陶瓷，這個耳熟能詳?shù)拿~，千百年來，一直作為中華民族的驕傲而存在。但是，對于大多數(shù)不在粉體行業(yè)內(nèi)的人來說，其實可謂是“最熟悉的陌生人”。陶瓷已經(jīng)脫離了最早期的定義范圍，而朝著具有優(yōu)異獨特性能的先進陶瓷方向發(fā)展。本文簡單梳理了傳統(tǒng)陶瓷的發(fā)展歷程，并理清了先進陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷的差異，使讀者能夠全面辨析陶瓷的前世今生。

傳統(tǒng)陶瓷：由陶向瓷的發(fā)展

傳統(tǒng)陶瓷是非常古老的材料之一，是人類在自然界求生存過程中獲得的第一種經(jīng)化學(xué)變化而制成的材料。傳統(tǒng)陶瓷是以天然硅酸鹽礦物為原料（黏土、長石、石英等），經(jīng)過粉碎、成型、燒結(jié)等過程得到的制品。

傳統(tǒng)陶瓷的使用最早可以追溯到兩萬年前（中國仙人洞遺址發(fā)掘出），遠遠早于青銅（最早使用的金屬材料）。早期的陶瓷大都是泥質(zhì)、夾砂紅陶、灰陶和夾炭黑陶，燒結(jié)溫度在800-900℃。

圖1 “世界的彩陶在中國，中國的彩陶在甘肅”，圖為甘肅省博物館展出制陶人物模型。甘肅大地灣遺址中發(fā)掘的陶器，形態(tài)精美，距今已有8000多年。

距今約4000年的“龍山文化”在燒制技術(shù)上，有了顯著進步，其爐內(nèi)保持還原氣氛，燒結(jié)溫度達到1000℃，并采用了陶輪輪制的方法。出爐后的陶器經(jīng)過打磨光滑，烏黑發(fā)亮，薄如蛋殼，厚度最小達到1mm，因此也被稱為“蛋殼陶”。

殷商時期，制陶技術(shù)由無釉向有釉發(fā)展，燒結(jié)溫度達到1200℃，這個溫度已經(jīng)達到燒制瓷器的溫度，為陶向瓷的飛躍創(chuàng)造了必要條件。

如果說制陶是人類社會的普遍現(xiàn)象，早年間世界各國仍在爭議人類最早陶器的發(fā)源地，那么瓷器可以說絕對是中華民族獨一無二的發(fā)明。

瓷器的創(chuàng)造最早可以追溯到3000年前，始于商成熟于東漢。浙江出土的東漢越窖青瓷迄今已有1700年，燒結(jié)溫度已經(jīng)達到1300℃。

若要用一個量化指標(biāo)區(qū)分陶與瓷，那么一定是胚體的吸水率，而決定陶瓷吸水率的兩個關(guān)鍵因素，就是原料和燒結(jié)溫度。表1為陶與瓷吸水率及其燒結(jié)溫度的總結(jié)，可以從這個角度明晰陶向瓷的飛躍。

先進陶瓷：傳統(tǒng)陶瓷的飛躍

傳統(tǒng)陶瓷的性能主要依賴于原料的選擇與精制、窖爐的改進和燒結(jié)溫度的提高，而先進陶瓷的制備相對傳統(tǒng)陶瓷，是多方面的飛躍。

先進陶瓷是“采用高度精選的原料，具有能精確控制的化學(xué)成分，按照便于控制的制造技術(shù)加工的，便于進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的，具有優(yōu)異特性的陶瓷”。下面通過與傳統(tǒng)陶瓷對比，對概念詳細辨析。

讀到這里，相比讀者已經(jīng)初步了解傳統(tǒng)陶瓷和先進陶瓷的概念差異，那么其具體應(yīng)用方向還有哪些差別呢？我們?nèi)詮膫鹘y(tǒng)陶瓷說起。

應(yīng)用方向

傳統(tǒng)陶瓷雖然諸如強度、剛度、硬度等各方面性能劣于先進陶瓷，但是由于易于低成本大批量生產(chǎn)，并且一般的性能已經(jīng)能滿足日常需求，仍有廣泛應(yīng)用。

