陶瓷材料具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕和質(zhì)量輕等一系列優(yōu)良特點，但其脆性大、不耐熱沖擊、不均勻、強度差、可靠性低、加工困難等缺點，大大限制了陶瓷的應(yīng)用。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，希望以納米技術(shù)來克服陶瓷材料的這些缺點，如降低陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金屬一樣的柔韌性和可加工性。
納米復(fù)相陶瓷是指通過有效的分散、復(fù)合而使異質(zhì)相（第二相）納米粒子均勻彌散地保留在陶瓷基體中而得到的復(fù)合材料，分為晶內(nèi)型、晶界型、晶內(nèi)晶界混合型、納米—納米復(fù)相陶瓷4大類。其中前三者為納米—微米復(fù)合結(jié)構(gòu)，實際上是一種納米粒子增強微米基體的復(fù)合材料，納米尺寸的二次相顆粒分布在基質(zhì)材料的晶粒之中或晶粒之間，二者直接鍵合甚至形成共格結(jié)構(gòu)，這樣的微觀結(jié)構(gòu)不但可以提高陶瓷材料的力學(xué)性能，還可以提高陶瓷材料的高溫性能；納米/納米復(fù)合材料是由納米級尺寸的基質(zhì)晶粒及納米級尺寸的第二相組成，這種微觀結(jié)構(gòu)使陶瓷材料具有新功能，如可加工性及高溫超塑性，成為材料工作者關(guān)注的焦點。
制備納米陶瓷復(fù)合材料是使納米級顆粒均勻地分散在陶瓷基體中，并使這些顆粒進入基體內(nèi)部形成“內(nèi)晶型”結(jié)構(gòu)，常用的納米粉體制備方法按工藝過程中基體狀態(tài)可分為固相法、液相法、氣相法等。通過這些方法可制備出各種具有納米尺寸的金屬粉體、氧化物陶瓷粉體和碳化物、氮化物等非氧化物陶瓷粉體。常用的燒結(jié)方法有無壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)、超高壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)、微波燒結(jié)、選擇性激光燒結(jié)、燒結(jié)—鍛壓、爆炸燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)等。
機械混合分散－成型－燒結(jié)法
機械混合分散法的主要過程是保證兩相組成的均勻分散，以致球磨之后顆粒團聚基質(zhì)粉末與納米粉體進行混合、球磨，然后燒結(jié)。不足之處在于球磨本身不能完全破壞納米顆粒之間的團聚、沉降，造成進一步的不均勻。
日本、德國等國家的 研究 者用此方法成功地合成了納米復(fù)相陶瓷，我國南京航空航天大學(xué)材料學(xué)院教授李順林領(lǐng)導(dǎo)的課題組也成功地合成出一系列金屬納米復(fù)合材料，如CeO2/Al、CeO2/Zn、NiO/Al、NiO/Zn等多種功能復(fù)合材料。
液相分散—成型—燒結(jié)法
液相分散法的主要過程是將納米粉體分散于含有基體組分的溶液中，通過調(diào)整工藝參數(shù)在沒有析晶、團聚、沉降的情況下使體系凍結(jié)、凝膠，經(jīng)熱處理而得到復(fù)合粉末。用這種方法制備的納米復(fù)相陶瓷，其顯微結(jié)構(gòu)更為精密，力學(xué)性能比機械球磨分散制得的樣品有所提高。
原位生成—成型—燒結(jié)法
