การพัฒนาวัสดุเซรามิกขั้นสูงในประเทศจีนสามารถย้อนกลับไปได้ถึงช่วงทศวรรษ 1950 เมื่อประเทศเริ่มให้ความสำคัญกับการวิจัยและพัฒนาวัสดุใหม่เพื่อสนับสนุนภาคอุตสาหกรรมที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว ในช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980 ประเทศจีนได้บรรลุความก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญในการผลิตและการประยุกต์ใช้วัสดุเซรามิกแบบดั้งเดิม เช่น เครื่องลายครามและเครื่องปั้นดินเผา อย่างไรก็ตาม จนกระทั่งถึงทศวรรษ 1990 จีนจึงเริ่มให้ความสำคัญกับการพัฒนาวัสดุเซรามิกขั้นสูง โดยได้รับแรงผลักดันจากความต้องการวัสดุประสิทธิภาพสูงในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงอิเล็กทรอนิกส์ ยานยนต์ และอวกาศ

ในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมา ภาคอุตสาหกรรมวัสดุเซรามิกขั้นสูงของจีนได้บรรลุความก้าวหน้าอย่างโดดเด่น โดยมีสถาบันวิจัยและภาคอุตสาหกรรมจำนวนมากร่วมมือกันพัฒนาวัสดุและเทคโนโลยีใหม่ ๆ หลักสำคัญในการพัฒนาวัสดุเซรามิกขั้นสูงของจีน ได้แก่:

–ในปี 1991, สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีนได้ก่อตั้งสถาบันเซรามิกขั้นสูง ซึ่งมุ่งเน้นการวิจัยและพัฒนาวัสดุเซรามิกขั้นสูงและการประยุกต์ใช้

–ในปี 1995, ประเทศจีนได้พัฒนาเซรามิกเซอร์โคเนียชุดแรกของตน ซึ่งเป็นวัสดุเซรามิกขั้นสูงที่มีความสำคัญ และเป็นที่รู้จักจากคุณสมบัติการต้านทานการสึกหรอที่ยอดเยี่ยมและความเสถียรในอุณหภูมิสูง

–ในปี 2003, ประเทศจีนประสบความสำเร็จในการพัฒนาเซรามิกคาร์บิโดซิลิกอนรุ่นใหม่, ซึ่งแสดงให้เห็นคุณสมบัติทางกลและทางความร้อนที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับวัสดุเซรามิกแบบดั้งเดิม.

–ในปี 2010 ประเทศจีนได้พัฒนาวิธีการใหม่สำหรับการผลิตนาโนเซรามิกอลูมิเนียมออกไซด์ ซึ่งมีสมบัติทางแสงและไฟฟ้าที่เป็นเอกลักษณ์ และมีความเป็นไปได้ในการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีขั้นสูงต่าง ๆ

1. ซิลิคอนคาร์ไบด์

ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) จัดเป็นหนึ่งในวัสดุเซรามิกขั้นสูงที่พัฒนาขึ้นในประเทศจีนตั้งแต่ยุคแรก ๆ โดยมีคุณสมบัติเด่นคือความแข็งสูง ความสามารถในการนำความร้อนได้ดี และการขยายตัวทางความร้อนต่ำ การผลิต SiC ในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่เริ่มต้นขึ้นในประเทศจีนในช่วงทศวรรษ 1960 นวัตกรรมสำคัญ ได้แก่ การสังเคราะห์ผลึก SiC ขนาดใหญ่ และการพัฒนาเส้นใย SiC ที่ทนต่อการออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง SiC ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในหลากหลายอุตสาหกรรม เช่น อากาศยาน เกราะทหาร ระบบเบรกยานยนต์ และชุดป้องกันกระสุน

2. ออกไซด์ของอะลูมิเนียม

อะลูมินา (Al₂O₃) เป็นวัสดุเซรามิกขั้นสูงที่ผลิตมากที่สุดในประเทศจีน โดยประเทศนี้ครองตำแหน่งผู้ผลิตเซรามิกอะลูมินาที่ใหญ่ที่สุดในโลก นวัตกรรมสำคัญได้แก่ เซรามิกไมโครคริสตัลไลน์อะลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูงและนาโนคอมโพสิต ด้วยคุณสมบัติการเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมควบคู่กับความแข็งและความแข็งแรงที่โดดเด่น อะลูมินาจึงมีการประยุกต์ใช้ที่หลากหลายครอบคลุมวัสดุพื้นฐาน วิศวกรรมชีวการแพทย์ และอุตสาหกรรมนิวเคลียร์

3. ซิริงโคเมียมออกไซด์

เซอร์โคเนีย (ZrO₂) เป็นวัสดุเซรามิกขั้นสูงที่สำคัญอีกชนิดหนึ่ง จีนเริ่มทำการวิจัยในปี 1960 และตั้งแต่นั้นมาได้พัฒนาชนิดภายในประเทศหลายชนิด รวมถึงเซอร์โคเนียที่เสถียรด้วยแมกนีเซียมบางส่วน เซอร์โคเนียแสดงถึงความแข็งแรงสูง ความเหนียวต่อการแตกหัก และความต้านทานการสึกหรอ การใช้งานหลักได้แก่ การบุภายในทนไฟ เซ็นเซอร์ออกซิเจน และข้อต่อสะโพกเทียม

