科技创新对陶瓷行业发展的重要作用

　　1陶瓷行业加强科技创新的必要性

　　我国陶瓷的生产已有几千年的历史，现已发展成为全世界的陶瓷制造中心，生产的陶瓷出口至世界近200个国家和地区，年产量与出口金额均居世界首位。据相关部门统计，截止2010年中国陶瓷的产量约占全球总产量70%，总产值超过2100亿元，全国规模以上陶瓷企业达1900多家。

　　我国陶瓷行业的发展在历史上虽然取得了一些成绩，但与起步较晚的意大利、日本、荷兰相比，现阶段我们在产品品质、新产品研发、管理等方面已落后了许多。造成这种结果的原因，除了一些客观因素外，主要是我国陶瓷行业科技创新不够、升级改造不够。放眼世界，随着经济一体化和全球化的日益加深，企业间以科技创新为核心的竞争日趋激烈。我国的陶瓷企业要想在国内外激烈的市场竞争中脱颖而出，必须加强科技创新。只有科技创新走在行业的前列，才能掌握竞争的主动权；只有不断的推陈出新，才能在竞争中占据主导地位；只有用好了科技创新这把钥匙，才能在竞争中开启通向胜利的大门。

　　2我国现代陶瓷产业发展的历程

　　从历史上来讲，中国陶瓷的地位和为人类历史做出的贡献都是毋庸置疑的。但从第一次鸦片战争到解放前，西方各国不懈努力发展科技，立于科技之巅峰，而我国则处于固步自封，工业已经开始逐渐落后于西方各国，陶瓷行业的发展已经进入停滞甚至倒退的状态。解放后，我国陶瓷行业的发展依然令人扼腕叹息。直到1978年邓小平同志在全国科学大会上的开幕词指出，四个现代化的关键是科学技术现代化以来，科技创新的重要作用才在陶瓷行业发展的过程中得到体现，把自主创新作为一项主要工作，广大陶瓷企业采用新工艺、新材料、新技术，不断改进产品设计，力口快技术升级，开发新产品，重点抓好具有高附加值的产品的研究及创新。融合了精心设计、精细制作和科技创新的高品质陶瓷产品摆脱了以往传统陶瓷低价低利润的恶性竞争，提高利润空间，抢占陶瓷产业的制高点，使我国陶瓷行业获得了空前的发展。

　　现代陶瓷产业大致可分为四大块一日用陶瓷、艺术陈设陶瓷、建筑卫生陶瓷、高技术陶瓷。从产量和出口额这两项指标看，中国无疑是最大的陶瓷制造基地，尤其近三、四十年来，科技创新和新技术的运用促进了陶瓷行业的快速发展，日用陶瓷和建筑卫生陶瓷产量均稳居世界第一。

　　日用陶瓷生产领域，在20世纪80年代由欧洲引入了滚压成型技术、等静压成型技术替代用了几千年的拉坯、旋坯技术；提高了陶瓷产品的白度、光泽度、透明度、釉面硬度和热稳定性，明焰二次烧成逐渐取代了传统的一次烧成工艺；80年代末90年代初，在江西景德镇、河北唐山、广东石湾和四川重庆等地陆续引进国外全套先进陶瓷生产线，提高了我国高档日用陶瓷生产机械化和自动化水平。

　　建筑卫生陶瓷领域，自80年代佛山从意大利引进了第一条90万平方米的彩釉砖生产线，建筑卫生陶瓷企业陆续弓丨进喷雾干燥塔、自动压砖机、辊道窑、高中微压注浆、行列式注浆等新设备、新工艺，不仅实现了连续化生产和自动化生产，还降低了生产成本，为产品更快的更新升级提供了有利条件。

　　高技术陶瓷领域，我国自20世纪50年代开始进行以氧化钼陶瓷为主的高技术陶瓷研究，随后对陶瓷材料服役环境提出更苛刻的要求，及其在光、声、电、磁、热或功能复合效应，使氧化铍、氧化钙及其它非氧化物高技术陶瓷的研究工作相继展开。直至今日，我国几乎对所有高技术陶瓷材料都有研究、开发和生产，并形成比较完整的研发体系，在个别尖端高技术陶瓷的理论研究和试验领域已处于世界领先水平。

