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鄒小姐：13326633089 -
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氧化物陶瓷中，氧化鈹（BeO）算是很特別的一個(gè)種類，因?yàn)橐话阊趸锾沾傻膶?dǎo)熱性都不佳，獨(dú)獨(dú)它是個(gè)例外。與氧化鋁相比，氧化鈹導(dǎo)熱率約高7倍，介電常數(shù)約為氧化鋁的一半，同時(shí)還具備極高的硬度（莫氏硬度9.0，金剛石為10）且耐腐蝕，因此不出意外應(yīng)是一種性能相當(dāng)優(yōu)異的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。
氧化鈹陶瓷
但既然性能如此出眾，為什么氧化鈹在先進(jìn)陶瓷界似乎名聲不顯呢？主要原因就在于氧化鈹本身具有毒性，即使是極少量，也足以使結(jié)膜、角膜，皮膚發(fā)生炎癥，大量吸入會(huì)導(dǎo)致急性肺炎，長(zhǎng)期微量吸入會(huì)導(dǎo)致慢性鈹肺，因此在相關(guān)工作場(chǎng)所其最高允許濃度僅為0.002mg/m3。
既然如此肯定就有人疑惑了，毒性都這么大了，那肯定會(huì)讓人避之不及，還從何談應(yīng)用呢？
氧化鈹“毒”到不能用嗎？
事實(shí)上，氧化鈹是有毒沒(méi)錯(cuò)，不過(guò)它要發(fā)揮毒性前提就是要與人體接觸，如以粉塵、煙霧的形式經(jīng)呼吸道進(jìn)入體內(nèi)。也就是說(shuō)，只要在前期加工程序防護(hù)措施有力，待其燒結(jié)成固體塊狀的陶瓷后，毒性便會(huì)“消失”，可供安全使用。
氧化鈹粉體
不過(guò)氧化鈹在含有水氣的高溫介質(zhì)中，揮發(fā)性會(huì)提高，1000℃開(kāi)始揮發(fā)，并隨溫度升高揮發(fā)量增大，這就給生產(chǎn)帶來(lái)困難，許多國(guó)家都將氧化鈹粉末列入一類危險(xiǎn)品，有些國(guó)家已不生產(chǎn)。但由于氧化鈹制品的性能實(shí)在優(yōu)異，盡管價(jià)格較高，但仍有相當(dāng)大的需求量。
為此，如果想盡可能避免氧化鈹帶來(lái)的污染與威脅，就需要生產(chǎn)者對(duì)氧化鈹陶瓷粉末具有毒性進(jìn)行充分的認(rèn)知，加強(qiáng)對(duì)氧安全防護(hù)的投入、建立實(shí)際有效的氧化鈹作業(yè)指導(dǎo)書，并對(duì)所有氧化鈹陶瓷相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行有效明確的標(biāo)識(shí)等一系列措施行動(dòng)，這些都可以成為氧化鈹陶瓷生產(chǎn)廠家安全生產(chǎn)的保護(hù)“屏障”。
氧化鈹?shù)男阅軆?yōu)勢(shì)
明知“鈹”有毒，偏向“鈹”山行的最大原因就是氧化鈹陶瓷的性能真的出色。構(gòu)成其優(yōu)勢(shì)的除了有較高的熱導(dǎo)率外，優(yōu)良的電性能也很重要。
①熱導(dǎo)率大
在導(dǎo)體中，熱導(dǎo)率是自由電子起決定性作用，導(dǎo)體的熱導(dǎo)率一般數(shù)值很大，但絕緣性能差。而一般陶瓷的熱導(dǎo)率主要是靠原子、離子或分子的熱振動(dòng)，導(dǎo)熱能力差，但絕緣性好，只有像氧化鈹陶瓷這樣的材料是靠聲子來(lái)導(dǎo)熱，既能有高的熱導(dǎo)性，又能有高的絕緣性。
BeO陶瓷的熱導(dǎo)率在目前所有實(shí)用的陶瓷材料中為最高的，是致密Al2O3的6~7倍及MgO的3倍，當(dāng)氧化鈹陶瓷純度達(dá)99%以上，其室溫下的熱導(dǎo)率可達(dá)310W/(m·K)。此外，BeO 的耐熱沖擊性也比Al2O3高11倍左右。
通常情況下，BeO陶瓷的熱導(dǎo)率主要取決于材料的純度和致密度，純度和致密度越高，其導(dǎo)熱性能越好。在如此理想的熱導(dǎo)率助力下，氧化鈹有利于提高器件使用壽命和質(zhì)量，尤其是在大功率半導(dǎo)體器件、集成電路、微波電真空器件及核反應(yīng)堆中，BeO一直是制備高導(dǎo)熱元部件的主流陶瓷材料。
②低介質(zhì)損耗
介電常數(shù)ε是衡量電介質(zhì)儲(chǔ)存電荷的能力，通常稱為電容率，是陶瓷的特征參數(shù)。介質(zhì)損耗角正切值tanδ是陶瓷在電磁場(chǎng)中的功率損耗的一部分，是關(guān)鍵的特種參數(shù)。對(duì)于氧化鈹陶瓷而言，通常是：隨著介質(zhì)損耗角正切值tanδ增大，ε變化不大。但有的情況是：隨著頻率的提高，ε值會(huì)稍稍變大；或者是隨著頻率提高，ε會(huì)稍稍變小。
除了以上兩點(diǎn)外，氧化鈹還具有高熔度、強(qiáng)度、高絕緣以及良好的封裝工藝適應(yīng)性等特點(diǎn)，而且身為氧化物陶瓷，BeO在含氧和濕氣的環(huán)境中非常穩(wěn)定，因此它在特種冶金、真空電子技術(shù)、核技術(shù)、微電子與光電子技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
