陶瓷領域在新能源汽車中的應用

A. 陶瓷在汽車上的應用

陶瓷材料在汽車上的應用

隨著科學技術的不斷發展，汽車的研發及生產階段越來越多地採用新材料及新工藝，這也使得人們對汽車輕質化、低成本、智能化、經濟性和可靠性的要求成為可能，而對於新材料的使用，我國古代的發明——陶瓷便是其中之一。
對於陶瓷，按材料及燒制工藝的不同通常分為傳統陶瓷和特種陶瓷兩大類。傳統陶瓷以天然硅酸鹽礦物為原料燒制而成，也叫硅酸鹽陶瓷。與之相區別，人們將近代發展起來的各種陶瓷總稱為特種陶瓷，也稱為新型陶瓷、高技術陶瓷或精細陶瓷。特種陶瓷以精製高純的化工產品為原料，在化學組成、內部結構、性能和使用效能等各方面均不同於傳統陶瓷。特種陶瓷具有各種優異、獨特的性能，應用在汽車上，對減輕車輛自身質量、提高發動機熱效率、降低油耗、減少排氣污染、提高易損件壽命、完善汽車智能性功能都具有積極意義。
陶瓷材料在汽車上的應用
1、 陶瓷在汽車感測器上的應用
對汽車用感測器的要求是能長久適用於汽車特有的惡劣環境(高溫、低溫、振動、加速、潮濕、雜訊、廢氣)，並應當具有小型輕量，重復使用性好，輸出范圍廣等特點。陶瓷耐熱、耐蝕、耐磨及其潛在的優良的電磁、光學機能，近年來隨著製造技術的進步而得到充分利用，陶瓷感測器完全能夠滿足上述要求。

2 、陶瓷在汽車發動機上的應用
新型陶瓷是碳化硅和氮化硅等無機非金屬燒結而成。與以往使用的氧化鋁陶瓷相比，強度是其三倍以上，能耐1000攝氏度以上高溫，新材料推進了汽車上新用途的開發。例如：要將柴油機的燃耗費降低30%以上，可以說新型陶瓷是不可缺少的材料。現在汽油機中，燃燒能量中的78%左右是在熱能和熱傳遞中損失掉的，柴油機熱效率為33%，與汽油機相比已十分優越，然而仍有60%以上的熱能量損失掉。因此，為減少這部分損失，用隔熱性能好的陶瓷材料圍住燃燒室進行隔熱，進而用廢氣渦輪增壓器和動力渦輪來回收排氣能量，有試驗證明，這樣可把熱效率提高到48%。

同時，由於新型陶瓷的使用，柴油機瞬間快速起動將變得可能。採用新型陶瓷的渦輪增壓器，它比當今超耐熱合金具有更優越的耐熱性，而比重卻只有金屬渦輪的約三分之一。因此，新型陶瓷渦輪可以補償金屬渦輪動態響應低的缺點。其他正在進行研究的有：採用新型陶瓷的活塞銷和活塞環等運動部件。由於重量的減輕，發動機效率可望得到提高。
3 、陶瓷在汽車制動器上的應用
陶瓷製動器是在碳纖維制動器的基礎上製造而成的。一塊碳纖維制動碟最初由碳纖維和樹脂構成，它被機器壓製成形，之後經過加熱、碳化、加熱、冷卻等幾道工序製成陶瓷製動器，陶瓷製動器的碳硅化合物表面的硬度接近鑽石，碟片內的碳纖維結構使它堅固耐沖擊，耐腐蝕，讓碟片極為耐磨。目前此類技術除了在F1賽車中應用，在超級民用跑車中也有涉及，例如賓士的CL55 AMG。
4、 陶瓷在汽車減振器上的應用
高級轎車的減振裝置是綜合利用敏感陶瓷正壓電效應、逆壓電效應和電致伸縮效應研製成功的智能減振器。由於採用高靈敏度陶瓷元件，這種減振器具有識別路面且能做自我調節的功能，可以將轎車因粗糙路面引起的振動降到最低限度。

