它是陶瓷，也是“变形金刚”……

近日，景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院的赵林教授在2025科普中国说·江西专场带来演讲《超越工艺品的“先进陶瓷”》。

以下是赵林的演讲节选：

对多数人而言，陶瓷可能等同于易碎的文物、精美的茶具，但先进陶瓷并不那么“脆弱”。

它既能做成航天器的耐热外壳，也能做成人体内的人工关节，还能变成手机里的压电元件和具有高稳定性的陶瓷电容器，把它比作“变形金刚”并不夸张。

像煮面一样造先进陶瓷

先进陶瓷的制备，就像生活中制作一碗可口的汤面一样简单明了。我们煮面先把面粉和成面团，然后再用压面机将面团压成均匀的面片，再切割成面条，最后经过高温煮制而成。

（图片来源于赵林PPT。）

先进陶瓷的制备也是三步。首先把配制好的高纯、超细的陶瓷粉体塑造成所需形状的坯体，这是成型的过程。然后通过高温烧结，把坯体烧制成致密、坚固的陶瓷。最后进行切割、磨削、抛光等精密加工，以达成最终的精度。

制备技术不断突破极限，先进陶瓷表现出高强、高硬、耐高温、耐腐蚀、低摩擦系数、生物活性等一系列特性，以更好地满足航空航天、国防、制造、能源、电子与医疗等领域的苛刻需求。

不是钢筋铁骨，胜似钢筋铁骨

制备是源头活水，性能是坚实桥梁，而应用则是壮阔的海洋。

在你刷手机时，屏幕下方的指纹识别器有压电陶瓷，能感受你的指纹，所佩戴的智能手表电池里有陶瓷电容，帮它稳定电源。

在航天与军工领域，碳化硅、碳化锆陶瓷耐高温、耐腐蚀，摩擦性能好，应用于飞行器的热防护、发动机的涡轮叶片和刹车系统；碳化硼陶瓷又轻又硬，应用于坦克防弹装甲。它们是驰骋天地间的“钢筋铁骨”。

在医疗上，氧化铝、氧化锆陶瓷制的人工关节得到了大量应用。与金属关节相比，它具有很多方面的优点。

第一就是耐磨性比较好、使用寿命比较长，硬度远高于金属，摩擦系数低，可显著减少关节面的磨损。第二就是生物相容性好、炎症风险低。陶瓷为惰性材料，不会释放这种有害的金属原子、离子，避免了金属过敏或毒性反应。

第三就是术后的活性范围更大。陶瓷关节的表面光滑度比较高，允许更顺畅的关节运动。患者术后关节活动度优于使用金属材料，适合需要高灵活性的人群，比如运动员。

怎么克服先进陶瓷的“催脾气”

当然，先进陶瓷并非万能。它们的天然短板是脆性——缺乏像金属那样的塑性变形能力，极其敏感于裂纹与缺陷，容易发生灾难性的断裂。

复杂形状的成型难度大，尺寸精度和批次一致性控制难度高。陶瓷与金属或聚合物的可靠连接也长期是工程难题。而高纯粉体、精密烧结设备和高能耗工艺导致成本居高不下。这些问题限制了陶瓷更大规模、更普遍的替代应用。

鉴于这些短板，我和同行们关注的研究方向主要集中在几个方面：

一是制备更高质量、更一致的粉体，高纯、超细、形貌可控，这是性能稳定的基础。二是发展更先进的烧结技术，比如微波烧结、闪速烧结、热等静压等，以快速致密化并抑制晶粒粗大。三是突破陶瓷与其他材料的连接技术，发展钎焊、固态连接技术，提升复合结构的可靠性。四是降低成本，通过简化工艺、降低烧结温度或采用新型原料来实现。五是实现功能复合化与智能化，开发集感知、响应、执行于一体的多功能陶瓷。

先进陶瓷，是个狠角色，但现在还有点儿“脆脾气”，跟别人搭伙，容易闹别扭。科学家和工程师们正铆足了劲，给它打补丁，想办法让它更扛揍。争取用3D打印玩出更复杂的造型，死磕成本，让它变得不那么金贵。

等这些问题一个个被拿下，先进陶瓷绝对能在天上飞的，地上跑的，甚至咱们身体里装的这些高端领域，扮演更加重要的角色。

策划制作

演讲人丨赵林 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院教授

责编丨艾静

审校丨徐来、林林