氧化鈹?shù)膽?yīng)用
身具那么多本領(lǐng)，那氧化鈹在軍事領(lǐng)域及國(guó)民經(jīng)濟(jì)中都有著什么表現(xiàn)呢？下面一起來(lái)看看。
1.氧化鈹在核反應(yīng)堆中的應(yīng)用
氧化鈹?shù)暮诵阅軆?yōu)異，它的中子散射截面、減速比都比金屬鈹和石墨高，能有效地反射和減速中子。高溫輻照穩(wěn)定性比金屬鈹好，密度比金屬鈹大，高溫時(shí)有相當(dāng)高的強(qiáng)度和熱導(dǎo)，而且，氧化鈹比金屬鈹價(jià)格便宜。這就使它更適于用作反應(yīng)堆中的反射體、減速劑和彌散相燃料基體。氧化鈹不僅用于試驗(yàn)研究用的反應(yīng)堆，而且還用于潛艇、船、收音機(jī)實(shí)驗(yàn)及空間系統(tǒng)的反應(yīng)堆中。
2.氧化鈹在火箭技術(shù)與航空上的應(yīng)用
氧化鈹所具有的高溫性能與優(yōu)良的核性能，使它成為火箭和航空技術(shù)中的理想材料之一。它的高熱容量和傳熱性使之能作為火箭和導(dǎo)彈返回大氣層的殼體與火箭的噴嘴或新一代超音飛機(jī)中的難熔材料。由于它具有良好的熱沖擊穩(wěn)定性從而可以用來(lái)制成氣輪透平的葉片。
3.氧化鈹在大功率電子器件/集成電路領(lǐng)域的應(yīng)用
氧化鈹陶瓷具有的高熱導(dǎo)率、低介電常數(shù)及尺寸穩(wěn)定等特性，以及當(dāng)前電子技術(shù)正朝著大功率、微型化方向發(fā)展，都是促使氧化鈹材料在電子技術(shù)領(lǐng)域能夠得到廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵原因。
在電子基片的應(yīng)用上，相比認(rèn)知度較高的氧化鋁基片，厚度相同的情況下氧化鈹基片可以使用的頻率要高出20%，可以在高達(dá)44GHz的頻率下工作，常應(yīng)用于通信、直播衛(wèi)星、移動(dòng)電話、個(gè)人通信、基站、衛(wèi)星接收和發(fā)送、航空電子設(shè)備以及全球定位系統(tǒng)（GPS）。此外，氧化鈹陶瓷高的導(dǎo)熱率可以使大功率器件中產(chǎn)生的熱量及時(shí)有效的傳導(dǎo)出去，能夠承受更大的連續(xù)波輸出功率，從而保證器件的穩(wěn)定性和可靠性。因此還廣泛應(yīng)用在寬帶大功率的電子真空器件中，如行波管的輸能窗、支持桿和降壓收集極。
4.氧化鈹在耐火材料的應(yīng)用
氧化鈹陶瓷作為高級(jí)耐火材料最突出的優(yōu)點(diǎn)在于抗熱震性優(yōu)良。可用于加熱元件的耐火支持棒，保護(hù)屏蔽、爐襯、熱偶管以及陰極、熱子加熱基板和涂層等。SPACIL HENRYS和WILSON RONALDH在高強(qiáng)度放電燈（金屬鹵化物燈）的電弧管內(nèi)壁涂敷適當(dāng)厚度的氧化鈹陶瓷保護(hù)層，可以避免金屬鹵素填充物中金屬部分的大量損傷，
此外，氧化鈹陶瓷制成的坩堝可用于熔融稀有金屬和貴金屬，特別是用在要求高純金屬或合金的場(chǎng)合下，最高工作溫度可達(dá)2000℃。由于具有高的熔融溫度（約為2550℃）、高的化學(xué)穩(wěn)定性（耐堿）、熱穩(wěn)定性和純度，氧化鈹坩堝也可用來(lái)熔融鈾和钚，還成功地被用來(lái)制造銀、金和鉑的標(biāo)準(zhǔn)樣品。同時(shí)，BeO對(duì)于電磁輻射的高度“透明”性允許采用感應(yīng)加熱的方式來(lái)熔煉其中的金屬樣品。
5.其它領(lǐng)域
除以上舉例的幾大類應(yīng)用，氧化鈹陶瓷的應(yīng)用還有許多方面，比如說(shuō)BeO可以作為一種組分加入各種成分的玻璃中。含氧化鈹?shù)牟Ａ芡高^(guò)X射線，用這種玻璃制作的X射線管可用于機(jī)構(gòu)分析，在醫(yī)學(xué)上用來(lái)治療皮膚病。氧化鈹影響玻璃性質(zhì)，如增大玻璃的比重、抗水性和硬度，提高膨脹系數(shù)、折射率和化學(xué)穩(wěn)定性。它不但可以作具有高彌散系數(shù)的特種玻璃組分，而且可以作透過(guò)紫外線的玻璃組分。
總結(jié)
總而言之，氧化鈹粉體雖“毒”，但其燒結(jié)制品在特定領(lǐng)域（如軍工），有著不可替代的作用。盡管目前它在民用市場(chǎng)仍是一種相對(duì)陌生的材料，人家都有些“聞鈹色變”，但與其它高熱導(dǎo)率材料相比，氧化鈹在性價(jià)比上仍然有可取之處，其優(yōu)良性能還未得到足夠的挖掘和應(yīng)用。假以時(shí)日，當(dāng)它的安全性能夠得到進(jìn)一步保障，成本進(jìn)一步降低的話，應(yīng)該能夠發(fā)揮出更多的能力。
資料來(lái)源：
氧化鈹陶瓷的應(yīng)用綜述，李文芳，黃小忠，楊兵初，杜作娟，唐明成。
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