5、 陶瓷在汽車噴塗技術上的應用
近年來，在航天技術中廣泛應用的陶瓷薄膜噴塗技術開始應用於汽車上。這種技術的優點是隔熱效果好、能承受高溫和高壓、工藝成熟、質量穩定。為達到低散熱的目標，可對發動機燃燒室部件進行陶瓷噴塗，如活塞頂噴的氧化鋯，缸套噴的氧化鋯。經過這種處理的發動機可以降低散熱損失、減輕發動機自身質量、減小發動機尺寸、減少燃油消耗量。
有待解決的問題
特種陶瓷是正在不斷開發中的材料，但原料的製取、材料的評價和利用技術等許多方面都有尚待解決的課題。目前，特種陶瓷在汽車的應用並不廣泛，其中的主要原因有：
1、製造工藝復雜、要求高
2、因特種陶瓷對原材料要求比較嚴格、工藝難以掌握，使得各批製品的性能難以保持均勻一致
3、成本較高，可加工性差、脆性大、使用可靠性差。
但我們有充分的理由相信，隨著科學技術的飛速發展，在未來的汽車製造業中將會有更多的特種陶瓷、智能陶瓷製品被引入和採用到汽車上，而且一定會在汽車生產中得到廣泛的應用。
陶瓷的分類及特點

陶瓷的性能由兩種因素決定。首先是物質結構，主要是化學鍵的性質和晶體結構。它們決定陶瓷材料的性能，如耐高溫性、半導體性及絕緣性等。其次是顯微組織，包括分布、晶粒大小、形狀、氣孔大小和分布、雜質、缺陷等。
普通陶瓷
普通陶瓷是用粘土、長石、石英為原料， 經配製、燒結製成。這類陶瓷質地堅硬、不會氧化生銹、耐腐蝕、不導電、能耐一定高溫、加工成型性好、成本低，但強度較低。一般最高使用溫度不超過1200攝氏度，這類陶瓷產量大，種類多，廣泛用於電氣、化工等行業。
氧化鋁陶瓷
氧化鋁陶瓷又稱高鋁陶瓷，主要成分是氧化鋁和氧化硅。它強度大、硬度高、耐腐蝕、絕緣性好，耐熱溫度可達1600攝氏度，但缺點是脆性大，抗震性差，工藝復雜，成本高。氧化鋁陶瓷出色的高溫性能和介電性能，使其適宜製作發動機火花塞；好的耐磨性可保證製作的活塞能夠加工到相當高的精度和粗糙度。
碳化硅陶瓷
碳化硅陶瓷是用碳化硅粉，用粉末冶金法經反應燒結或熱壓燒結工藝製成。碳化硅陶瓷最大特點是高溫強度大、熱穩定性好、耐磨抗蠕變性好。適用於澆注金屬用的喉嘴、熱電偶套管、燃氣輪機的葉片、軸承等零件。同時由於它的熱傳導能力高，還適用於高溫條件下的熱交換器材料，也可用於製作各種泵的密封圈。
氮化硅陶瓷
氮化硅陶瓷原料豐富、加工性好，可以用低成本生產出各種尺寸精確的部件，特別是形狀復雜的部件，成品率比其他陶瓷材料高。氮化硅陶瓷抗溫度急變性好，硬度高，其硬度僅次於金剛石、氮化硼等物質，用氮化硅陶瓷材料製造發動機，由於工作溫度提高到1370攝氏度，發動機效率可提高30%。同時由於溫度提高，可使燃料充分燃燒，排出的廢氣中污染成分大幅度下降，不僅降低能耗，並且減少了環境污染。
其他陶瓷材料
陶瓷材料種類繁多，各有特色，可製成各種功能元件。氧化鋰陶瓷為高溫材料，滑石陶瓷為高頻絕緣材料，氧化釷陶瓷為介電材料，鈦酸鋇陶瓷為光電材料，硼化物、氮化物、硅化物等金屬陶瓷為超高溫材料。鐵氧體陶瓷為永久磁鐵、記憶磁鐵、磁頭等材料，稀土鈷瓷為存貯器材料，半導體瓷為亞敏元件、太陽電池等材料

