Sự phát triển của vật liệu gốm sứ tiên tiến ở Trung Quốc có thể truy nguyên từ những năm 1950, khi nhà nước bắt đầu chú trọng vào nghiên cứu và phát triển vật liệu mới để hỗ trợ ngành công nghiệp đang phát triển. Trong những năm 1970 và 1980, Trung Quốc đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong sản xuất và ứng dụng các vật liệu gốm sứ truyền thống như sứ, gốm. Tuy nhiên, phải đến những năm 1990, dưới sự thúc đẩy của nhu cầu về vật liệu hiệu suất cao trong các ngành công nghiệp như điện tử, ô tô, hàng không vũ trụ, Trung Quốc mới bắt đầu tập trung phát triển vật liệu gốm sứ tiên tiến.

Trong ba mươi năm qua, sự phát triển của vật liệu gốm sứ tiên tiến của Trung Quốc đã đạt được những tiến bộ đáng kể, với sự hợp tác của nhiều cơ quan nghiên cứu và ngành công nghiệp trong việc phát triển vật liệu và công nghệ mới. Một số cột mốc quan trọng trong sự phát triển của vật liệu gốm sứ tiên tiến của Trung Quốc bao gồm:

–Năm 1991, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc thành lập Viện Nghiên cứu Gốm sứ Hiệu suất Cao, chuyên nghiên cứu và phát triển vật liệu gốm sứ tiên tiến và ứng dụng của chúng.

–Năm 1995, Trung Quốc đã phát triển lô gốm zirconia đầu tiên, một loại vật liệu gốm tiên tiến quan trọng, có độ bền mài mòn và ổn định nhiệt độ cao xuất sắc.

–Năm 2003, Trung Quốc đã thành công trong việc phát triển thế hệ mới của gốm silicon carbide, có tính năng cơ học và nhiệt học vượt trội so với các vật liệu gốm truyền thống.

–Năm 2010, Trung Quốc đã phát triển một quy trình sản xuất gốm nano oxit nhôm mới, có tính chất quang học và điện tử độc đáo, với tiềm năng ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp công nghệ cao.

1. Silic cacbua

Silicon carbide (SiC) là một trong những vật liệu gốm sứ tiên tiến đầu tiên được phát triển tại Trung Quốc. Nó có độ cứng cực cao, khả năng dẫn nhiệt tốt và hệ số giãn nở nhiệt thấp. SiC bắt đầu được sản xuất hàng loạt tại Trung Quốc từ những năm 1960. Các đột phá công nghệ chính bao gồm tinh thể silicon carbide tổng hợp kích thước lớn và sợi silicon carbide chịu nhiệt cao chống oxy hóa. SiC được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như hàng không vũ trụ, giáp bảo vệ quân sự, phanh ô tô, và trang phục chống đạn.

2、Aluminium oxide

Aluminium oxide (Al₂O₃) là vật liệu gốm sứ tiên tiến được sản xuất rộng rãi nhất tại Trung Quốc. Trung Quốc là nước sản xuất gốm sứ aluminium oxide lớn nhất thế giới. Các sáng tạo chính bao gồm gốm sứ vi tinh thể aluminium oxide tinh khiết cao và vật liệu composite nano. Aluminium oxide có tính cách điện xuất sắc, độ cứng và độ bền cao, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực từ vật liệu nền, y sinh học đến công nghiệp hạt nhân.

3、Zirconium oxide

Zirconia (ZrO₂) là một loại gốm sứ tiên tiến quan trọng khác. Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu vào những năm 1960 và đã phát triển nhiều loại sản phẩm trong nước, bao gồm cả zirconia ổn định một phần magiê. Nó có độ bền cao, độ bền gãy và khả năng chống mài mòn. Các ứng dụng chính bao gồm lớp lót chịu lửa, cảm biến oxy, implant hông, v.v.

4. Các tài liệu khác

Trung Quốc cũng đã đạt được tiến bộ trong các vật liệu khác như boride, carbide, nitride, whisker, sợi, v.v. Phạm vi ứng dụng bao gồm các lĩnh vực hàng không vũ trụ, cơ khí, năng lượng, điện tử, y sinh, hóa chất, v.v. Với sự gia tăng liên tục của đầu tư và nghiên cứu, năng lực của Trung Quốc trong lĩnh vực vật liệu gốm sứ tiên tiến sẽ ngày càng được nâng cao.

