科学的本质
高级陶瓷领域的发展进步，源于材料科学家们的创造性，和富有想象力的思考。因而，“跳出方框”式的思考有时能够引领人们去解决那些令人烦恼的问题。
什么是陶瓷?
陶瓷（ceramic）是一种无机非金属固体，由金属或非金属化合物组成，这些金属或非金属化合物通过加热至高温使其成型并硬化。一般来说，陶瓷坚硬，耐腐蚀且易碎。
ceramic来自希腊文，意为“pottery（陶器）”。那些以粘土为基础的家居用品、艺术品和建筑产品都是我们所熟悉的陶器，但陶器只是陶瓷世界的一部分。
如今“ceramic/陶瓷”这个术语具有更广泛的含义，包括玻璃，高级陶瓷和一些水泥系统等材料。
陶器（Pottery）是最古老的人类技术之一。最近在中国湖南省发现的陶器碎片，经碳十四测年法确定为已有-18,年之久。
陶器的主要类型被描述为earthenware（土陶）、stoneware（瓷器）和porcelain（精致瓷器）。
Earthenware（土陶）被广泛用于陶器餐具和装饰物品。它是陶器中使用最古老的材料之一。
粘土在相对较低的温度（1,-1,℃）下烧制，生产出有空隙带有轻微的渗透性的粗产品。为了解决这种孔隙问题，就把悬浮在水中的磨细的玻璃粉（釉料）覆盖在被烧制好的物体表面，并再次烧制。Faience（彩陶），Delft（代尔夫特陶器）和majolica（马略尔卡陶器）都是陶器的例子。
意大利法恩莎的传统Faience
藏于普希金博物馆中的Delft
达拉斯艺术博物馆的majolica
Stoneware是在高温（约°C）下烧制成玻璃状（玻璃化）。由于stoneware是无孔隙的，所以釉只用来做装饰。这是一种坚固，耐碎和耐用的材料，适用于厨房烹饪，烘烤，储存液体和作为餐盘。
Porcelain是一种非常坚硬的，半透明的白色陶瓷。最早的瓷器起源于公元前年左右的中国，到了公元年，中国瓷器成为阿拉伯商人的珍贵商品。由于瓷器（porcelain）与中国有关，并经常用来制成盘子、杯子、花瓶和其他精美艺术品，所以经常以“精美瓷器（finechina）”的名字命名。
为了制作瓷器，把少量的玻璃、花岗岩、长石矿和高岭土一起碾碎成细白粉末。然后在做好的白色粉末中加入水，揉捏成型。再放入窑中以-°C烧制。烧好后涂上装饰性釉料，并再次烧制。
Bonechina（骨瓷）——更容易制作、更硬、比瓷器更结实——是由牛骨粉加粘土，长石矿和和细硅砂制成的。
高级陶瓷-新材料
高级陶瓷一般不含粘土。相反，它们是氧化物，或非氧化物，或两者的结合的产物:
?典型的氧化物是：氧化铝（Al2O3）和氧化锆（ZrO2）
?非氧化物通常是：碳化物，硼化物，氮化物和硅化物，例如，碳化硼（B4C），硅，碳化硅（SiC）和二硅化钼（MoSi2）
发现号航天飞机
航天飞机外壳的一部分由27,多块陶瓷片组成。这些瓷片的设计可抵御重新进入地球大气层时产生的巨大热量。
高级陶瓷的生产过程首先需要彻底混合非常细的组成材料粉末。在将它们成型为生坯后，高温烧成（-℃）。此步骤通常在无氧环境中进行。
高温使陶瓷中每种成份的微小晶粒熔合在一起，形成一种坚硬，结实，耐用和耐腐蚀的产物。这个过程被称为烧结（sintering）。
氮化硅火箭推进器
高级陶瓷的应用
目前，高级陶瓷材料已在许多日常使用领域中得到了很好的应用，从冰箱磁铁到越来越多的行业，包括金属生产和加工，航空航天，电子，汽车和人员保护。
在现代医学中，高级陶瓷——通常被称为生物陶瓷——起着越来越重要的作用。生物陶瓷，如氧化铝和氧化锆，是坚硬的化学惰性材料，可以通过抛光达到很高的光洁度。它们被用作牙科植入物，并在诸如髋关节和膝关节置换等整形手术中用作骨替代物。
陶瓷义齿
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Whatareceramics?
Aceramicisaninorganicnon-metallicsolidmadeupofeithermetalornon-metalpoundsthathavebeenshapedandthenhardenedbyheatingtohightemperatures.Ingeneral,theyarehard,corrosion-resistantandbrittle.
