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氧(yang)化物陶瓷(ci)中(zhong)，氧(yang)化铍（BeO）算是很特(te)别的一个(ge)种类，因(yin)为一般(ban)氧化物陶(tao)瓷的导(dao)热性都不佳，独(du)独(du)它是个(ge)例(li)外。与氧化铝(lv)相(xiang)比，氧化铍导(dao)热率约(yue)高7倍，介电常数约(yue)为氧化铝(lv)的一半，同时(shi)还具备极高的硬(ying)(ying)度（莫氏硬(ying)(ying)度9.0，金刚石为10）且耐(nai)腐蚀(shi)，因(yin)此不出意(yi)外应是一种性能相(xiang)当(dang)优异(yi)的结构(gou)陶(tao)瓷材料。

氧化铍陶(tao)瓷

但既然(ran)性能如(ru)此(ci)出众，为什么(me)氧化铍(pi)在先(xian)进陶瓷(ci)界似乎(hu)名声不显呢(ni)？主要原因(yin)就在于氧化铍(pi)本身具有(you)毒性，即使是极少量，也足以使结膜、角膜，皮(pi)肤发生(sheng)炎症，大量吸入(ru)会导致急(ji)性肺炎，长期微量吸入(ru)会导致慢性铍(pi)肺，因(yin)此(ci)在相关(guan)工作场所其(qi)最高允许浓度仅为0.002mg/m³。

既然如此(ci)肯定就有人疑惑了，毒性都这么大了，那肯定会让(rang)人避(bi)之不及，还从(cong)何谈应用(yong)呢？

氧化铍“毒”到不能(neng)用吗？

事实上(shang)，氧化铍是(shi)(shi)有毒没错，不(bu)过它要发挥毒性前提就是(shi)(shi)要与人体(ti)(ti)接触(chu)，如以粉尘、烟雾的形式经(jing)呼吸(xi)道进(jin)入体(ti)(ti)内。也就是(shi)(shi)说，只要在(zai)前期(qi)加(jia)工程序防护措施(shi)有力，待其(qi)烧(shao)结成固体(ti)(ti)块(kuai)状的陶(tao)瓷后，毒性便会“消失”，可供安全使用。

氧化铍粉体(ti)

不过氧化铍在(zai)含有水气的高(gao)温介质中，挥发性会(hui)提高(gao)，1000℃开始(shi)挥发，并随温(wen)度升高挥发量(liang)增大，这就给生产带来困难，许多(duo)国(guo)家都将氧化铍粉末列入一类危险(xian)品，有些(xie)国家(jia)已不生产。但由于(yu)氧化铍制品的(de)性(xing)能实在优异(yi)，尽(jin)管(guan)价格较高(gao)，但(dan)仍有(you)相(xiang)当(dang)大的(de)需求量。

为(wei)此，如果想(xiang)尽(jin)可能避免氧(yang)化铍带(dai)来的污染与威胁，就需(xu)要(yao)生产者对氧(yang)化(hua)铍陶瓷粉末具有毒性进行充分(fen)的认知(zhi)，加强(qiang)对氧(yang)安(an)全(quan)防(fang)护的投入、建立(li)实(shi)际有效的氧(yang)化(hua)铍作业指导(dao)书(shu)，并对(dui)所有(you)氧(yang)化铍(pi)陶瓷(ci)相关产(chan)品进行(xing)(xing)有(you)效明(ming)确(que)的(de)标(biao)识等一(yi)系列措施(shi)行(xing)(xing)动，这些都可以成为氧(yang)化铍(pi)陶瓷(ci)生产(chan)厂(chang)家安全生产(chan)的(de)保护“屏障”。

氧化铍的(de)性能优势

明知“铍(pi)”有毒，偏(pian)向“铍(pi)”山(shan)行(xing)的最大原因(yin)就是氧(yang)化铍(pi)陶瓷(ci)的性能真的出(chu)色。构成其(qi)优势的除了(le)有较高(gao)的热(re)导(dao)率(lv)外，优(you)良(liang)的电性能也很重要。

