www.188betkr.com 讯全球汽车工业正经历电动化、智能化与轻量化的深刻变革，传统材料在极端工况下已难以满足现代汽车性能要求。陶瓷材料因其独特的物理化学特性，正逐步成为汽车工业不可或缺的关键材料。
新能源汽车的陶瓷科技革命
电池储能领域
电池系统作为新能源汽车的“心脏”，其安全性与性能对整车至关重要。陶瓷隔膜能有效防止锂离子电池在高温环境下发生内部短路，维持电池系统的结构完整性。随着电池能量密度不断提升，传统聚合物隔膜已难以满足高安全性要求，α-氧化铝、勃姆石等陶瓷材料因其低热导率、高温稳定性以及优异的离子通透性成为理想的隔膜材料。目前，随着制备工艺日益成熟以及市场对勃姆石的日益认可，勃姆石在无机涂覆材料应用中的占比逐渐提升，氧化铝的市场空间正在被逐渐压缩。此外，含陶瓷涂层的复合隔膜可显著提高电池的耐热温度，改善了电池的安全性能。
陶瓷隔膜的材料类型
在固态电池技术路线中，陶瓷电解质更成为突破性技术的关键材料，LLZO、LATP 等陶瓷材料可同时实现高离子导电率以及机械稳定性，有效解决了锂枝晶穿刺问题。
QuantumScape的固态电池陶瓷隔膜
电驱动系统
电驱动系统是新能源汽车的动力核心，陶瓷材料在此领域的应用正推动电机效率以及可靠性迈向新高度。电机部件中的陶瓷材料应用体现在多个关键环节：
陶瓷轴承。在电驱时代下，陶瓷轴承取代钢球轴承已是一种趋势。新能源汽车的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，氮化硅陶瓷轴承中的球在轴承组件内产生更少的摩擦、更少的热量，尤其是氮化硅是天然的电绝缘体，可减少轴承放电产生的电腐蚀，避免出现缩短轴承和润滑剂的使用寿命，最终导致轴承失效的现象发生，非常适合应用于电动汽车等领域。
如特斯拉采用的电机中输出轴是用陶瓷轴承，采用NSK设计的混合陶瓷轴承，轴承滚珠采用50个氮化硅球组成；国内小鹏P7、G9、蔚来ET7等车型均采用氮化硅陶瓷球绝缘轴承。
磁性陶瓷。在电机定子以及转子上，磁性陶瓷材料的应用显著提升了电机的磁电性能。高性能铁氧体，稀土永磁材料的陶瓷化处理，增强了其抗退磁能力以及温度稳定性，使电机在高温工况下仍能保持稳定输出。
陶瓷基板。在新能源汽车的核心电机驱动中，采用SiC MOSFET器件比传统Si IGBT带来5%～10%续航提升，未来将会逐步取代Si IGBT。但SiC MOSFET芯片面积小，对散热要求高，氮化硅陶瓷基板具备优异的散热能力和高可靠性，几乎成为SiC MOSFET在新能源汽车领域主驱应用的必选项。
智能驾驶系统
智能驾驶技术对传感器的精度、稳定性以及环境适应性提出了极高要求，陶瓷材料在此领域展现出独特价值。
光学透明陶瓷。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。其中氧化铝、氧化镁锌(MgAl2O4)、氧化钇(Y2O3)等透明陶瓷材料可在宽广的温度范围内保持稳定的光学通透性，确保智能驾驶系统在各种气候条件下的可靠运行。
压电陶瓷。随着汽车电子化和自动化程度越来越高，汽车对传感器的依赖性也越大，一辆普通的家用轿车上的传感器数量可多达200余只。仅就压电陶瓷型传感器来说，常见的有压电陶瓷爆震传感器、超声波传感器、加速度传感器等。
MLCC。随着汽车“新四化”的发展，汽车上将配置更多更先进的电气与电子电路，对MLCC的技术要求也会更高。车载MLCC有很多细分应用，如ADAS（激光雷达、摄像头、毫米波雷达）、HUD、车载充电机、智能座舱等，需要更多样的MLCC。车载MLCC与自动驾驶功能和联网相关的部分要使用车载品质的小型、大容量产品，根据联网、自动驾驶功能等的应用程序的不同，对MLCC的规格和技术要求也各不相同。