4. วัสดุอื่น ๆ

จีนยังมีความก้าวหน้าในวัสดุอื่นๆ เช่น โบรไมด์ คาร์ไบด์ ไนไตรด์ วิสเซอร์ และเส้นใย การประยุกต์ใช้ครอบคลุมถึงอวกาศ เครื่องจักร พลังงาน อิเล็กทรอนิกส์ ชีวการแพทย์ และวิศวกรรมเคมี ด้วยการลงทุนและการวิจัยที่เพิ่มขึ้น ความสามารถของจีนในวัสดุเซรามิกขั้นสูงจะยังคงแข็งแกร่งขึ้นต่อไป

วัสดุเซรามิกขั้นสูงมีลักษณะเฉพาะจากการผสมผสานคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ ซึ่งทำให้แตกต่างจากเซรามิกทั่วไปและวัสดุอื่น ๆ คุณสมบัติสำคัญของวัสดุเซรามิกขั้นสูง ได้แก่:

1. ความแข็งแรงและความแข็งสูง:วัสดุเซรามิกขั้นสูงแสดงถึงความแข็งแรงทางกลและความแข็งที่ยอดเยี่ยม ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่ต้องการความทนทานต่อการสึกหรอและความเหนียวเป็นสำคัญ

2. ความเสถียรที่อุณหภูมิสูง:วัสดุเซรามิกขั้นสูงหลายชนิดสามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงมากได้ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและการใช้งานที่มีอุณหภูมิสูง

3. การขยายตัวทางความร้อนต่ำ:วัสดุเซรามิกขั้นสูงมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ ซึ่งหมายความว่ามีการขยายตัวและหดตัวน้อยมากเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ คุณสมบัตินี้ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการความคงตัวของขนาดเป็นอย่างมาก

4. ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์:วัสดุเซรามิกขั้นสูงบางชนิดมีสมบัติทางไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นเอกลักษณ์ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลายในด้านอิเล็กทรอนิกส์และออปติก

5. ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ:วัสดุเซรามิกขั้นสูงบางชนิดมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ หมายความว่าสามารถนำไปใช้ในอุปกรณ์ฝังในร่างกายทางการแพทย์และระบบนำส่งยาได้โดยไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาไม่พึงประสงค์ภายในร่างกาย

คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของวัสดุเซรามิกขั้นสูงได้นำไปสู่การใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ ในประเทศจีน การใช้งานที่สำคัญบางประการของวัสดุเหล่านี้ได้แก่:

1. อิเล็กทรอนิกส์:วัสดุเซรามิกขั้นสูง เนื่องจากคุณสมบัติทางไดอิเล็กทริกและแม่เหล็กที่เหนือกว่า จึงถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนำ และตัวเรโซเนเตอร์

2. รถยนต์:วัสดุเซรามิกขั้นสูงถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ เช่น ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ จานเบรก และชิ้นส่วนระบบส่งกำลัง เนื่องจากมีความแข็งแรงสูงและทนต่อการสึกหรอได้ดี

3. อากาศยาน:วัสดุเซรามิกขั้นสูง เนื่องจากมีความเสถียรสูงต่ออุณหภูมิสูงและมีการขยายตัวทางความร้อนต่ำ จึงถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนอากาศยาน เช่น ใบพัดกังหัน, ใบพัดนำทางหัวฉีด, และแผ่นกันความร้อน

4. การดูแลสุขภาพ:วัสดุเซรามิกขั้นสูงถูกนำมาใช้ในการผลิตอุปกรณ์ฝังในร่างกายทางการแพทย์ เช่น ข้อสะโพกและข้อเข่าเทียม รวมถึงระบบนำส่งอุปกรณ์ฝังในร่างกาย เนื่องจากมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความแข็งแรงทางกลไก

5. การคุ้มครองสิ่งแวดล้อม:วัสดุเซรามิกขั้นสูง เนื่องจากมีพื้นที่ผิวสูงและเสถียรภาพทางเคมี จึงถูกนำมาใช้ในการผลิตอุปกรณ์ป้องกันสิ่งแวดล้อม เช่น ตัวกรองและตัวกรองอากาศ

โดยสรุป ตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา จีนได้ก้าวหน้าอย่างมากในด้านการพัฒนาและการประยุกต์ใช้วัสดุเซรามิกขั้นสูง วัสดุที่ประสบความสำเร็จและได้รับการนำไปใช้แพร่หลายมากที่สุด ได้แก่ ซิลิคอนคาร์ไบด์, อะลูมิเนียมออกไซด์, และซีเรียมออกไซด์ ด้วยศักยภาพทางเทคโนโลยีที่แข็งแกร่งและความสามารถในการผลิต จีนกำลังก้าวขึ้นมาเป็นผู้จัดหาเซรามิกเทคนิคขั้นสูงรายใหญ่ระดับโลก การนวัตกรรมและการค้นพบวัสดุใหม่ ๆ จะช่วยผลักดันการเติบโตของอุตสาหกรรมเซรามิกขั้นสูงของจีนในอนาคต