①热导率大

在导(dao)(dao)体中，热(re)导(dao)(dao)率是自由(you)电子起决(jue)定性(xing)作(zuo)用，导(dao)(dao)体的(de)(de)(de)(de)热(re)导(dao)(dao)率一般数值很大，但绝(jue)缘性(xing)能(neng)差(cha)。而一般陶瓷的(de)(de)(de)(de)热(re)导(dao)(dao)率主要是靠原子、离子或分子的(de)(de)(de)(de)热(re)振(zhen)动，导(dao)(dao)热(re)能(neng)力差(cha)，但绝(jue)缘性(xing)好，只有(you)(you)像氧化(hua)铍陶瓷这(zhei)样的(de)(de)(de)(de)材料是靠声子来导(dao)(dao)热(re)，既能(neng)有(you)(you)高的(de)(de)(de)(de)热(re)导(dao)(dao)性(xing)，又能(neng)有(you)(you)高的(de)(de)(de)(de)绝(jue)缘性(xing)。

BeO陶(tao)瓷的(de)热(re)导率在目前(qian)所有实用的(de)陶(tao)瓷材(cai)料中为最高的(de)，是致密Al₂O₃的(de)6~7倍(bei)及(ji)MgO的3倍，当(dang)氧(yang)化铍陶瓷纯度达99%以上，其室温下的(de)热导率可(ke)达310W/(m·K)。此外(wai)，BeO 的(de)耐热冲击性也比Al₂O₃高11倍左(zuo)右。

通常(chang)情况下，BeO陶(tao)瓷的热导率主要取决于(yu)材料的纯度(du)(du)和致密度(du)(du)，纯度(du)(du)和致密度(du)(du)越(yue)(yue)高，其导热性能(neng)越(yue)(yue)好。在如(ru)此理想的热导率助力(li)下(xia)，氧(yang)化铍有利(li)于提(ti)高器件使用寿(shou)命和质(zhi)量，尤其是在大功(gong)率半导体器(qi)件(jian)、集成电(dian)路、微波(bo)电(dian)真(zhen)空器(qi)件(jian)及核(he)反应堆中(zhong)，BeO一直(zhi)是制备高(gao)导热元(yuan)部件的主流(liu)陶(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)。

②低介(jie)质(zhi)损耗

介电常数(shu)ε是(shi)(shi)(shi)衡量电(dian)(dian)介质储存电(dian)(dian)荷的(de)能力，通常(chang)称为电(dian)(dian)容率(lv)，是(shi)(shi)(shi)陶(tao)瓷(ci)的(de)特(te)征(zheng)参(can)数。介质损(sun)耗角正切值(zhi)tanδ是(shi)(shi)(shi)陶(tao)瓷(ci)在电(dian)(dian)磁(ci)场中(zhong)的(de)功(gong)率(lv)损(sun)耗的(de)一部分(fen)，是(shi)(shi)(shi)关键的(de)特(te)种(zhong)参(can)数。对于氧化铍(pi)陶(tao)瓷(ci)而言，通常(chang)是(shi)(shi)(shi)：随着(zhe)介质损(sun)耗角正切值(zhi)tanδ增大(da)，ε变化不大(da)。但有的(de)情况(kuang)是(shi)(shi)(shi)：随着(zhe)频(pin)率(lv)的(de)提高，ε值(zhi)会稍(shao)稍(shao)变大(da)；或者是(shi)(shi)(shi)随着(zhe)频(pin)率(lv)提高，ε会稍(shao)稍(shao)变小。

除了以(yi)上两点外，氧化(hua)铍(pi)还具有高熔度(du)、强(qiang)度(du)、高绝缘以及良好的封装工艺适应(ying)性等特点，而且身为氧(yang)化(hua)物(wu)陶瓷，BeO在含氧(yang)和湿气的环(huan)境中非常稳定，因此它在(zai)特种冶金、真空电(dian)子技术(shu)、核技术(shu)、微电(dian)子与光电(dian)子技术(shu)领域(yu)有着广(guang)泛的(de)应用。

