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Aperçu des céramiques fonctionnelles | 8 Types clés et applications

Un guide complet de huit types de nouvelles céramiques fonctionnelles

Les nouveaux matériaux céramiques fonctionnels sont des matériaux diélectriques qui présentent des propriétés spécifiques telles que des propriétés électriques., magnétique, optique, acoustique, thermique, mécanique, chimique, ou fonctionnalité biologique. Les céramiques fonctionnelles sont de types divers et largement utilisées, y compris ferroélectrique, piézoélectrique, diélectrique, pyroélectrique, semi-conducteur, électro-optique, et céramiques magnétiques aux diverses propriétés uniques.

Les céramiques fonctionnelles jouent un rôle crucial dans les industries de haute technologie modernes telles que l'électronique, circuits intégrés, communications mobiles, technologie énergétique, et la défense. Ils constituent une base essentielle pour les composants électroniques avancés, contribuer de manière significative au développement de l’industrie de l’information et au renforcement des capacités technologiques nationales.

Céramiques fonctionnelles


1. Céramiques Isolantes

Les céramiques isolantes sont utilisées dans les appareils électroniques pour le montage, fixation, justificatif, protéger, isolant, isoler, et connecter divers composants et appareils radio. Ces céramiques nécessitent une résistivité volumique élevée, faible constante diélectrique, faible facteur de perte, haute rigidité diélectrique, résistance à la corrosion chimique, et bonnes performances mécaniques.

Applications: Substrats de circuits, conditionnement, isolateurs haute fréquence.
Composants communs: Isolateurs, bougies d'allumage, substrats de résistance, et plaquettes de circuits intégrés.


2. Céramiques semi-conductrices

Les céramiques semi-conductrices sont des céramiques polycristallines formées à l'aide de techniques de traitement de la céramique.. Contrairement aux semi-conducteurs polycristallins conventionnels, les céramiques semi-conductrices contiennent de nombreux joints de grains, et les propriétés semi-conductrices se développent lors du frittage.

Applications:

  • Matériaux sensibles, y compris les thermistances, varistances, matériaux photoconducteurs, matériaux sensibles aux gaz, et capteurs d'humidité.

  • Condensateurs céramiques à limite semi-conductrice.


3. Céramiques diélectriques

Céramiques diélectriques, également connu sous le nom d'électrocéramique, se polarise sous un champ électrique et peut maintenir des champs électriques internes pendant de longues périodes. Ils présentent une résistance d'isolation élevée, tension de claquage élevée, faible constante diélectrique, faible perte diélectrique, haute résistance mécanique, et stabilité chimique.

Applications: Condensateurs, composants de circuits micro-ondes.
Espèces: Céramiques diélectriques ferroélectriques, céramiques diélectriques semi-conductrices, céramiques diélectriques haute fréquence, céramique diélectrique pour micro-ondes.

Céramiques diélectriques


4. Céramiques piézoélectriques

Les céramiques piézoélectriques sont des matériaux polycristallins formés de mélanges d'oxydes tels que la zircone., oxyde de plomb, et oxyde de titane, fritté à haute température, et polarisé sous une tension continue élevée pour présenter des effets piézoélectriques. Ils convertissent l'énergie mécanique en énergie électrique et vice versa.

Applications: Capteurs, transducteurs ultrasoniques, dispositifs de micro-positionnement, allumeurs à gaz, alarmes, appareils audio, équipement de diagnostic médical, et appareils de communication.
Matériaux courants: PZT (titanate de zirconate de plomb).
Types avancés: Piézoélectrique haute sensibilité, piézoélectrique à haute stabilité, céramiques électrostrictives, céramique pyroélectrique.


5.Céramique Magnétique

Les céramiques magnétiques sont principalement des ferrites, composé d'oxydes de fer et d'autres oxydes de métaux de transition ou de terres rares. Ils présentent généralement un comportement semi-conducteur avec une résistivité élevée et de faibles pertes par courants de Foucault..

Applications: Technologies haute fréquence et micro-ondes telles que le radar, communications, aérospatial, et des ordinateurs.

Céramique Magnétique


6. Céramiques supraconductrices à haute température

Les céramiques supraconductrices à haute température présentent une supraconductivité à des températures relativement élevées par rapport aux métaux. Depuis les percées des céramiques supraconductrices dans les années 1980, la recherche et les applications ont rapidement progressé.

Applications: Appareils à courant élevé, électronique, blindage magnétique, et technologies supraconductrices émergentes.


7. Céramiques Nano Fonctionnelles

Les céramiques nanofonctionnelles sont appliquées à la purification de l'air, traitement de l'eau, et d'autres domaines pour les antibactériens, activation, adsorption, filtration, émission infrarouge lointain, libération d'ions négatifs, action antibactérienne photocatalytique, désodorisation, et minéralisation.

Applications: Épuration de l'environnement, soins de santé, et systèmes de filtration avancés.


8. Céramique fonctionnelle transparente

Les céramiques fonctionnelles transparentes combinent la transparence optique avec des propriétés ferroélectriques générales et des effets électro-optiques supérieurs. En contrôlant la composition, ils peuvent exposer:

  • Biréfringence contrôlée électriquement

  • Diffusion électro-optique

  • Distorsion de surface sous champ électrique

  • Électrostriction et effets pyroélectriques

  • Effets de déformation photovoltaïque et photo-induite

Applications:

  • Appareils électro-optiques, actionneurs de micro-positionnement, commutateurs optiques, atténuateurs, isolateurs, support de stockage, affiche, connecteurs fibre optique, et capteurs optiques.

Céramique fonctionnelle transparente


Tendances futures de la céramique fonctionnelle

Avec les progrès rapides de la science des matériaux, les céramiques fonctionnelles continuent de présenter de nouvelles propriétés et applications. Ils sont désormais largement utilisés dans:

  • Développement énergétique

  • Technologie spatiale

  • Electronique et capteurs

  • Technologie laser et photonique

  • Infrarouge et biotechnologie

  • Sciences de l'environnement

Les céramiques fonctionnelles évoluent vers haute performance, haute fiabilité, multifonctionnalité, miniaturisation, et intégration, stimuler l’innovation dans les industries technologiques modernes.

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