新一代非凡的材料，即高功率陶瓷，近年来引起了人们的注意。研制这项技术的创始人之一去年荣获了阿图尔 · 布克哈特奖，他就是马克斯 · 普朗克金属研究所粉末冶金实验室主任君特 · 佩佐夫教授，这项奖用于表彰他在“科学开发高功率陶瓷方面做出的贡献。”

一小堆白色粉末，乍一看上去，你会把它当成是制药片的原材料，绝对不会认为这是制造高功率陶瓷的原材料。这种材料和从前人们所说的陶瓷材料毫无共同之处，君特 · 佩佐夫教授介绍说：“这种材料与通常的和古老的陶瓷如陶器和瓷器毫不相干，就像现代涡轮压缩机同石斧相比一样。高功率陶瓷材料是非金属的无机材料，通过在材料科学方面采取的措施，其内部结构的构造可根据特定的用途而达到最佳状态，这些材料主要是氧化物、氮化物、碳化物、硼化物以及它们的混合物。”

这些材料的魅力在于它们具备其它材料所没有的许多特殊性能。尤其引人注目的是它具有突出的高温性能，极为耐磨，又具有良好的绝热性能以及惊人的抗腐蚀和抗氧化性能，此外还具有一些看上去十分奇特的性能组合。正是这样一些性能组合才能够解决某些技术难题。比如它具有良好的导热性能同时又具有电绝缘性能，高功率的计算机芯片衬底或酸泵的滑动轴承就需要这种性能。

这些年来，在同其它材料的激烈竞争中，高功率陶瓷的用途之所以不断扩大，原因在于，没有这种材料，一些技术设计比如热气涡轮机转子便根本无法实现。其它的优点也显得越来越重要，这些优点是有利于环境，最主要的原材料如碳、砂和空气非常容易获得。

然而高功率陶瓷至今还有一些美中不足，影响着它的广泛用途，这些缺陷中最主要的是易脆断，也就是对机械冲击和骤热骤冷敏感，这是由于其化学结合和晶体结构造成的，另一个缺点则在于大量制造加工技术达不到要求。加工上的缺陷容易使产品带有很多毛病疵点，导致废品率高，经济效益低。陶瓷部件越大，几何形状越复杂，上述缺点就越显得突出。亲眼看一看制作步骤就会知道加工工艺有多么复杂：从制造粉末开始，接着是材料制备，也就是附聚，然后是模塑成型，聚结，也叫烧结，最后是成品件的加工和检验。

在每一个加工阶段，各个参数都必须恰当地互相配合好，使工件达到质量要求，单是这一过程就特别复杂。一旦加工中出现错误，在后面的工序中就几乎无法纠正或补救。所以，粉末的制造就已决定着陶瓷的质量。为了更好地理解这种陶瓷，为了能更简便地进行制造、处理和加工，首先需要进行基础研究。

马克斯 · 普朗克研究所以佩佐夫教授为首的陶瓷：工作小组，是世界上仅有的几家掌握高功率陶瓷从制作陶瓷粉末、经研究特性到制成高度致密的工件等所有必需的加工技术和检验方法的单位之一。迄今为止，该所印行的有关陶瓷的科学出版物有200多种，申报专利多项，发表博士论文20多篇。

君特 · 佩佐夫教授正是由于这种开拓性的功绩而获得阿图尔 · 布克哈特奖的第一位自然科学家。看一看佩佐夫带领的研究小组为使易脆的陶瓷增加韧性所付出的努力以及所取得的成就，便会知道他们的工作有多么精心和不易。在同样的负荷下，金属可以发生塑性变形，而陶瓷材料只要稍一变形，便会发生脆断，佩佐夫教授把这种缺点称作是陶瓷的致命弱点，其产生原因很简单：在金属的晶格里有一种机制，当金属受到负荷时，这种机制能吸收作用于金属的绝大部分力；而陶瓷在受到负荷时，这种吸收功能极其微小，这时，能量在材料的不同结构层里强制性能获得空地，于是便形成裂纹。

由于陶瓷的结构不能吸收并减小能，因而裂纹迅速扩大，达到临界便导致脆断。对陶瓷断裂的调查表明，陶瓷材料中的裂纹走向不均匀，尤其在非均质区域，裂纹的走向往往变化很大，这就是说，裂纹消耗了能，断裂便受到控制。

于是研究人员便利用陶瓷的易碎性，人为制造出许多相互间不联系的细微裂纹，这些人工微型裂纹极其细小，只有千分之几毫米长，发生断裂时的能奇特的被化整为零，分散消失在许许多多的细微裂纹中，力被普遍分布开、消耗掉，断裂也就停止了，因为许许多多次临界的小裂纹阻止了大裂纹的产生。

关于高功率陶瓷未来的前景，佩佐夫教授以科学的审慎态度乐观地表示：“高功率陶瓷正处于崛起和发展的诱人阶段，这种发展将涉及到科学、技术和经济的许多领域，掌握陶瓷技术越来越成为在未来高技术时代立足于不败之地的先决条件。目前，钢在现代技术的许多领域仍然是占主导地位的材料，但也有许多地方在越来越多地利用和借助高功率陶瓷进行工作。”

像在机器制造、发动机制造和涡轮机制造领域一样，高功率陶瓷由于具备奇特的性能，在微电子和电技术中也已占领了大片地盘。高功率陶瓷作为切削工具的材料，或作为生物植入组织如人造髋关节，现已证明是非常有效的。新用途主要是在高温领域，比如在化学仪器制造方面，用作热交换器、滑动密封件、轴承、喷嘴或坩埚，也可作为超导装置的氧化物。

为了能最佳利用各种机会，需要进行“牵线搭桥”：基础研究所取得的成果必须及时转让给高等院校的化学家、设计师以及材料和工程科学家。但佩佐夫教授认为，工业界以及制造厂家也该换换脑筋了，除加工坚韧的金属外，他们还必须学会同这些易碎的新材料打交道。

［摘编自《德中论坛》（德）］