　　3景德镇现代陶瓷产业发展的概况

　　陶瓷是景德镇立市之本，称都之源。景德镇的陶瓷产业历史悠久、底蕴深厚、举世闻名。在新时期，景德镇非常注重高新技术的应用，全面改造和提升传统产业，以加快项目建设培育高新技术陶瓷等八大战略性新兴产业，实现陶瓷产业在转型中振兴。景德镇陶瓷工业呈现出持续快速增长的态势，景德镇目前涉瓷企业、作坊近5000家，其中骨干企业13家，规模以上企业75家，就业人员超过10万人。已形成了以日用瓷为主体，陈设艺术瓷、建筑卫生瓷以及高技术陶瓷共同发展的大陶瓷格局，陶瓷工业在景德镇国民经济中继续发挥独特的作用。2013年全市陶瓷工业总产值超过240亿元，同比增长12%左右。景德镇的陶瓷市场占有率约15%，在各大产瓷区的排名从2007年的第9位上升到第5位。

　　在传统陶瓷方面，景德镇陶瓷企业充分发挥陶瓷制造技术和陶瓷艺术的优势，不断创新，加强新产品开发和造型、花面的设计，同时应用现代信息技术，不断开发生产适应市场、满足消费者要求的新品种，如双层荼杯、奥运瓷、多彩玲珑瓷、高温颜色釉日用瓷、骨质瓷，以及耐热煲、电饭煲陶瓷内胆、陶瓷炒锅等新型陶瓷炊具。景德镇陶瓷股份公司的“红叶”陶瓷成为中南海、人民大会堂、钓鱼台国宾馆等“国宴厅”特供产品，是2001中国上海APEC会议专用瓷，奥运(荼)杯成为奥运会期间贵宾席使用的产品。

　　在建筑卫生陶瓷方面，景德镇充分抓住特地、金意陶、乐华等大型建筑陶瓷企业落户景德镇的有利时机，力口快建筑陶瓷产业的发展；大力开发推广节能降耗新技术，在壮大产业规模的同时，保护环境，降低能耗，大幅度提高陶瓷生产的经济效益，实现又好又快的发展。

　　在高技术陶瓷方面，我市过去主要是电瓷生产企业及中央直管的军工电子企业740厂、999厂、897厂等，生产的产品为本企业配套，产值规模不大。随着市场经济的发展，国有体制改革，民营及改制企业成为技术创新的主体，近十年承担国家中小企业创新基金项目(高技术陶瓷及配套产品)30项。目前景德镇从事高技术陶瓷及相关产品的企业有近百家，高技术陶瓷产业的品种分类越来越丰富，结构更趋合理，由原来以压电陶瓷、电真空陶瓷为主，扩展到纳米陶瓷、陶瓷粉体、防弹陶瓷、功能陶瓷、远红外陶瓷等品种齐全的产品架构。高技术陶瓷产业在我市发展格局已初具规模，且每个企业都形成了自己的特色，其中比较突出的有：神飞特陶与中科院热物理研究所合作开发的“超大功率陶瓷电阻及复合相变取热一体化装置”，科宏特陶的“高纯氧化铌钽陶瓷坩埚”，景光电子的“电真空陶瓷及陶瓷金属化”，景华特瓷的“微晶氧化钼陶瓷移相介质片”和“多晶硅制备用高抗热震陶瓷绝缘环”，同惠的“剪切模高频谐振器用压电陶瓷及元件”，华讯特种陶瓷的“碳化硼防弹陶瓷”，景德半导体新材料和威富尔新能源的“多晶硅料”，佳奕的“陶瓷增强蜂窝活性炭”，新纪元的“氧化锆纳米陶瓷刀”、“氧化锆基复相陶瓷螺旋轴套”和“透明氧化钼陶瓷发光管”，百特威尔的“亚微米氧化钼研磨球”，和川的“纳米氧化锆粉体”，隆基的“光纤氧化锆陶瓷插芯”，晶格的“原位生成莫来石晶须增强高温陶瓷辊棒”等等。

