学文网摘要：本文探讨了硅酸盐材料的的最新进展，从性能、应用等方面进行了概括，并对硅酸盐材料的前景做出了展望。
关键词：硅酸盐材料 发展探索 展望
一、陶瓷与硅酸盐材料
陶瓷在中国拥有悠久的历史，不论从功能上，还是审美艺术层面，都贯穿了整个华夏名族的历史进程。进入二十一世纪以来，有陶瓷这一概念延申而来的硅酸盐材料，更是在整个人类的现代化过程中起到了无可取代的作用。
20世纪以来，硅酸盐及陶瓷领域日新月异。传统的的硅酸盐材料逐渐与新型硅酸盐材料有了明显的界限。在含义上，传统硅酸盐材料（pottery and porcelain）主要指玻璃、建筑水泥、日用陶瓷等含有硅酸盐的材料；新型硅酸盐材料（ceramics），广义上来说，即无机材料，成分上不一定包含硅酸盐。在功能上，新型硅酸盐材料涉及能源、电气、机械、冶金、航空航天等众多交叉领域，而传统的硅酸盐材料只是在原来的基础上，进一步发展，其作用领域并没有扩展得很大。在制备工艺上，传统陶瓷以矿物、岩石、粘土等为原料，制备工艺较为简单；新型陶瓷则多采用人工合成方法，形成高纯度的无机化合物，制备过程条件严苛，工艺较复杂。
二、几种硅酸盐材料的发展探索
（一）高温导热电绝缘陶瓷
随着大规模集成电路、信息技术、电子技术的迅猛发展，高导热电绝缘陶瓷也成为时下研究的热门领域。高导热电绝缘陶瓷具有很好的耐热性和高温抗氧化性，能够在较高温度，表现出相当的稳定性。由于该种陶瓷较高的红硬性，高温导热陶瓷可用于需长时间在高温环境作业的机械车刀，并且该种陶瓷热膨胀系数一般较小，因此具有良好的抗热震性，从而可以提高道具的使用寿命。在微电子工业，良好的电绝缘能力使得该种陶瓷被广泛用于各式电子器械，以提高电子系统的稳定性。如：AlN陶瓷被用于集成电路便是一个很好的例子，AlN陶瓷具有高的导热性、电绝缘性能，将AlN陶瓷应用于电路基板的封装，已经逐渐取代了有毒的BeO，成为了电路基板封装的必备材料[1]。
（二）超导陶瓷
自从1911年昂内斯发现超导现象以来，超导研究不断发展。1986年，贝德诺兹与穆勒发现LaBaCuO超导陶瓷，其临界超导温度达到了35K，开启了超导陶瓷研究的大门。超导陶瓷具有很强的磁场，可以使位于磁场中的粒子获得很大的加速，这为新型的粒子加速器提供了可能。此外，利用其强磁性制造的磁悬浮列车，时速可达400到500km/h。在冶金工业上，利用超导陶瓷的强磁性，以及其他物质的顺磁性，可以进行选矿、探矿作业。在环境保护方面，超导陶瓷的强磁性则被应用于废水处理，以达到清除废水中重金属离子、细菌、病毒等物质。在电子工程方面，运用超导陶瓷的约瑟夫效应，可以大大改善当前电子器械[2]：超导晶体管的体积将越来越小，电子计算设备的运算速度越来越快。
（三）生物活性陶瓷
一般的硅酸盐陶瓷材料为生物惰性材料。“生物活性”的概念最早由Hench教授与20世纪70年代提出，他指出硅酸盐活性陶瓷的玻璃界面经过化学反应，可以形成于骨组织的连接结构[3]。硅酸盐活性生物陶瓷具有很好的能够与骨骼系统相配的力学性能。首先，此种材料具有较低的弹性模量，以防止材料与骨骼界面界面产生的应力屏蔽现象，导致骨吸收。其次，该种材料的密度与骨骼的密度相仿，以防止密度不均带来的受力不均问题。此外，硅酸盐陶瓷对类骨磷灰石具有一定的矿化能[4]，可是单单的矿化能力是不够的，生物活性陶瓷对细胞有增殖分化的促进作用，其溶解出来的离子产物（如Si离子）能够先显著的促进细胞基因的表达，提高细胞活力。
（四）智能陶瓷
智能陶瓷，既具有感知周围环境的功能（传感器功能）又具有对所感知的信息做出自动调节、自动修复反应的陶瓷。智能陶瓷的应用十分广泛。以智能水泥基材料为例，在智能水泥基材料中，常采用掺杂技术。当掺加一定形状、尺寸的短切纤维后，当水泥基的内部结构发生变化时，其电阻也相应地发生了一定的变化。这使得水泥基有了一定的传感传感器的功能，这样就可以检测水泥基的静态动态载荷情况。同时有些智能陶瓷具有增韧性[5]。对有裂纹的氧化锆材料进行合适的热处理工艺，氧化锆陶瓷将发生相变，产生相变的过程中，由于体积的膨胀，可以使材料内部的裂纹得到一定程度的愈合，实现材料的自我修复。
三、硅酸盐材料的发展展望
以上述四种硅酸盐材料为主，探讨硅酸材料的前景。高温导热电绝缘陶瓷具有优良的综合性能。高的导热性能使其成为高温结构材料的宠儿。其电绝缘性与低的介电损耗，又使它在集成电路制作上占得一席之地。但是其脆性大确实一个致命的缺点，大大限制了它的作用范围。在未来的发展道路中，若能将其脆性得到适当改善，高温导热电绝缘陶瓷将会有更大的用武之地。
对于智能生物活性陶瓷，其属于交叉学科领域，要想进一步提升其与人体的形容性，就必须彻底解决该种材料的成骨性及成血管化问题，这就要求要从分子水平理清生物活性陶瓷促进细胞表达的机制。只有这样，科学家才能由此合成出符合要求的生物陶瓷材料，从而进一步扩大生物陶瓷的应用范围，真正造福人类。
智能陶瓷的发展更具前景，但是也更加具有挑战性。在未来的发展中，如果能将信息技术，控制技术融入到智能陶瓷的发展中，那么它便能更加快速准确地向我们反映出材料与环境的变化，智能陶瓷将变得更加“智能”。
超导陶瓷发展的关键就是其临界超导温度，提高了临界超导温度，就扩大了超导陶瓷的应用范围，临界超导温度的研究将是超导陶瓷研究的关键。
参考文献：
[1]孙坤，雍岐龙，裴和中.高导热电绝缘陶瓷的研究及应用前景.昆明理工大学学报，2012 ，27（6）：25-28.
[2]黄良钊.稀土超导陶瓷.Chinese Rare Earths，1999，20（2）.
[3]Hench L L， Splinter R J， Greenlee T K. Bonding mechanisms at the interface of ceramic prosthetic materials. J. Biomed. Mater.Res.， 1971， 5（6）： 117–141.
[4]吴成铁，常江.硅酸盐活性陶瓷用于骨组织修复及再生研究.无机材料学报，2013，28（1）：29-39.
[5]杨丽颖，王琦.智能无机非金属材料.新材料产业，2003，5：30-35.
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