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先进的陶瓷材料（第1页）

先进的陶瓷材料

先进的陶瓷又叫做精细陶瓷、高技术陶瓷等等。先进的陶瓷和传统的陶瓷不一样，先进的陶瓷是以人工合成的高纯度超细粉末作为原料的，按照精选的成分来配合，在十分严格的工艺条件下通过成型、烧结和其他处理制造的。大多属于多晶烧结体，另外也有单晶薄膜、纤维和非晶陶瓷等各种形式。

传统陶瓷的缺点就是强度高，可是脆性却大、可靠性很差、机械加工以及焊接非常困难。先进的陶瓷强度很高、耐磨损、重量轻、耐高温、抗腐蚀，并且具有声、电、光、热和磁等许多方面的特殊性能。因此先进的陶瓷用途很广，从集成电路基板、电容器、变压器、传感器直到磁流体发电机电极；从人造牙齿到生物反应器，它遍布于现代科技的各个领域，所应用范围之广是任何材料都不能比拟的，因此又有“万能材料”的美称。

作为结构材料使用的先进陶瓷，现在国内外开发的大多为氮化硅、碳化硅、氧化锆和氧化铝陶瓷等等。

氮化硅陶瓷具有耐高温强度很高、抗热震性能优良、高温蠕变较小、十分耐磨、耐腐蚀以及低比重等卓越性能，是最有希望应用于热机的高温材料。

碳化硅陶瓷材料是一种超硬材料，不但在常温下性能卓越，最重要的就是其高温力学性能是现在陶瓷材料里最优秀的，从室温至1000℃的高温强度能够维持大致不变。这种材料是非氧化物陶瓷材料里最稳定的，抗氧化性能十分优越，耐各种酸、碱的腐蚀，用途非常广。

氧化铝陶瓷一般指的是含量超过70％的氧化铝陶瓷，有的又称做刚玉。它不但是传统的耐火材料、工程陶瓷，还是应用广泛的电子陶瓷，同时还是生物陶瓷。

氧化铝陶瓷非常容易烧结，容易达到理论上的密度，烧结制品呈现半透明状，对于可见光以及红外光有非常高的透光率。而且原料丰富，价格较低，已经具有十分成熟的制备工艺了。陶瓷透明以后，就可以在光学方面具有很多用途。半透明氧化铝陶瓷具有良好的透光性能，再加上可以耐高温及化学腐蚀，可以承受热冲击以及具有很高的绝缘性，替第三代光源——高压钠灯的制造提供了灯管材料。还可用于战斗机以及导弹头部的透过红外光的窗口材料等。氧化铝透明陶瓷一旦研制成功，利用类似的工艺还可研制氧化镁、氧化钇等各种透明的陶瓷。

生物高科技群的“四大金刚”

按照研究方法与成果，生物工程可以归纳成四个体系，就是指生物工程的“四大金刚”：遗传工程、细胞工程、酶工程和发酵工程。

遗传工程也叫基因工程，遗传工程是生物高科技的基础。遗传工程是以精巧的人工方法，在生物体的外部对遗传物质组合，再把组合好的遗传物质放到生物的细胞里，它的目的是借助于改变遗传物质的结构与特性，使其定向地依据人们期望的方向发展，生产出为人类所需的生物新品种或者新类型。美国科学家利用遗传工程把老鼠的胰岛素基因转人可以产生青霉素酶的大肠杆菌的DNA链里，再把经过重组的DNA移植到大肠杆菌里，结果使得大肠杆菌可以自动地分泌出鼠的胰岛素。

遗传工程又叫做基因重组技术，所选的材料能在亲缘关系很远的生物之间进行。培育出的后代遗传特性改变很大，能够创造出新的生物类型，使得人类可以定向地培育出物种的新性状。

细胞工程属于“四大金钢”的老二，是以基因工程作为基础，在细胞水平上面进行的工程。细胞工程是把一种生物细胞里所携带的全套遗传信息的基因染色体转到另一种生物细胞里，以达到改造生物的品质、改良生物的品种、创造新生物的目的。细胞工程包括细胞器移植、原生质体融合和染色体工程等等。

1975年，英国科学家科勒与同事，利用细胞工程技术把淋巴细胞与肿瘤细胞融合制成了单克隆抗体。这种融合以后的细胞不仅具有淋巴细胞分泌免疫特异的抗体，而且可以像肿瘤细胞那样无限地繁殖。

又如，德国生物学家曾经将马铃薯细胞和番茄细胞融合在一起，成功地培育出茎上生长西红柿、根上结马铃薯的新品种。

酶工程是生物工程里的老三，很像各种化学反应。生物体内的酶其实是生物体内生化过程中的催化剂。酶是生物体细胞制造的蛋白质，拥有无机催化剂的一切特征。

酶工程借助于酶的催化功能把一种物质转化成另一种物质。酶工程是一种迅速生产生物产品的高新技术。目前，科学家们已经了解的生物酶有两千多种。它们存在于微生物体内的所有生物体里，特别是微生物代谢时产生的酶进入到培养基里以后，人们能利用理化技术再把它分离出来，加工成酶制品。

这种酶制品能直接用在化工工业的工艺流程里，可以加速物质的转化，从而提高产品的质量以及生产的速度，取得节能的作用，提高生产的效率。

生物工程的老四是发酵工程，千万不要小看它。其实小老弟的年龄太大了。发酵工程自古就有了，在几千年以前人类的祖先就会酿酒、酿醋了，事实上酿造业也是发酵工程技术。不过，现代发酵工程比古代先进多了，是以现代工程技术作为手段，利用微生物发酵的特殊功能，来生产产品的。发酵工程是一种直接把微生物用在工业生产过程里的技术体系。

发酵工程也叫做微生物工程，主要包括：微生物发酵生产一些产品；有毒物质的分解与脱毒；细菌选矿与细菌冶金；环境的治理；废物和废水的治理等等。和旧的酿造发酵不一样的是，现代发酵工程的技术非常高、应用范围非常广。