B. 什麼是先進陶瓷

在原料、工藝方面有別於傳統陶瓷，通常採用高純、超細原料，通過組成和結構設計並採用精確的化學計量和新型制備技術製成性能優異的陶瓷材料。

陶瓷分為四種類別：材料科學技術（一級學科），無機非金屬材料（二級學科），陶瓷（三級學科），先進陶瓷（四級學科）。

新興行業的發展對材料提出了更高的要求，先進陶瓷作為新材料的一個重要組成部分，其在國民經濟中發揮著越來越重要的作用。

一、先進陶瓷簡介

陶瓷在人類生活和社會建設中是不可缺少的材料，它和金屬材料、高分子材料並列為當代「三大固體材料」。按原料將陶瓷分為傳統陶瓷和先進陶瓷。

1、傳統陶瓷以天然礦物為原料，主要是天然硅酸鹽礦物。

2、先進陶瓷是採用高純度、超細人工合成或精選的無機化合物為原料，具有精確的化學組成、精密的製造加工技術和結構設計，並具有優異特性的陶瓷。

• 先進陶瓷的生產主要分為：粉體制備、坯體成型、坯體燒結、精加工。

• 陶瓷粉體的制備技術：固相反應法、液相反應法、氣相反應法。

• 先進陶瓷的成型技術：干法壓製成型、塑性成型、漿料成型、固體無模成型。

• 先進陶瓷的燒結技術：常壓燒結、無壓燒結、熱等靜壓燒結、氣氛燒結、真空燒結以及熱壓燒結。

二、先進陶瓷分類

1、 按化學成分分為：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷。

2、 按性能和用途分為：功結構陶瓷和功能陶瓷。

A 結構陶瓷

結構陶瓷的定義：以強度、剛性、韌性、耐磨性、硬度、疲勞強度等力學性能為特徵的材料。

結構陶瓷的種類：高溫高強陶瓷、模具陶瓷、耐磨陶瓷、特種耐火陶瓷等。

結構陶瓷的用途：發動機、熱交換器、密封件、切削刀具、防彈裝甲等。

結構陶瓷的特性：優良的力學性能，熱學性能、化學能。

B 功能陶瓷

功能陶瓷的定義：以聲、光、電、磁、熱等物理性能為特徵。

功能陶瓷的種類：電子陶瓷、敏感陶瓷、生物陶瓷、超導陶瓷等。

功能陶瓷的用途：微電子、信息、自動控制和智能機械、生物功能。

功能陶瓷的特性：具備特殊性能並行使特殊功能。

三、國外先進陶瓷發展

鑒於先進陶瓷在工業發展中的特殊地位，歐美日等發達國家均投入巨資制訂研究計劃來促進其發展。目前世界先進陶瓷發展處於領先地位的有美國、日本、歐盟、俄羅斯等。

美國

發展重點：高溫結構陶瓷

（1）資助納米陶瓷塗層、生物醫學陶瓷和光電陶瓷的研究、產業化。

（2）在航空航天、核能等領域的應用處於領先地位。

（3）2000年，實施為期20年的美國先進陶瓷發展計劃，到2020年，先進陶瓷成為一種經濟適用的首選材料，應用於節能環保、新一代信息技術、生物醫葯、高端裝備製造、新能源和新能源汽車等戰略性新興產業中。

日本

發展重點：功能陶瓷

（1）在泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、陶瓷部件、高性能陶瓷電池、陶瓷發動機等研發上處於領先地位。