原位生成的原理是根據(jù)材料設(shè)計的要求選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)劑（氣相、液相或固相），在適當(dāng)?shù)臏囟认陆柚闹g的物理化學(xué)反應(yīng)，原位生成分布均勻的第二相（或稱增強相）。由于原位生成技術(shù)基本上能克服其他工藝通常出現(xiàn)的一系列問題，如克服基體與第二相或增強體浸潤不良，界面反應(yīng)產(chǎn)生脆性層，第二相或增強相分布不均勻，特別是微小的（亞微米級和納米級）第二相或增強相極難進行復(fù)合等問題，因而在開發(fā)新型金屬基納米復(fù)合材料方面具有巨大的潛力。
復(fù)合粉末—成型—燒結(jié)法
復(fù)合粉末法是經(jīng)化學(xué)、物理過程直接制取基體和彌散相均勻分散的復(fù)合粉體，然后成型燒結(jié)。其制備方法有CVD法、先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法、激光合成法等。采用這種方法，復(fù)合粉體中已經(jīng)包含所需的所有納米相，納米相在復(fù)合粉體中已經(jīng)均勻分散，不存在納米相分散和團聚的問題。使用此方法制備的納米復(fù)合材料可獲得高的強度。
上海硅酸鹽 研究 所利用以水作為反應(yīng)劑的溶膠—凝膠法在低于500℃的溫度下制備了高純度、高均勻的納米復(fù)合粉末。經(jīng)測試，該粉末具有良好的燒結(jié)性能，燒結(jié)溫度達到1200℃時材料線收縮率為14%，在1100℃下保溫4h相對密度可達90%。
直接成型—燒結(jié)法
納米顆粒在干燥、致密化過程中的再團聚和異常長大是制備納米材料的難點之一。而直接成型法是制成均勻分散的高固相含量料漿后，直接注模成型，再引發(fā)劑或生物酶的作用下使體系快速凝膠化制得坯體，避免了顆粒烘干時的再團聚，可以實現(xiàn)燒結(jié)時的等比例收縮且可以制成形狀復(fù)雜的部件，是陶瓷成型方法的重要進步。該法在應(yīng)用于氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷方面已取得很大的進步。
表面改姓—成型—燒結(jié)法
獲得穩(wěn)定分散陶瓷漿料的另一條途徑是對微米或納米陶瓷顆粒進行表面改型，使陶瓷顆粒達到單分散的目的。該方法是將微米或納米粉體表面通過化學(xué)或物理方法包裹一層氧化物或接枝高分子鏈，從而改變膠粒表面的酸度等，阻止納米粒子的團聚，改善分散效果。使用干法分散不可能達到這一要求。液相分散法也難以徹底解決納米相均勻穩(wěn)定分散的問題。對顆粒表面進行包裹改性主要是通過沉淀反應(yīng)包裹和溶膠—凝膠反應(yīng)包裹。
比較目前上述所開發(fā)的各種新型的納米復(fù)相陶瓷材料合成技術(shù)，即機械混合分散—成行－燒結(jié)法、液相分散－成型—燒結(jié)法、原位生成—成型—燒結(jié)法、復(fù)合粉末—成型—燒結(jié)法、直接成型—燒結(jié)法、表面改性—成型—燒結(jié)法，可以看到它們各具特色，適用范圍不盡相同，所制備出的各種納米復(fù)相陶瓷材料在性能上與傳統(tǒng)材料相比均有大幅度的提高，在發(fā)展傳統(tǒng)復(fù)合材料與開發(fā)新型復(fù)合材料方面起著巨大的推動作用。但同時也應(yīng)該認識到，這些制備技術(shù)均存在自身的局限性，其中大多數(shù)由于設(shè)備昂貴、工藝復(fù)雜且難以控制，而仍處于實驗室 研究 階段。
近年來，人們對原位生成法和復(fù)合粉末法制備的高性能陶瓷表示了極大的興趣。制備納米復(fù)相陶瓷材料所要解決的主要問題是納米增強相的分散問題。對此，這兩種制備方法比較理想。但這些成果仍處于實驗室階段，如何降低成本，實現(xiàn)批量生產(chǎn)是亟待解決的問題。因此，加強納米復(fù)合粉末的制備 研究 ，解決納米相的均勻分散問題，加強納米陶瓷的制備工藝 研究 ，研制出具有高性能、復(fù)雜形狀陶瓷部件的成熟工藝是今后發(fā)展的重點。
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