　　4科技创新对陶瓷行业发展的作用

　　科技创新在陶瓷行业发展的作用涉及陶瓷材料的材质与功能、陶瓷原料的开发和加工、成型、干燥、烧成等生产工艺及使用功能等方方面面。

　　4.1陶瓷材料的材质与功能

　　在科技高速发展的今天，传统陶瓷材料已经无法满足人们对生产和工作的普通需要。对陶瓷材料性能提出更高的要求，不仅仅局限在传统硅酸盐材料的强度、硬度、白度、透光度、耐磨、抗腐蚀等性能，而是要求性能更优异的新材料：AlA、MgO、ZrO2、SiO2、BeO等具有高强度、高硬度、高韧性、高导热性和高耐磨性能的氧化物陶瓷；SiC、B4C、TiC、Si4N、BN、AlN、MoSi2、TiSi2、ZrB2、TiB2等具有耐高温、超硬性、高抗热震性、高抗氧化性能的非氧化物陶瓷；具有超塑性、高韧性的纳米陶瓷；热膨胀系数小于a彡2x101t的低膨胀陶瓷；具有优良高温力学性能的复合陶瓷材料。

　　陶瓷材料的功能性不断得到发展，在各个领域得到广泛应用且起到无可替代的作用：具有高绝缘性、介电性、铁电性、压电性、热电性、传感性、磁性、导电性和超导性等电学性能的电子陶瓷；具有耐热性、隔热性、导热性、透光性、光传输、辐射性、光致发光和电致发光等性能的热学、光学陶瓷材料；具有生物相容性、生物吸收性、诊断传感性、抑制和杀菌、吸附载体性、催化载体性和过滤分离等性能的生物陶瓷、抗菌陶瓷和多孔陶瓷材料。

　　4.2陶瓷原料的开发和加工工艺4.2.1原料标准化

　　陶瓷制品的生产工艺十分复杂，一件小小的产品需要经过十几道甚至几十道的工序才能最终完成，陶瓷生产用的原料，由于产地和成因的不同，矿物组成、粒度组成、化学组成及其它物理化学性能都有所差异，原料配方和工艺参数需要经常调整以满足生产需要，因此需要储备一定数量的原料来保证生产的稳定性，避免因原料的波动对产品质量的影响。

　　原料的标准化，为稳定陶瓷产品品质提供了基础。提高原料加工的技术装备水平和自动化水平，提高原料的质量，有利于实现陶瓷原料资源的综合利用。优质低价的陶瓷原料为陶瓷行业的发展提供了更广阔的空间。龙岩高岭土公司就用长远的战略性眼光，抓住了原料标准化的技术创新思路，应用高梯度磁选，超微粉碎、离心分级、微机配料、涡流混合以及强化检测监控等技术，使公司生产的高岭土原矿、325目水洗高岭土、超级高岭土等产品在高档日用瓷行业得到广泛的应用，并被列入《中国主要及知名建材产品》向全国陶瓷企业推荐使用。

　　原料标准化发展的过程，首先是对天然原料进行加工和综合利用，接着是研究、开发新型的原料生产工艺线，并不断降低成本，提高质量；最后，在天然优质原料越来越少的现状下，开发、合成各种高性能的新型陶瓷原料，J巴陶瓷行业带入一个全新的时代，是陶瓷工作者接下来的又一重要课题。

   4.2.2粉体制备

　　高技术陶瓷材料的性能与粉体原料、成型和烧结等工艺有着密切联系。粉料成型后形成具有一定夕卜形的坯体，在高温条件下，颗粒间接触面积扩大，颗粒聚集，气孔从连通的气孔变成各自孤立的气孔L并逐渐缩小，晶界逐渐形成。高技术陶瓷材料性能的好坏是通过烧结体中晶粒大小、形状、气孔分布等一系列微观结构表现出来。所以为获得性能较好的高技术陶瓷材料就必须控制好粉体原料的平均粒径和粒度分布。粉料的表面能大于多晶烧结体的晶界能，是烧结过程可以实现的前提，因此理论上粉体原料的平均粒径越小越有利于获得高性能的陶瓷材料。采用纳米粉体制备的高技术陶瓷具有许多优良的室温和高温力学性能，如硬度、抗弯强度、断裂韧性等，使其在切削刀具、轴承、高温发动机部件等诸多方面都有广泛的应用，并在许多超高温、强腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作用，具有广阔的应用前景。

