍基(ji)片可以(yi)使用的(de)(de)频(pin)率要高(gao)出20%，可以(yi)(yi)在高达(da)44GHz的频(pin)率下(xia)工(gong)作，常应用于通信、直播卫星、移动电话、个(ge)人(ren)通信、基站、卫星接(jie)收和发(fa)送、航(hang)空(kong)电子(zi)设备以(yi)(yi)及全球定位系统（GPS）。此外，氧化铍陶瓷高的(de)(de)(de)导(dao)(dao)热(re)(re)率(lv)可以使(shi)大(da)功(gong)率(lv)器件中产生的(de)(de)(de)热(re)(re)量及(ji)时有效的(de)(de)(de)传(chuan)导(dao)(dao)出去，能够承受更大(da)的(de)(de)(de)连(lian)续波输(shu)出功(gong)率(lv)，从而保证(zheng)器件的(de)(de)(de)稳定(ding)性和可靠性。因此还广泛应用在(zai)宽(kuan)带大(da)功(gong)率(lv)的(de)(de)(de)电子(zi)真空器件中，如行波管的(de)(de)(de)输(shu)能窗、支持杆(gan)和降压收集(ji)极。
4.氧(yang)化铍(pi)在耐火(huo)材(cai)料的应用
氧化铍陶瓷作(zuo)为高级耐(nai)火材料(liao)最突(tu)出的优点(dian)在于(yu)抗热震性优良。可用(yong)于(yu)加热元件的耐(nai)火支持棒，保护屏蔽、炉衬、热偶管(guan)以(yi)及阴(yin)极、热子加热基板和涂层等(deng)。SPACIL HENRYS和WILSON RONALDH在(zai)高强度放电(dian)灯（金(jin)属(shu)卤(lu)化(hua)物(wu)灯）的电(dian)弧(hu)管内壁涂敷适当(dang)厚度的氧化(hua)铍陶(tao)瓷保护层(ceng)，可以避免金(jin)属(shu)卤(lu)素填充物(wu)中金(jin)属(shu)部分的大(da)量损伤，
此(ci)外，氧化铍陶瓷制成(cheng)的坩埚可用于熔(rong)融稀有金属(shu)和(he)贵金属(shu)，特别是用在要(yao)求高纯金属(shu)或合(he)金的(de)场合(he)下，最高工作温度可达(da)2000℃。由于具有(you)高的熔(rong)融温度（约为2550℃）、高的化学稳定性（耐碱）、热稳定性和纯(chun)度，氧化铍坩埚也(ye)可用(yong)来(lai)熔(rong)融铀(you)和钚，还成功(gong)地被用来制造银、金和铂的标准样品。同时，BeO对于电磁辐射(she)的(de)高度“透明”性(xing)允(yun)许采用感应(ying)加热的方式来熔炼其中的金属样品(pin)。
5.其它领域
除(chu)以上举(ju)例的(de)几(ji)大类应(ying)用(yong)，氧化(hua)铍陶瓷(ci)的(de)应(ying)用(yong)还有许多(duo)方面，比如说BeO可(ke)以(yi)作为(wei)一种(zhong)(zhong)组(zu)(zu)分(fen)加入各种(zhong)(zhong)成分(fen)的玻(bo)璃(li)中。含氧化铍的玻(bo)璃(li)能透(tou)(tou)过(guo)(guo)X射(she)线，用(yong)(yong)这种(zhong)(zhong)玻(bo)璃(li)制作的X射(she)线管可(ke)用(yong)(yong)于(yu)机(ji)构分(fen)析(xi)，在医学(xue)上用(yong)(yong)来治疗皮肤病。氧化铍影响玻(bo)璃(li)性(xing)质，如(ru)增大玻(bo)璃(li)的比重、抗(kang)水性(xing)和硬度(du)，提(ti)高膨(peng)胀系数、折(zhe)射(she)率和化学(xue)稳定性(xing)。它不但可(ke)以(yi)作具有高弥散系数的特种(zhong)(zhong)玻(bo)璃(li)组(zu)(zu)分(fen)，而(er)且可(ke)以(yi)作透(tou)(tou)过(guo)(guo)紫外(wai)线的玻(bo)璃(li)组(zu)(zu)分(fen)。
总结
总而言(yan)之，氧化(hua)铍粉体虽“毒”，但其烧结制品在(zai)特定领域（如军(jun)工），有(you)着不可替代(dai)的(de)作用(yong)。尽(jin)管目前它在(zai)民用(yong)市(shi)场仍是一种相对陌(mo)生的(de)材料，人家(jia)都有(you)些“闻(wen)铍色变”，但与其它高热导(dao)率材(cai)料相比，氧化铍(pi)在性价比上仍然有(you)可取(qu)之处(chu)，其(qi)优良性(xing)能(neng)(neng)还未得到(dao)足够(gou)的挖掘和应用。假(jia)以时(shi)日(ri)，当(dang)它的安全性(xing)能(neng)(neng)够(gou)得到(dao)进一步保障，成本进一步降低的话(hua)，应该能(neng)(neng)够(gou)发挥(hui)出更多(duo)的能(neng)(neng)力。
资料来源：
氧(yang)化铍陶瓷的应用综述，李文芳(fang)，黄(huang)小忠，杨兵初，杜作(zuo)娟，唐(tang)明成。
粉体圈NANA整(zheng)理
