什么是精细陶瓷？CMF中的高端材质
陶瓷是一种无机非金属材料，大体分为传统陶瓷（生活陶瓷）和精细陶瓷等。本文所介绍的为CMF领域常用到的精细陶瓷（又称先进陶瓷、新型陶瓷、工业陶瓷等），与传统陶瓷相比两者在原料制备，成型及后加工工艺都与传统陶瓷有较大的差异，所以在应用领域上也有较大的不同，广泛应用于手机等消费电子、智能穿戴等领域。
图 华为WATCH 3氧化锆陶瓷后盖，42道工序+超高温烧结打造
图 万魔旗舰版TWS耳机1MORE EVO，背盖采用3D立体造型的陶瓷材料
PS：值得一提的是，精细陶瓷与精密陶瓷并不是一个东西，但CMF设计领域中所用的多是两者重叠的部分，更多应用为氧化锆陶瓷等。
一、精细陶瓷概述
精细陶瓷是指不直接使用天然矿物原料而采用高度精选的高纯化工产品为原料；经过精确控制化学组成、显微结构、晶粒大小；按照便于进行结构设计及制备的方法进行制造、加工而具有优异特性（热学、电子、磁性、光学、化学、机械等）的陶瓷称为精细陶瓷。精细陶瓷的微观结构具有显著的特征，晶相、玻璃相、气孔三项共存，并均匀分布。
图 氮化硅-综合性能优异的陶瓷材料
精细陶瓷与传统陶瓷的主要区别
在原料上，突破了传统陶瓷以粘土为主要原料的界限，特种陶瓷一般以氧化物、氮化物、硅化物、硼化物、碳化物等为主要原料。主要区别在于精细陶瓷原料的各种化学组成、形态、粒度和分布等得到可以精确控制。
在成分上，传统陶瓷的组成由粘土的成分决定，所以不同产地和炉窑的陶瓷有不同的质地。由于特种陶瓷的原料是纯化合物，因此成分由人工配比决定，其性质的优劣由原料的纯度和工艺，而不是由产地决定。
在制备工艺上，成型上多用等静压、注射成型和气相沉积等先进方法，可获得密度分布均匀和相对精确的坯体尺寸，坯体密度也有较大提高；烧结方法上突破了传统陶瓷以炉窑为主要生产手段的界限，广泛采用真空烧结，保护气氛烧结、热压、热静压、反应烧结和自蔓延高温烧结等等手段。
在性能上，特种陶瓷具有不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、耐腐蚀、导电、绝缘以及在磁、电、光、声、生物工程各方面具有的特殊功能，从而使其在高温、机械、电子、宇航、医学工程各方面得到广泛的应用。
图 精密陶瓷表壳和表圈，粉末注射成型
精细陶瓷与传统陶瓷的根本区别在于可以从原料的选择制备、后续的制造工艺方法实施严格控制，可以得到实际中需要的具有不同性能要求的陶瓷材料。例如华为、小米、三星等发布过的一些高端旗舰手机陶瓷后盖，内部线路板一些应用等等，还包括一些具有耐高温、机械性能（硬度韧性等）优良的结构件等等。
图 NIO Phone EPedition 盖板上方为激光雕刻纹理陶瓷
图 又轻又硬的陶瓷材料，同时具有优异的导热性、耐酸碱等性能
二、精细陶瓷类型
精细陶瓷从使用功能来分，可分为结构陶瓷、电子陶瓷和生物陶瓷三大类。
1. 结构陶瓷
结构陶瓷是指具有耐高温、耐冲刷、耐腐蚀、高硬度、高强度、低蠕变速率等优异力学、热学、化学性能，常用于各种结构部件的先进陶瓷材料。结构陶瓷具有优越的强度、硬度、绝缘性、热传导、耐高温、耐氧化、耐腐蚀、耐磨耗、高温强度等特色，因此，在一些特殊的环境或工程应用条件下，能够展示出高稳定性与优异的机械性能，在材料工业上的使用范围正在逐渐扩大，其市场成长性很高。目前主要应用于制造耐磨损的零部件等，如轴承。
图 陶瓷制造的耐磨损轴承
2. 电子陶瓷
电子陶瓷或称电子工业用陶瓷，它在化学成分、微观结构和机电性能上，均与一般的电力用陶瓷有着本质的区别。这些区别是电子工业对电子陶瓷所提出的一系列特殊技术要求而形成的，其中最重要的是须具有高的机械强度，耐高温高湿，抗辐射，介质常数在很宽的范围内变化，介质损耗角正切值小，电容量温度系数可以调整（或电容量变化率可调整），抗电强度和绝缘电阻值高，以及老化性能优异等。
图 电子陶瓷制造车间与电子陶瓷工件。
电子陶瓷具有良好的发展前景，未来的趋势主要在以下几个方面。