氧化铍的应用

身具(ju)那么(me)多本领，那氧化(hua)铍在军事领(ling)域及国民经济中都(dou)有着什么表现呢？下面一起来看(kan)看(kan)。

1.氧(yang)化铍在核反应堆中的应用

氧(yang)化(hua)铍(pi)的(de)核性(xing)能(neng)(neng)优异，它的(de)中子散射(she)截面、减(jian)速(su)比(bi)(bi)都比(bi)(bi)金属(shu)铍(pi)和(he)石墨高，能(neng)(neng)有效地反(fan)(fan)射(she)和(he)减(jian)速(su)中子。高温辐照稳定性(xing)比(bi)(bi)金属(shu)铍(pi)好，密度比(bi)(bi)金属(shu)铍(pi)大，高温时有相(xiang)当(dang)高的(de)强度和(he)热导，而(er)且，氧(yang)化(hua)铍(pi)比(bi)(bi)金属(shu)铍(pi)价格便宜。这(zhei)就(jiu)使它更适于(yu)用作(zuo)反(fan)(fan)应堆中的(de)反(fan)(fan)射(she)体、减(jian)速(su)剂(ji)和(he)弥散相(xiang)燃料基体。氧(yang)化(hua)铍(pi)不仅(jin)用于(yu)试验(yan)研究用的(de)反(fan)(fan)应堆，而(er)且还用于(yu)潜(qian)艇、船、收音机实验(yan)及空间系统(tong)的(de)反(fan)(fan)应堆中。

2.氧化铍在火(huo)箭技术(shu)与航空上的应用

氧化铍所具(ju)有的(de)高(gao)(gao)温性(xing)(xing)能与(yu)优良(liang)的(de)核性(xing)(xing)能，使它(ta)成为(wei)(wei)火箭(jian)和航空技术中(zhong)的(de)理想材料之一。它(ta)的(de)高(gao)(gao)热容量和传热性(xing)(xing)使之能作为(wei)(wei)火箭(jian)和导(dao)弹返回大(da)气(qi)层的(de)壳体(ti)与(yu)火箭(jian)的(de)喷嘴或(huo)新一代超音飞机中(zhong)的(de)难熔材料。由于它(ta)具(ju)有良(liang)好(hao)的(de)热冲击稳定性(xing)(xing)从而(er)可(ke)以用来制成气(qi)轮透平的(de)叶片(pian)。

3.氧(yang)化铍(pi)在大功率电子器件/集成电路领(ling)域的(de)应用

氧化(hua)铍陶瓷具(ju)有的高热导(dao)率、低介电常数及尺(chi)寸(cun)稳定等特性，以及当前电子技术(shu)正朝着(zhe)大功(gong)率、微(wei)型化方向发展，都是促使氧化铍材料(liao)在电子技术(shu)领域能(neng)够得到(dao)广泛(fan)应用(yong)的(de)关键原因。

在电子基片的应用上，相(xiang)比认知度较高(gao)的氧化(hua)铝基片，厚度相(xiang)同的情况下(xia)氧化(hua)铍基片可以使用的频率(lv)要高(gao)出20%，可以(yi)(yi)在高(gao)达(da)44GHz的频率下工作，常应(ying)用于(yu)通信、直(zhi)播卫(wei)(wei)星、移动电话、个(ge)人(ren)通信、基(ji)站、卫(wei)(wei)星接收和发送、航空电子设备以(yi)(yi)及全球定位系统（GPS）。此外，氧化铍陶瓷高的导热率(lv)可(ke)以使大(da)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)中产生的热量及(ji)时有效的传导出(chu)去，能够(gou)承受更大(da)的连(lian)续波输(shu)(shu)出(chu)功(gong)率(lv)，从而保证器(qi)件(jian)的稳定性和可(ke)靠性。因此(ci)还广(guang)泛应用在宽带大(da)功(gong)率(lv)的电(dian)子真空器(qi)件(jian)中，如(ru)行波管的输(shu)(shu)能窗、支持(chi)杆和降压收(shou)集极。