　　1981年日本最早进行纳米颗粒基础研究与应用基础研究，随后美国和前西德也将纳米粉体的发展提到重要位置。近30年来，纳米材料的性能开发、制备技术和实际应用都得到了迅速的发展。我国对纳米材料及产业化也高度重视。在20世纪80年代中期，我国科学家开始了跟踪研究。制备高纯度、高均勻性和化学组成精确的纳米粉体是研制纳米陶瓷材料的前提。利用纳米技术开发的纳米陶瓷材料，晶粒、晶界以及它们之间的结合都处在纳米水平(1-100nm)，使的材料的强度、韧性和超塑性大幅度提高，是解决传统陶瓷材料脆性最有效的方法。目前我国主要在CaCOpZnO'A^、Si〇2、Ti〇2、Si#4和SiC等纳米粉体都实现了产业化。在21世纪，纳米粉体、纳米陶瓷、纳米技术将飞速发展，在各领域将得到更广泛的应用，并将产生一批新技术、新产品和新设备，为陶瓷行业的快速发展注入一股新力量。

　　4.3成型工艺

　　当前，随着陶瓷新材料应用领域的不断拓展，对陶瓷材料性能的要求愈来愈苛刻。成型工艺的创新升级将是解决这一突出问题的有效手段。传统的成型方法如注浆、可塑和干压成型技术及已成熟并获得应用的挤出成型、等静压成型、流延成型等技术在陶瓷材料的现代化生产中发挥了重要的作用。但上述方法已不能满足高瘠性原料、高精度、复杂形状和多层复相陶瓷材料的制造要求，极大地限制和阻碍了高技术陶瓷材料的应用和发展。

　　现代科学技术的快速发展为陶瓷材料成型技术的更新换代提供了条件，尤其是跨学科综合研究方法的发展的应用，促进了高技术陶瓷制备技术的发展。陶瓷成型技术在传统方法的基础上不断改进创新，离心沉积成型、电泳沉积成型、离心注浆成型、注射成型和胶态成型等新成型技术不断涌现。采用离心沉积成型技术制备的AlA/N撤度复合材料，可以获得最小气孔率为0.4%，最大强度为320MPa，并且试样的硬度呈明显的梯度分布。采用电泳沉积法在石墨基体上制备厚度可控的Si涂层，Si涂层通过烧结渗入基体内部与石墨集体发生在位反应形成SiC涂层。以氧化钼粉末为原料，采用离心注浆工艺制备出晶粒大小均勻、微孔较小、体积密度为3.86g/cm3、硬度为11.02GPa、断裂韧性为3.31MPam1/2的高耐磨氧化钼陶瓷。以高纯SiC微粉为原料，利用注射成型技术生产出密度为3.08g/cm3，致密度96%的碳化硅陶瓷复杂件。

　　凝胶注模是上世纪90年代由美国橡树岭国家重点实验室发明的一种成型技术，它是将传统注浆工艺和聚合物化学有机结合，采用由高分子网络产生聚合作用使陶瓷颗粒聚集在一起而形成陶瓷坯体的一种成型方法。我们采用水溶性胶态原位成型工艺制备出了纯度超过99%的高纯氧化铌钽陶瓷坩埚。

　　激光快速成形是由激光束根据计算机提供的制品断面形状分析数据，将坯料一层一层地粘接成形。这种成形方法是1985年由美国首先研制成功，1991年投入实际应用，最初是用来制作模型，其后试用于高技术陶瓷零部件的成形。汉斯j?兰格博士开发了基于光刻的陶瓷制造技术(LCM技术)，它是基于一种均勻分散的陶瓷粒子的感光树脂的选择性固化，这项技术以光聚合物作为凝合剂，可以制造出高精确度，精致、高密度、高强度的陶瓷。

　　不同的成型技术有各自不同的优点，但同时也都存在一定的局限性。总体来说，低粘度高固含量粉体浆料的制备、实现快速和近净尺寸成型技术仍是二十一世纪陶瓷成型工艺发展的主要方向。

　　4.4干燥工艺

　　在陶瓷行业中，干燥过程中的能耗占工业燃料总消耗的20%左右，故干燥过程的节能是关系到企业节能的大事。

　　陶瓷生产中，最古老的干燥办法是靠自然干燥，后来采用热风干燥、蒸汽干燥。这些干燥方法均属于利用温度梯度进行传导传热。由于传导传热速率低，致使陶瓷坯体干燥速度慢，生产周期长，使干燥工序占去了大量的生产厂房和设备。更为不利的是：利用传导传热干燥陶瓷坯体的最大弊病，就是坯体在干燥过程中产生开裂，导致产品报废。