（2）佔世界先進陶瓷約一半的市場份額。

（3）在先進陶瓷材料的制備、產業化、民用領域方面占據領先地位。

（4）近年來，日本將先進陶瓷作為戰略性產業，將先進陶瓷看作是決定未來國際竟爭力的高科技產業，不斷加大投資力度。

歐盟

發展重點：功能陶瓷、高溫結構陶瓷

（1）在部分細分應用領域和機械裝備領域處於領先地位。

（2）目前研究的重點為發電設備中應用的新型材料技術，如陶瓷活塞蓋、排氣管里襯、渦輪增壓轉子及燃氣輪轉子等。

俄羅斯、烏克蘭

（1）俄羅斯、烏克蘭在結構陶瓷和陶瓷基復合材料方面實力雄厚。

（2）在結構陶瓷和陶瓷基復合材料方面，不但在實驗室研製成功，而且已開發成有明確應用目的的製品，相當一 部分已投入商業生產。

四、國內先進陶瓷發展

• 20世紀50年代開始先進陶瓷的研究。

• 70年代後重視先進陶瓷材料研究，取得一系列創意性成果：研製出纖維補強復相陶瓷。

• 在納米陶瓷粉體的制備與團聚方面的研究，以及納米陶瓷固相燒結理論等方面均有國際一流的創新成果。

• 1995年後進入高速發展時期，2015年總產值超450億元，其中70%來自功能陶瓷。

如丁鼎陶瓷等等企業在先進陶瓷行業中占據主流地位，其業務涵蓋陶瓷劈刀、5G介質濾波器、陶瓷噴嘴、氧化鋯、氧化鋁、鎢合金等材料系統，適用於5G基站、工業零配件、核心配件、精密結構件、手錶表環、飾品、霧化芯、轉軸、陶瓷散件、套管、針規、紡織工業結構件等諸多領域。大型企業如微軟、華為、蘋果、中國移動等都成為了丁鼎陶瓷的合作夥伴，可謂用途廣泛。陶瓷因其質地溫潤圓滑、硬度大、可塑性強、絕緣、可配磁性等等特質，成為工業精密結構件的重要選擇。

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近幾年，我國對於先進陶瓷的研究也是不斷地注入財力和物力，但是其總體水平和發達國家，尤其是美日歐等還存在著一定的差距。主要表現在：技術及新產品工程轉化極度匱乏；高端粉體制備及分散技術遠遠落後；製造裝備加工技術落後。

根據世界先進陶瓷發展趨勢和應用領域的發展情況，預計未來幾年高端陶瓷粉體、電子陶瓷、生物陶瓷、節能環保、新能源領域用陶瓷和航空航天用陶瓷等幾個方向發展增速較快。

國內在研發與產能和良品率均達到一定級別的企業可謂鳳毛麟角，極高的行業門檻和工藝追求，確保了該行業精英企業的絕對優勢，在工藝與技術越來越精良的情況下，隨著技術的不斷堆磊，國內多數大型企業采購訂單如今傾向於國內化，這也是進一步刺激國內市場經濟，助推國內陶瓷產業企業追求甚至超越國外陶瓷先進企業的水平，為國家振興與經濟發展提供了巨大的推力，是我國大型企業應有的價值典範標桿。

以丁鼎陶瓷打頭的國內先進陶瓷製造者們，作為此次5G基站興建行業濾波器的製造商，以及行業先進陶瓷的生產研發機構，既是社會的生產建設者，也是振興中華的首批重要工業擔當。

C. 新能源汽車需要哪種稀土

新能源汽車需要稀土釹、鑭、鈰、氧化鐠、銣等。稀土永磁電機是新能源汽車區別於傳統汽車中的三大重要部件之一，也是新能源汽車動力源。以特斯拉為首的新能源汽車所採用的「永磁技術」，對釹的依賴就像人類離不開氧氣一般。

