中国粉体网讯 材料行业是现代工业的基石，而在智能汽车产业中，各种先进材料的应用也是支撑起整个产业的基础。这里，我们就来了解一下汽车智能化进程中占据越来越重要地位的材料——陶瓷材料。
新能源汽车中的陶瓷材料
陶瓷基板
在电动汽车中，大功率封装器件在调控汽车速度和储存-转换交流和直流上发挥着决定性作用。而高频率的热循环对电子封装的散热提出了严格的要求，同时工作环境的复杂性和多元性需要封装材料具有较好的抗热震性和高强度来起到支撑作用。
目前，已经大规模生产、应用较为广泛的陶瓷基板主要有：Al2O3、BeO、SiC、Si3N4、AlN等。其中氮化硅是国内外公认兼具高导热、高可靠性等综合性能最好的陶瓷基板材料。但整体来看，从导热率、耐磨性、机械性能等特性来看，Si3N4和AlN两种陶瓷基板均成为今后值得重视的基板材料。
陶瓷继电器
电控技术是衡量新能源节能电动汽车发展水平的重要标志，高压直流陶瓷继电器是电控系统的核心元件。高压直流真空继电器，在由金属与陶瓷封接的真空腔体中，陶瓷绝缘子滑动连接在动触点组件与推动杆之间，使动触点和静触点无论是在导通成断开的任何状态下都与继电器的导磁轭铁板、铁芯等零件构成的磁路系统保持良好的电绝缘，从而保证了继电器在切换直流高电压负载时的断弧能力，电弧是汽车自燃的主要原因。只有采用“无弧”接通分断的继电器产品，才是从根本上解决“自燃”问题的良方。
继电器陶瓷壳体（来源：安地亚斯）
陶瓷熔断器
汽车用熔断器分为低压和高压两部分，高压保护主要适用于新能源汽车，应用电压一般为 60VDC-1500VDC，主要是电力熔断器（新能源汽车高压熔断器）对主回路和辅助回路进行保护。随着新能源车市场进入高压平台化，快充、电机、功率器件等高压领域对于安全的要求不可忽视，熔断器在稳定性以及过流反应中的快速分断能力将在新能源车快速增长下保持需求的高速提升。
陶瓷管新能源熔断器（来源：旭程电子）
车用MLCC
与传统车相比，电动车的电子化水平有大幅提升，从新增的电控、电池管理系统，从影音娱乐系统到 ADAS 系统到完全自动驾驶系统等等，汽车电子化水平的提升极大地促进了车用 MLCC 的增长。
电动化程度不同的车型，对MLCC的需求量也有所不同，其中一辆纯电动汽车需要MLCC数量可达到18000颗。随着汽车新四化潮流的不断深入，车规级MLCC需求日盛。
陶瓷轴承
在电动化的浪潮下，新能源汽车对汽车轴承提出了更多新要求，首先电机轴承相比传统轴承转速高，需要密度更低、相对更耐磨的材料；同时由于电机的交变电流引起周围电磁场变化，需要更好的绝缘性减小轴承放电产生的电腐蚀；第三，要求轴承球表面更光滑，较少磨损。陶瓷材料中尤其是氮化硅陶瓷轴承因其材料具有轻量化、高硬度、高强度、低摩擦、高耐热性、电绝缘性优良以及寿命长等优势，被认为是制造汽车轴承的最佳材料。
碳陶制动盘
碳陶（C/C-SiC）复合材料是在碳/碳复合材料基础上发展起来的一种新型刹车片材料，该材料以准三维碳纤维整体针刺毡为骨架增强体，以沉积碳、SiC及残余硅为基体复合而成。该材料结合了碳纤维和多晶碳化硅这两者的物理特性，具有高温稳定性、高导热性、高比热等特点。
碳陶刹车（来源：LEMYTH）
在新能源汽车行业电动化、智能化、高端化趋势下，碳陶刹车系统可显著提高车辆响应速度、缩短制动距离，有望成为线控制动的最佳执行器件，可以说是电动车未来关键减重零部件。