CeramicesfromtheGreekwordmeaning‘pottery’.Theclay-baseddomesticwares,artobjectsandbuildingproductsarefamiliartousall,butpotteryisjustonepartoftheceramicworld.
Nowadaystheterm‘ceramic’hasamoreexpansivemeaningandincludesmaterialslikeglass,advancedceramics
Traditionalceramics–pottery
Potteryisoneoftheoldesthumantechnologies.FragmentsofclaypotteryfoundrecentlyinHunanProvinceinChinahavebeencarbondatedto17,–18,yearsold.
Traditionalceramics
Traditionalceramicsareclay–based.Thecategoriesofpotteryshownhereareearthenware,stonewareandporcelain.Thepositionoftheclaysused,typeofadditivesandfiringtemperaturesdeterminethenatureoftheendproduct.
Themajortypesofpotteryaredescribedasearthenware,stonewareandporcelain.
Earthenware
Theclayisfiredatrelativelylowtemperatures(1,–1,°C),producingaslightlyporous,coarseproduct.Toovereitsporosity,thefiredobjectiscoveredwithfinelygroundglasspowdersuspendedinwater(glaze)andisthenfiredasecondtime.Faience,Delftandmajolicaareexamplesofearthenware.
Stonewareclayisfiredatahightemperature(about1,°C)untilmadeglass-like(vitrified).Becausestonewareisnon-porous,glazeisappliedonlyfordecoration.Itisasturdy,chip-resistantanddurablematerialsuitableforuseinthekitchenforcooking,baking,storingliquidsandasservingdishes.
Porcelainisaveryhard,translucentwhiteceramic.TheearliestformsofporcelainoriginatedinChinaaroundBC,andbyAD,ChineseporcelainwasaprizedmoditywithArabiantraders.BecauseporcelainwasassociatedwithChinaandoftenusedtomakeplates,cups,vasesandotherworksoffineart,itoftengoesbythenameof‘finechina
Tomakeporcelain,smallamountsofglass,graniteandfeldsparmineralsaregroundupwithfinewhitekaolinclay.Wateristhenaddedtotheresultingfinewhitepowdersothatitcanbekneadedandworkedintoshape.Thisisfiredinakilntobetween1,–1,°C.Decorativeglazesarethenappliedfollowedbyfurtherfiring.
Bonechina–whichiseasiertomake,hardertochipandstrongerthanporcelain–ismadebyaddingashfromcattlebonestoclay,feldsparmineralsandfinesilicasand.
Advancedceramics–newmaterials
Advancedceramicsarenotgenerallyclay-based.Instead,theyareeitherbasedonoxidesornon-oxidesorbinationsofthetwo:
Typicaloxidesusedarealumina(Al2O3)andzirconia(ZrO2）
Non-oxidesareoftencarbides,borides,nitridesandsilicides,forexample,boroncarbide(B4C),siliconcarbide(SiC)andmolybdenumdisilicide(MoSi2
Productionprocessesfirstlyinvolvethoroughlyblendingtheveryfineconstituentmaterialpowders.Aftershapingthemintoagreenbody,thisishigh-temperaturefired(1,–1,°C).Thisstepisoftencarriedoutinanoxygen-freeatmosphere.
Thehightemperatureallowsthetinygrainsoftheindividualceramicponentstofusetogether,formingahard,tough,durableandcorrosion-resistantproduct.Thisprocessiscalledsintering.
Applicationsofadvancedceramics
Advancedceramicmaterialsarenowwellestablishedinmanyareasofeverydayuse,fromfridgemagnetstoanincreasingrangeorindustries,includingmetalsproductionandprocessing,aerospace,electronics,automotiveandpersonnelprotection.
Useoftemperatureinfiringceramics
Inthisvideo,DrIanBrown,aseniorresearchscientistwithIndustrialResearchLimited,talksaboutthecriticalrolethathightemperatureplaysinthefiringofceramicmaterials.Heexplainstheprocessknownas‘sintering’,whichrequiresextremelyhightemperatures.
Inmodernmedicine,advancedceramics–oftenreferredtoasbioceramics–playanincreasinglyimportantrole.Bioceramicssuchasaluminaandzirconiaarehard,chemicallyinertmaterialsthatcanbepolishedtoahighfinish.Theyareusedasdentalimplantsandasbonesubstitutesinorthopaedicoperationssuchashipandkneereplacement.
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