而新能源汽車電池以稀土中的鑭、鈰等元素作為電極材料的主要成分，具有安全性高、抗衰減、耐低溫、可充電時間快。

稀土在新能源汽車的應用：

一、稀土永磁電動機

稀土永磁電機是70年代初期出現的一種新型永磁電機，其工作原理與電勵磁同步電機相同，區別在於前者是以永磁體替代勵磁繞組進行勵磁。

與傳統的電勵磁電機相比，稀土永磁電機具有結構簡單，運行可靠，體積小，質量輕，損耗小，效率高等顯著優勢，而且該電機的形狀和尺寸可以靈活設計，這使得它在新能源汽車領域中深受高度重視。

稀土永磁電機在汽車中主要是將動力蓄電池的電能轉化為機械能，驅動發動機飛輪旋轉實現發動機的起動。

二、稀土動力電池

稀土元素不僅僅是能參與目前主流鋰電池電極材料的制備，還能很好地作為鉛酸蓄電池或鎳氫電池的正極制備原材料。

1、鋰電池：由於稀土元素的加入，材料的結構穩定性得到了較大的保障，同時活性鋰離子遷移的三維通道也得到了一定的擴充，這使所制備的鋰離子電池有了更高的充電穩定性和電化學循環可逆性，以及更長的循環壽命。

2、鉛酸電池：就國內的研究表明，稀土的加入有利於提高電極板鉛基合金的抗拉強度、硬度、耐腐蝕性能和析氧過電位，活性組分中添加稀土可減少正極氧氣析出量，提高正極活性物質的利用率，從而改善蓄電池的性能和使用壽命。

3、鎳氫電池：鎳氫電池具有高比容量、大電流、好充放電性能、無公害等優點，因而被稱為「綠色電池」，並在汽車、電子等領域上得到廣泛應用。為了使鎳氫電池在保持優良高速放電特徵的同時抑制其壽命的衰減，日本專利JP2004127549介紹電池負極可由稀土-鎂-鎳基儲氫合金組成。

三、三元催化器中的催化劑

並不是所有的新能源汽車都能夠實現零排放，比如混合動力汽車和增程序電動汽車，它們在使用過程中會釋放一定量的有毒物質。

為了減少其汽車尾氣的排放量，部分車輛在出廠時都會被強制要求安裝三元催化器，其會在高溫汽車尾氣通過時，通過內置的凈化劑增強圍棋中的CO、HC、NOx三種氣體的活性，促使它們完成發生氧化還原反應，生成無害氣體，利於環保。

而三元催化器的主要構成成分正是稀土元素，稀土在這其中起到的關鍵作用就是儲存材料，替代部分主催化劑以及作為催化助劑等。尾氣凈化催化劑所用的稀土主要是以氧化鈰、氧化鐠和氧化鑭的混合物為主，而這些物質元素都是中國稀土礦中所富含的。

四、氧感測器中的陶瓷材料

稀土元素由於電子結構較為特殊，而具有獨特的儲氧功能，常被用於電子燃油噴射系統氧感測器中的陶瓷材料的制備，使之催化效果更佳。電子燃油噴射系統是汽油發動機取消化油器而採用的一種先進的噴油裝置，主要由空氣系統、燃料系統和控制系統三大部分組成。

此次之外，稀土元素還在齒輪、輪胎、車身鋼材等部分都有著廣泛應。可以說，稀土是新能源汽車領域必不可少的元素。

D. 陶瓷纖維在電動汽車是怎麼應用的

可以用作隔熱保溫防火。北京費普福

E. 綠色節能汽車製造技術的具體應用有哪些

一、汽車製造過程綠色化改造中的應用

在汽車製造工藝改造過程中，綠色汽車製造技術的應用主要是對現有汽油機渦輪增壓直噴方式進行改造。汽車設計師和製造商可以在保證汽車動力效果不變的同時，在汽油發動機上增加渦輪增壓直噴功能，從而盡可能減少二氧化碳排放，實現汽油能源的高效利用。在這個階段，一些汽車公司利用這個過程對他們的汽車進行綠色改造。與普通工藝製造的汽車相比，渦輪增壓直噴汽油機可節省約20%的油耗，二氧化碳排放量僅為普通工藝製造汽車的30%左右。