4.氧化铍在耐火材料的应用(yong)

氧化铍陶瓷作为高级耐火材料(liao)最突出的优点在于(yu)抗热震性优良(liang)。可用(yong)于(yu)加(jia)热元件的耐火支持(chi)棒(bang)，保护屏蔽、炉衬、热偶管(guan)以及阴极、热子(zi)加(jia)热基板(ban)和涂(tu)层等。SPACIL HENRYS和WILSON RONALDH在高强度放电灯（金(jin)属卤化(hua)物(wu)灯）的(de)电弧管内壁涂敷(fu)适当厚(hou)度的(de)氧化(hua)铍陶瓷保护(hu)层，可以避免(mian)金(jin)属卤素填充物(wu)中金(jin)属部分的(de)大量损伤，

此外(wai)，氧化铍陶瓷制成的坩(gan)埚可(ke)用(yong)于熔融稀有金(jin)属(shu)和贵金(jin)属(shu)，特别是(shi)用(yong)在要求高纯金(jin)属(shu)或(huo)合金(jin)的场合下，最高工作温(wen)度可(ke)达2000℃。由(you)于(yu)具有(you)高的熔(rong)融温度（约为2550℃）、高的化(hua)学稳定(ding)(ding)性(xing)（耐碱）、热稳定(ding)(ding)性(xing)和纯度，氧化铍坩(gan)埚也可用来熔融铀(you)和钚，还成(cheng)功地被用来制造银、金(jin)和铂的(de)标准样品。同时(shi)，BeO对于电磁辐射的高度“透明”性(xing)允(yun)许采用感(gan)应加热的(de)方式(shi)来熔炼其中的(de)金属样品。

5.其它领域

除以上(shang)举例的几大类应用(yong)(yong)，氧化铍陶(tao)瓷的应用(yong)(yong)还有(you)许多方面(mian)，比如(ru)说BeO可(ke)以作(zuo)(zuo)为一种(zhong)组(zu)分(fen)加入各种(zhong)成分(fen)的玻(bo)璃(li)中。含氧化(hua)铍的玻(bo)璃(li)能透过X射(she)线(xian)，用(yong)(yong)(yong)这种(zhong)玻(bo)璃(li)制作(zuo)(zuo)的X射(she)线(xian)管可(ke)用(yong)(yong)(yong)于(yu)机构(gou)分(fen)析，在医学上用(yong)(yong)(yong)来治疗皮肤病。氧化(hua)铍影响(xiang)玻(bo)璃(li)性(xing)(xing)质(zhi)，如增(zeng)大(da)玻(bo)璃(li)的比重、抗(kang)水(shui)性(xing)(xing)和(he)硬度，提高膨胀系(xi)数、折射(she)率和(he)化(hua)学稳(wen)定性(xing)(xing)。它不但可(ke)以作(zuo)(zuo)具有(you)高弥散(san)系(xi)数的特种(zhong)玻(bo)璃(li)组(zu)分(fen)，而且(qie)可(ke)以作(zuo)(zuo)透过紫(zi)外线(xian)的玻(bo)璃(li)组(zu)分(fen)。

总结

总而言之，氧化铍粉体虽“毒”，但其(qi)烧(shao)结制品(pin)在特(te)定领域（如军(jun)工），有着不可替代(dai)的作用。尽(jin)管目(mu)前它在民用市场仍(reng)是(shi)一种相对陌生的材料，人(ren)家都(dou)有些“闻(wen)铍色(se)变(bian)”，但与其它高热导率材(cai)料相比，氧化铍在性价比上仍然有可取(qu)之处，其(qi)优良性能还未得(de)到足够的(de)挖掘和应用。假以时(shi)日，当它的(de)安全性能够得(de)到进一步(bu)保障(zhang)，成本进一步(bu)降低(di)的(de)话，应该能够发挥出更多的(de)能力(li)。

资料来源：

氧(yang)化铍陶瓷(ci)的(de)应用综(zong)述，李文芳，黄小忠，杨兵初，杜(du)作娟(juan)，唐明成。

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