来源：微容科技
汽车陶瓷材料的蓝海探索
汽车陶瓷材料正向更广阔的应用领域拓展，开辟了技术创新的“蓝海”空间。
固态电池陶瓷电解质
固态电池陶瓷电解质是当前研究热点，作为下一代高能量密度、高安全性电池的核心材料，固态陶瓷电解质能有效解决传统锂离子电池的安全隐患及能量密度瓶颈。陶瓷基固态电解质具有一些有益的固有特性，如不可燃性、较大的机械强度、较宽的电化学稳定性窗口等，它们在安全性和使用寿命等方面具有无可比拟的优势，是目前国内外固态电解质研究的重要方向之一。
氧化锆在高温环境下能够保持稳定的物理和化学性质，还具有较低的热膨胀系数和良好的电绝缘性能，这使得它成为LLZO固态电解质的首选原材料之一。目前，国内许多固态电解质相关企业，例如清陶能源、蓝固新能源、山东创鲁、天目先导、合源锂创等均对LLZO固态电解质有所涉及。三祥新材、东方锆业等锆材料领域的企业，也在积极关注并持续跟进氧化物固态电池的研究进展，并向部分客户、科研团队提供了样品，为固态电池的研发提供帮助，以推动锆基固态电池技术的应用和发展。
功能梯度陶瓷材料
功能梯度陶瓷（FGC）作为一种以陶瓷为组成材料的功能梯度材料，它能够结合不同陶瓷的特殊性能，如耐高温、耐磨性和生物相容性等，该技术突破了传统单一组分陶瓷的性能限制，通过在材料内部设计成分或结构的渐变分布，实现了力学性能与功能性能的协同优化，特别适合汽车制动系统及传动系统部件。
碳陶（C/C-SiC）复合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。此外，碳陶刹车具有轻量化、耐磨损等特点，不但延长了刹车盘的使用寿命，并且避免了因负载而产生的所有问题。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。
智能陶瓷材料
智能陶瓷材料（ICM）是一类能够感知外部刺激，并且能够改变形态、导电性和磁性的新型功能陶瓷材料。目前智能陶瓷材料研究主要集中在压电陶瓷、电致变色陶瓷、磁敏陶瓷和铁电陶瓷四大类型。在汽车工业中，智能陶瓷材料被广泛应用于涡轮增压器、氧传感器、发动机零部件、刹车系统和汽车灯等耐高温部件。
比如磁敏陶瓷材料可通过磁场调节其流变特性，被广泛应用于阻尼和振动控制系统。比如采铁氧体陶瓷制备磁敏陶瓷复合材料，已广泛应用于超声波发生器、磁致伸缩执行器、机械扭矩传感器等方面。磁敏执行器常用于汽车悬挂系统、航空航天设备和精密仪器等领域。
纳米结构陶瓷
纳米结构陶瓷借助先进制备技术，实现了纳米尺度的微观结构控制，大幅提升了材料性能，为汽车高性能陶瓷部件的开发提供了新方向。
例如热喷涂纳米结构陶瓷涂层具有十分优异的强韧性能、耐磨抗蚀性能和抗热震性能，可应用于汽车的各种机械零部件。诸如活塞、活塞环、汽缸体、阀杆、液压支柱、轴瓦、销子、凸轮、凸杆、涡轮机部件等。
小结
陶瓷材料在汽车工业中展现出强大的应用潜力，从电子控制系统的陶瓷基板与继电器，到机械系统的陶瓷轴承与碳陶制动盘，再到新能源系统的锂电池陶瓷隔膜与智能驾驶系统的透明陶瓷部件，均发挥着不可替代的作用。
来源：
CERADIR先进陶瓷在线：陶瓷隔膜：固态电池安全“护城河”的筑造者
傅小龙等：智能陶瓷材料研究现状及其应用前景
杨涵：陶瓷材料在汽车工业中的运用分析
胡赫等：陶瓷材料在汽车工业中的应用探究
材料人、粉体网
（www.188betkr.com 编辑整理/空青）
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