陶瓷隔膜
随着锂电池能量密度的提高，对于隔膜的要求也会随之提升。陶瓷材料以其低热导率、高安全性以及电解液良好的亲和性，成为未来动力电池隔膜的发展方向。常用的陶瓷材料包括α－氧化铝、勃姆石。
锂电池隔膜，来源：恩捷股份
陶瓷车身、底盘等结构件
陶铝新材料具有高强轻质、耐温耐劳、减震低胀、易工易塑的特点，该材料结合了陶瓷颗粒及铝合金的优点，突破了单一材料的性能局限，具有轻质、高刚度、高强度、高抗疲劳、耐高温的优越性能。其应用于汽车上的各个零件，如车身结构件、汽车底盘零件等，其实现汽车降重、降成本、提高疲劳寿命等目标，同时也降低了成本。
来源：上海交大特材所
光学部件
透明陶瓷是指采用陶瓷工艺制备的具有一定透光性的多晶材料，又称为光学陶瓷。与玻璃或树脂类光学材料相比，透明陶瓷不仅具有与光学玻璃相仿的透光质量，而且更强、更硬、更耐腐蚀、更耐高温，可应用于极端恶劣的工况，并且折射率可以变化，目前业界部分厂商已经在尝试采用透明陶瓷材料作为车载摄像头镜片、激光雷达窗口材料、激光光学器件等。
陶瓷优异性能离不开烧结工艺
如今，随着汽车产业的不断发展以及人们对汽车环保性、节能性、安全性以及舒适性的要求越来越高，汽车用材料也在不断地发生变化。尤其电动化浪潮下，汽车的系统设计发生了翻天覆地的变化，先进陶瓷材料慢慢的在新能源汽车零件应用中崭露头角。
先进陶瓷材料由离子键或共价键构成，因此具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、生物相容性好等优异性能。但是由于陶瓷粉体多为离子键或共价键化合物，采用传统烧结工艺制备致密陶瓷材料所需的烧结温度较高，保温时间较长，不可避免地会导致晶粒粗化及气孔残留，进而影响陶瓷材料的各项性能。要解决此类问题，烧结是最重要的一个环节。
而目前，如何在较低烧结温度下实现材料的快速致密化，制备出完全无气孔、结构均匀、晶粒细小且晶界强化的陶瓷块体仍是陶瓷材料科学工作者不断追求的目标。陶瓷烧结设备与烧结技术的创新是进一步提高先进陶瓷材料性能的最关键因素。
由此，中国粉体网将于2023年9月12日在合肥举办“第一届电动车用陶瓷材料技术研讨会”。届时，来自浙江钛迩赛新材料有限公司首席科学家孔令兵先生将带来题为《陶瓷材料及其在新能源汽车中的潜在应用》，孔令兵先生将就陶瓷材料在新能源汽车中的各种应用做简单介绍，再对陶瓷材料烧结过程中的某些问题做深入探讨。
个人简介
孔令兵，西安交通大学博士，1998-2018在新加坡南洋理工大学和新加坡国立大学从科研、教学工作二十年。2018回国，受聘深圳技术大学特聘教授。研究方向包括陶瓷功能材料、电磁复合材料、纳米功能材料等多领域。已发表学术论文340篇，SCI他引11000余次，学术著作6本，参与书章节18章，专利40项。美国陶瓷协会会员、新加坡国家工程学会会员、多个国际期刊审稿人。连续多年进入全球前2%顶尖科学家2020“年度影响力”和“终身影响力”榜单(World’s Top 2% Scientists 2020)。
参考来源：
中国粉体网：陶瓷在新能源汽车中都有哪些应用？
中国粉体网：汽车轻量化趋势下，陶瓷材料的光辉使命
谢志鹏等：先进陶瓷材料烧结新技术研究进展
（中国粉体网编辑整理/空青）
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