四、汽車零部件材料節能製造技術

節能綠色製造技術也可以應用於汽車零部件的製造，主要是基於汽車功能的結構特性的優化和改進。汽車製造中使用的大多數主流發動機，如絕熱發動機和氣體發動機。此外，還有由高強度合金材料製成的渦輪增壓發動機。這些發動機的運行效果比較理想，但啟動時溫度只能達到800℃左右，功能效果不明顯。因此，可以優化發動機重要結構部件的製造材料。採用陶瓷材料作為製造材料，可以有效提高發動機的熱效率，使燃燒溫度達到800°c以上，這樣既能發揮起動機的功能特性，又不會損壞發動機。

F. 功能材料在現代汽車上有哪些方面的應用

輪胎：橡膠。座椅：聚氨酯皮革。保險杠：ABS合金。汽車塗料：各種高分子樹脂。比質子交換膜燃料電池有更高的轉換效率和節能效果，可減少二氧化碳排放50%，不產生NOx，已成為發達國家重點研究開發的新能源技術。

主要優勢：

基於現代社會對環保與安全的要求越來越高，世界汽車工業發達國家迅速開展了非石棉摩擦材料的研究開發，相繼推出了非石棉的半金屬型摩擦材料、燒結金屬型摩擦材料、代用纖維增強或聚合物粘接摩擦材料、復合纖維摩擦材料、陶瓷纖維摩擦材料等，它們的共同特點是：

1)均沒有石棉成分，而是採用代用纖維或聚合物作為增強材料；

2)增加了金屬成分，以提高其使用濕度及壽命；

G. 陶瓷被我們用於哪些方面

由於陶瓷具有質硬、耐磨損、電絕緣、耐酸鹼腐蝕、耐火、對液體和氣體無滲透性、化學穩定性好等特性，在建築上被廣泛用於地磚、牆磚、排水管、衛生潔具等；在化工領域，陶瓷被用於製造各種容器、管道、閥門、液體泵、坩堝、蒸發皿、燃燒舟、研缽、反應釜和各種高溫工業窯爐的耐火材料；在電力方面，用於製造高低壓輸電線路上的絕緣子、電機用套管、絕緣支柱、低壓電器和照明用具等。

近年來，陶瓷的應用范圍更進一步拓展到光學、電子計算機、通信、航空航天、核能、機械、新能源、激光、生物醫葯等尖端科技領域，出現了許多新的陶瓷製造工藝和品種，已形成一個巨大的高新技術產業。這些新型陶瓷材料統稱為特種陶瓷或先進技術陶瓷，一般分為結構陶瓷、功能陶瓷和陶瓷基復合材料三類。

氮化硅、碳化硅、碳化硼、二硼化鈦等超硬質結構陶瓷具有高強度、高硬度、耐磨損、重量輕等性能，可用來製造人造金剛石、地質鑽頭、機床高速和精密切削刀具、模具、磨料和磨具、軸承、軸瓦、汽車發動機活塞、水輪機葉片和坦克裝甲等。

氧化硅陶瓷能耐1728℃高溫，氧化鋁陶瓷能耐2050℃，氧化鋯陶瓷能耐2690℃，氧化鎂陶瓷能耐3105℃。這些高溫結構陶瓷可製造飛機噴氣發動機和火箭發動機噴嘴、燃燒室內襯、燃氣輪機葉片、紅外光源、高溫感測器探頭、磁流體發電通道材料和電極等。