1.日用瓷

日用瓷是日常生活中使用的一種瓷器。瓷器是一種由瓷石、高嶺土、石英石、莫來石等組成，外表施有玻璃質(zhì)釉或彩繪的物器。

圖2 日用瓷

2.建筑陶瓷

建筑陶瓷是房屋、道路、給排水和庭園等各種土木建筑工程用的陶瓷制品，有陶瓷面磚、彩色瓷粒、陶管等。

圖3 建筑陶瓷

相比傳統(tǒng)陶瓷，先進陶瓷的應(yīng)用范圍明顯廣得多，并且還在不斷擴展中，我們可以從結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷兩方面進行梳理。

3.先進結(jié)構(gòu)陶瓷

結(jié)構(gòu)陶瓷是指具有物理和力學(xué)性能及部分熱學(xué)和化學(xué)性能的新型陶瓷。結(jié)構(gòu)陶瓷的主要種類、性能及應(yīng)用可以總結(jié)如下表。

根據(jù)文獻《結(jié)構(gòu)陶瓷的現(xiàn)狀與發(fā)展》中的數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)陶瓷中耐磨部件的應(yīng)用占比43％，例如襯墊、導(dǎo)桿、噴嘴、閘門、密封圈、活塞、軸承；17％的結(jié)構(gòu)陶瓷應(yīng)用于陶瓷刀具上。

圖4 上圖Si3N4陶瓷軸承及應(yīng)用的液氫液氧發(fā)動，下圖為鋁液鑄造工業(yè)用各種氮化硅高溫陶瓷保護管和加熱管，圖片根據(jù)文獻組合修改

（圖片來源：《我國先進結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)業(yè)分布與發(fā)展及面臨的問題與挑戰(zhàn)》）

根據(jù)文獻《我國先進結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)業(yè)分布與發(fā)展及面臨的問題與挑戰(zhàn)》，匯總了國內(nèi)結(jié)構(gòu)陶瓷的產(chǎn)業(yè)分布信息。

圖5 先進結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)業(yè)分布，這是清華大學(xué)新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室的謝志鵬教授總結(jié)的產(chǎn)業(yè)分布圖，發(fā)布于2019年2月，可以發(fā)現(xiàn)先進結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)業(yè)集中于廣東、湖南、江西、江蘇、河北、山東、遼寧等地。

4.先進功能陶瓷

功能陶瓷就是能夠作為電力、磁力、光線、聲音、熱 能、化學(xué)能或者其他生物功能媒介的一種材料。與結(jié)構(gòu)陶瓷相比，功能陶瓷的性能是以非力學(xué)性能為主的一類陶瓷材料。

小結(jié)

本文通過燒結(jié)溫度的角度，管中窺豹，梳理了傳統(tǒng)陶瓷發(fā)展中“由陶向瓷”的邏輯脈絡(luò)，并對比傳統(tǒng)陶瓷和先進陶瓷多方面的差異。試圖使讀者明晰這兩大概念。在先進陶瓷方面，按照較為公認的分類方法，將其歸為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷兩部分進行介紹，但是在文獻整理與總結(jié)的過程中，也發(fā)現(xiàn)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，新材料新方法不斷出現(xiàn)，一些陶瓷材料不僅能夠解決功能材料的需求，還同樣擁有優(yōu)異的力學(xué)性能，在實際的應(yīng)用中已經(jīng)身兼數(shù)職，例如一直非常火熱的碳化硅，除了作為常見的研磨材料，但亦可以作為半導(dǎo)體高溫發(fā)熱元件；而氧化鋁更是在文中表格中頻繁出現(xiàn)。因此，可以預(yù)料到的是，在未來，結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷的邊界將不斷被弱化，陶瓷材料大家族將不斷有新成員的加入，應(yīng)用范圍也會愈發(fā)廣泛。

參考文獻

《我國先進結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)業(yè)分布與發(fā)展及面臨的問題與挑戰(zhàn)》；清華大學(xué)，謝志鵬，安迪，胡豐；景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)，謝志鵬，秦笑威，李辰冉。

《結(jié)構(gòu)陶瓷的現(xiàn)狀與發(fā)展》；江蘇工業(yè)學(xué)院，陳志剛；江蘇大學(xué)，陳采鳳。

《先進陶瓷成型及加工技術(shù)》；機械工業(yè)出版社，朱海，楊慧敏，朱柏林。

By：火宣