　　早在上世纪60年代，国外就对微波干燥技术的应用和理论进行了大量研究，在近几十年又得到了进一步的发展。我国微波干燥技术研究起步较晚，与国外相比有一定的差距，但也取得了不错的成绩，也有许多研究与应用成果。

　　微波干燥技术使陶瓷坯体可能实现快速干燥而不产生开裂，这将大大缩短干燥时间、降低干燥能耗，提高了干燥效率。

　　在陶瓷行业高速发展的今天，坯体的干燥速度、节能、优质、无污染等仍是新世纪对干燥技术的基本要求。

　　4.5烧成工艺

　　烧成是陶瓷制造工艺过程中最重要的工序之一。陶瓷烧成所需时间约占整个生产周期的20%，所需费用约占产品成本的1/3-1/4。

　　在50年代末和60年代初，山东研制成了第一条煤烧隧道窑，并在全国迅速推广，使我国摆脱了间歇式倒焰窑的烧成方式，实现日用陶瓷烧成连续化生产。同时在一些产区还推广使用重油做燃料，实现自动控制。这是我国陶瓷烧成工艺上的一个重大突破。

　　烧成是近几年陶瓷行业变化和进步最快的工序：采用洁净燃料(天然气、液化石油气、煤气、轻柴油)、采用无钵明焰烧成工艺，降低能耗，同时提高釉面质量；使用碳化硅质、莫来石、堇青石质和重结晶碳化硅质的窑具、棚板和支架，提高使用次数，减少产品变形；使用各种快烧窑炉和轻质保温材料、陶瓷纤维和节能辐射涂料；使用高速小流量喷嘴减少温差，达到对窑炉温度、压力和气氛的自动控制；扁平矮截面低蓄热隧道窑、辊道窑、全纤维大型梭式窑的使用，减少窑炉上下温差，大大地促进了产品质量的提高。

　　高技术陶瓷多属于强共价键化合物，自扩散系数小，烧结非常困难，因此对高温烧结新技术、新方法的研究就显得尤为重要。自1826年索波列夫斯基首次利用常温压力烧结的方法得到了白金以来，高温热压烧结技术在难熔化合物和高技术陶瓷方面得到了迅速发展：采用热压烧结技术得到的氧化硅材料的抗弯强度和断裂韧性分别可达1100MPa和9MPa‘m1/2；热压氧化锆增韧陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为1500MPa和15MPa.m'1990年，美国佛吉尼亚州立大学的等首先提出微波加热在自蔓延高温合成中的应用，并用该技术合成了TiC等9种材料。接着，英、德、美的科学家相继用此法合成了YBCuO，SiA，Al2O「TiC等材料。

　　5科技创新，实现可持续健康发展

　　习近平主席在今年8月18日主持召开了中央财经领导小组第七次会议，研究实施创新驱动发展战略。习近平在会议上发表重要讲话强调，当前，我国依靠要素成本优势所驱动、大量投入资源和消耗环境的经济发展方式已经难以为继。只有不断推进科技创新，不断解放和发展社会生产力，不断提高劳动生产率，才能实现经济社会持续健康发展。

　　以建陶为例，意大利是当今世界陶瓷生产的一流强国，其建筑陶瓷工业设备在世界范围内具有领先地位，他们的建陶行业在顶峰时期年产量达到六亿平方米，现在只有两亿多平方米，产能萎缩近60%。我国现在陶瓷砖年产量接近九十亿平方米，应该已经处于相对过剩的边缘。如果一味以发展来解决遇到的一切问题，污染了环境，甚至不惜在高的能源消耗的基础上简单复制扩大规模，将最终导致几乎全部行业产能过剩。

　　事实证明，唯一不过剩的就是高科技和创新产业，不仅不过剩，而且十分匮乏，而这种创新马区动和高科技驱动是需要投入大量的资金以及时间成本的。任何心态比较浮躁地想一蹴而就的想法，只能是在短期内看起来比较合适，但从长远发展的角度看，都将被市场和社会所淘汰。

　　综上所述，陶瓷企业要大力推进科技创新，不断加大技术投入，提高科技含量，提高产品的档次和附加值，这是企业提高核心竞争力，振兴陶瓷行业的必由之路。