H. 壓電陶瓷在汽車領域應用

淺談壓電陶瓷在汽車中的應用楊群保 當你在點燃煤氣灶或熱水器時，就有一種壓電陶瓷已悄悄地為你服 務了一次。生產廠家在這類壓電點火 裝置內，藏著一塊壓電陶瓷，當用戶按下點火裝置的 彈簧時，傳動裝置就把壓力施加在壓電陶瓷上，使它 產生很高的電壓，進而將電能引向燃氣的出口放電， 於是，燃氣就被電火花點燃了。壓電陶瓷的這種功能就叫做壓電效應。反之 施加電壓，則產生機械應力，稱為逆壓電效應。 剎車片在汽車低速度行駛過程中接觸轉子會產生振動，有時表現為刺耳 的噪音。這種噪音不會影響剎車的性能，但卻會導致不必要的替換剎車片和 加裝用於消除噪音的墊片、消音材料和其他部件。若在汽車的制動器活塞里 安裝一種簡單的壓電陶瓷致動器，向內部制動杉塊的支撐板施加「抖動」頻率， 有效抑制產生尖利噪音的振動，從而能在溫度濕度變化和剎車系統正常磨損 的情況下發揮作用。 由於不需要安裝探測器或邏輯系統以確定適當的控制頻 率，這種裝置在結構上要簡單得多，需要的元件也比較少。 壓電陶瓷也可用作汽車的壓電陶瓷爆震感測器、超聲波感測器、加速度 感測器等類別。壓電陶瓷爆震感測器由壓電陶瓷振子、金屬片、密封墊、金 屬外殼等構成。壓電振子產生的電荷與發動機氣缸發生的振動成正比，所產 生的電壓經屏蔽線進入電控單元，由此檢測出 7kHz 左右振動所產生的電壓， 電控單元根據這一電壓的大小判斷爆震強度，及時修正或響應推遲點火提前 消除爆震，使發動機在接近爆震、熱效率最高、燃料消耗量最少的點火時刻 工作，實現無爆震工作狀態，保證發動機以最大可能的功率與經濟指標運轉。 超聲波感測器用作汽車倒車防撞報警器裝置，也 被稱為超聲波倒車雷達或倒車聲納系統，尤其適用於 加長型裝載汽車、載重大貨車、礦山汽車等大型車輛。 超聲波感測器通常由鋁合金外殼、壓電陶瓷換能器、 吸聲材料、引線電極所構成，具有水平方向特性寬， 而垂直方向受到限制的方向性，原理上利用鋯鈦酸鉛 PZT 壓電陶瓷在電能與機械能之間相互轉換的正、逆壓電效應，既在壓電陶 瓷加一電信號，便產生機械振動而發射超聲波，當超聲波在空氣傳播途中碰 到障礙物立即被反射回來，作用於它的陶瓷時，則會有電信號輸出，通過數 據處理時間差測距，計算顯示車與障礙物的距離及危險相撞時報警，可准確 無誤地探測汽車尾部及駕車者視角盲區的微小障礙物，實用性相當強。為獲 得高的發射效率和接受靈敏度，發射接收全並在一起的超聲波感測器是目前 市場上的主流產品，具有很高的發射效率、接收靈敏度及尖銳的指向性。超 聲波有一定的探測角度和范圍，可覆蓋汽車後部整個區域。用於汽車電控懸 架系統直接計測車身底盤與路面距離的超聲波感測器正在研製之中。超聲波 感測器還被用於空氣流量計，檢測發動機進氣量大小。 壓電陶瓷加速度計感測器可用於汽車安全 氣囊系統，利用碰撞慣性形成的慣性力會在壓電 陶瓷體內產生剪切力作用，由此發生與加速度成 正比的電荷及電壓，高精度高可靠。將兩枚壓電 陶瓷片通過內部的共同電極串聯粘結起來，形成 二級結構，安裝在運動方向上並形成懸臂梁，並 在外圍電路厚度集成製作在一個外殼內，檢測汽 車瞬間的低速或高速碰撞強度，轉換成電信號輸 出，滿足診斷控制多種演算法要求，確保碰撞強度大時，安全氣囊准確及時開 啟，提高汽車安全性能。

I. 功能陶瓷材料在汽車中的主要應用

工業陶瓷在汽車領域中應用的最多的是氧化鋯和氧化鋁陶瓷，主要耐磨，耐高溫，絕緣，硬度高及重量輕等優優質性能被廣泛應用於汽車的打火芯，軸芯軸套及隔熱墊片等等。