Đặc điểm của vật liệu gốm sứ tiên tiến là sự kết hợp độc đáo của các tính chất, giúp chúng khác biệt so với gốm sứ truyền thống và các vật liệu khác. Một số đặc tính chính của vật liệu gốm sứ tiên tiến bao gồm:

1. Độ bền cao và độ cứng:Vật liệu gốm sứ tiên tiến thể hiện độ bền cơ học và độ cứng vượt trội, khiến chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền mài mòn và độ dẻo dai cao.

2. Ổn định ở nhiệt độ cao:Nhiều vật liệu gốm sứ tiên tiến có thể chịu được nhiệt độ cực cao, khiến chúng phù hợp để sử dụng trong môi trường khắc nghiệt và các ứng dụng nhiệt độ cao.

3. Độ giãn nở nhiệt thấp:Các vật liệu gốm sứ tiên tiến có hệ số giãn nở nhiệt thấp, điều này có nghĩa là chúng ít giãn nở và co lại khi nhiệt độ thay đổi. Tính chất này khiến chúng rất phù hợp cho các ứng dụng mà tính ổn định kích thước là yếu tố quan trọng.

4. Đặc tính điện và điện tử:Một số vật liệu gốm sứ tiên tiến có các tính chất điện và điện tử độc đáo, cho phép chúng được sử dụng trong nhiều ứng dụng điện tử và quang học.

5. Tính tương thích sinh học:Một số vật liệu gốm sứ tiên tiến có tính tương thích sinh học, có nghĩa là chúng có thể được sử dụng trong các thiết bị cấy ghép y tế và hệ thống vận chuyển thuốc mà không gây ra phản ứng phụ trong cơ thể.

Các tính năng độc đáo của vật liệu gốm sứ tiên tiến đã khiến chúng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp của Trung Quốc. Một số ứng dụng chính của các vật liệu này bao gồm:

1. Điện tử:Vật liệu gốm sứ tiên tiến được sử dụng để sản xuất các linh kiện điện tử như tụ điện, cuộn cảm và dao động tử nhờ vào các đặc tính điện môi và từ tính ưu việt của chúng.

2. Ô tô:Vật liệu gốm sứ tiên tiến được sử dụng trong sản xuất các bộ phận ô tô như bộ phận động cơ, đĩa phanh, bộ phận truyền động, v.v. nhờ vào độ bền cao và khả năng chống mài mòn.

3. Hàng không vũ trụ:Vật liệu gốm sứ tiên tiến được sử dụng để sản xuất các bộ phận hàng không vũ trụ như cánh tuabin, cánh hướng dòng và vỏ cách nhiệt nhờ tính ổn định nhiệt độ cao và hệ số giãn nở nhiệt thấp.

4. Y tế:Vật liệu gốm tiên tiến được sử dụng để sản xuất các thiết bị cấy ghép y tế, như khớp háng và khớp gối nhân tạo, cũng như hệ thống vận chuyển thiết bị cấy ghép y tế, nhờ tính tương thích sinh học và độ bền cơ học của chúng.

5. Bảo vệ môi trường:Vật liệu gốm sứ tiên tiến được sử dụng trong sản xuất thiết bị bảo vệ môi trường, như bộ chuyển đổi xúc tác và bộ lọc, nhờ vào diện tích bề mặt lớn và tính ổn định hóa học của chúng.

Tóm lại, trong vài thập kỷ qua, Trung Quốc đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong việc phát triển và ứng dụng vật liệu gốm sứ tiên tiến. Silic cacbua, oxit nhôm và oxit zirconi là những vật liệu thành công nhất và được ứng dụng rộng rãi nhất. Với năng lực công nghệ và sản xuất mạnh mẽ, Trung Quốc đang trở thành nhà cung cấp chính của gốm sứ công nghệ tiên tiến trên toàn cầu. Những sáng tạo và khám phá mới về vật liệu sẽ thúc đẩy sự phát triển trong tương lai của ngành gốm sứ tiên tiến Trung Quốc.