首先是技术集成化。
在原有工艺的基础上，电子陶瓷材料制备技术与现代新型工艺的复合。其中，多种技术的集成化是电子陶瓷材料制备技术的新发展趋势，比如纳米陶瓷制备技术及纳米级陶瓷原料、快速成形及烧结技术、湿化学合成技术等都为开发高性能电子陶瓷材料打下了基础。随着多功能化、高集成化、全数字化和低成本方向发展，很大程度上推动了电子元器件的小型化、功能集成化、片式化和低成本及器件组合化的发展进程。
其次是功能复合化。
随着信息市场竞争的激烈化，单一性能的电子陶瓷器件逐渐失去了竞争力，利用陶瓷、半导体及金属结合起来的复合电子陶瓷是开发各种电子元器件的基础，它是发展智能材料和机敏材料的有效途径，同时也为器件与材料的一体化提供重要的技术支持。
其三是结构微型化。
电子陶瓷材料与微观领域融合在不断深入，其研究范围在不断延展。基于电子陶瓷的微型化和高性能也正在形成，比如在微型化技术和陶瓷的薄膜化的联合运用以生产用于信息控制的高效微装置、电子陶瓷机构和装置尺寸减小的发展趋势就是微型化技术发展所致。微型化、小型化和片式化是电子元器件研发市场竞争力的重要指标。所以从材料角度提高陶瓷材料的性能和发展陶瓷纳米技术和相关工艺将成为陶瓷材料及其先进制备技术的重大课题。
其四是环保无害化。
随着人类社会的可持续发展以及环境保护意识的增强，新型环境友好的电子陶瓷将在我们的生活中扮演更为重要的角色和巨大的使用范围。
3. 生物陶瓷
生物陶瓷是指用作特定的生物或生理功能的陶瓷材料，即可以直接用于人体或与人体直接相关的生物、医用、生物化学等的陶瓷材料。例如大家熟悉的人造陶瓷牙齿就是应用量相当大的生物陶瓷产品。
作为生物陶瓷材料，需要具备如下条件：生物相容性，力学相容性，与生物组织有优异的亲和性，抗血栓，灭菌性并具有很好的物理、化学稳定性。这是一种可以替换人体器官的陶瓷材料，发展前景广阔。
越来越多的证据表明，生物陶瓷具有调节干细胞分化和干细胞与组织特异性细胞（包括软组织细胞）相互作用的生物活性。中科院上海硅酸盐研究所研究员常江认为“调控血管的生长、促进脂肪的再生、修复受损的皮肤或其他软组织创伤等，都将是生物陶瓷很有前景的应用方向”。
图 生物陶瓷
生物陶瓷材料可分为生物惰性陶瓷和生物活性陶瓷。
生物惰性陶瓷主要是指化学性能稳定、生物相溶性好的陶瓷材料。如氧化铝、氧化锆以及医用碳素材料等。这类陶瓷材料的结构都比较稳定，分子中的键合力较强，而且都具有较高的强度、耐磨性及化学稳定性。
生物活性陶瓷包括表面生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷，又叫生物降解陶瓷。生物表面活性陶瓷通常含有羟基，还可做成多孔性，生物组织可长入并同其表面发生牢固的键合；生物吸收性陶瓷的特点是能部分吸收或者全部吸收，在生物体内能诱发新生骨的生长。生物活性陶瓷具有骨传导性，它作为一个支架，成骨在其表面进行；它还可作为多种物质的外壳或填充骨缺损。生物活性陶瓷有生物活性玻璃、羟基磷灰石陶瓷、磷酸三钙陶瓷等几种。
图 生物惰性陶瓷
图 具有弹性的生物活性陶瓷材料与人造活性陶瓷骨骼修复材料
三、精细陶瓷的成型及表面处理工艺
精细陶瓷的成型工艺原理在许多方面与塑料和金属等成型工艺是类似的，目前常用的工艺有：滚压成型、注射成型、流延成型、注浆成型、挤压成型（挤出成型或挤制成型、3D打印、发泡成型等。成型原理与塑料和金属的工艺类似。这里就不赘述。
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精细陶瓷的表面处理工艺目前常用的工艺有：PVD工艺、抛光（包括超声波抛光）、AF、镭雕、烧釉、喷漆、喷砂、蓝宝石镜片镶嵌工艺、NCVM工艺、研磨减薄、光蚀刻、丝印、水转印和贴花纸。精细陶瓷的表面处理工艺原理在许多方面与塑料和金属的表面处理工艺也十分相似，这里亦就不赘述。
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