中國粉體網(wǎng)訊  近日，據(jù)國家知識產(chǎn)權局公告，比亞迪股份有限公司申請一項名為“一種氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料及其制備方法、電子設備”的發(fā)明專利，公開號CN117185807A。

比亞迪劍指何方？

據(jù)上述專利摘要顯示，本申請?zhí)峁┝艘环N氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料及其制備方法、以及含有該陶瓷材料的電子設備。所述氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料相對于現(xiàn)有技術的氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料強度較高，能滿足移動智能設備的后蓋對于材料的強度要求。

看來，比亞迪盯上的是陶瓷背板。

目前，隨著5G時代的到來，移動智能設備的后蓋材料也提出了新的要求，尤其是在材料的信號通過性能方面有更高的要求，而傳統(tǒng)的金屬材料會產(chǎn)生電磁屏蔽效應，不能滿足使用要求。氧化鋯陶瓷材料由于具有優(yōu)異的力學性能，溫潤的手感，以及優(yōu)異的信號穿透性能，在滿足5G信號傳輸及無線充電等功能方面?zhèn)涫芷诖��?/p>

采用陶瓷材質(zhì)背板的小米13Pro

但是，在前幾年推廣過程中，出現(xiàn)了一些阻力導致陶瓷背板叫好不叫座，例如價格昂貴，這主要是由其復雜繁瑣、高成本的生產(chǎn)工藝（需要經(jīng)歷約16道工序，其中熱壓燒結(jié)、拋光等程序生產(chǎn)成本高）以及低良品率導致的；再例如陶瓷“易碎”的特性始終讓普通消費者心有顧慮，光潔的陶瓷表面的耐臟性較差，無線充電功率限制等。

而目前，情況似乎正向好的方向轉(zhuǎn)變。

首先，隨著技術的進步，納米陶瓷粉料、成型燒結(jié)、特別是后續(xù)的精密加工的成本都顯著下降；良率低的問題也正得到解決，良率由最初的30%左右現(xiàn)已提升到70%以上。

此外，工信部在2023年印發(fā)了《無線充電（電力傳輸）設備無線電管理暫行規(guī)定》，其中規(guī)定：移動、便攜式無線充電設備的工作頻率范圍為100-148.5kHz、6765-6795kHz、13553-13567kHz頻段，且額定傳輸功率不超過80W，這就意味著包括智能手機、移動電源、家用無線充電器、車載無線充電器在內(nèi)的這些產(chǎn)品，無線充電功率放開到80W，比起之前快了不少。陶瓷背板作為實現(xiàn)電子產(chǎn)品無線充電的關鍵部件，有望再次走入大家的視野。

在氧化鋯領域，比亞迪已是“老司機”

比亞迪電子（國際）有限公司是比亞迪股份有限公司的子公司，1995年成立于深圳，原為比亞迪股份有限公司的手機零部件及模組部門。

比亞迪電子按照終端領域劃分為消費電子、汽車、智能產(chǎn)品三大業(yè)務模塊，具體涉及智能手機、電腦、平板、戶內(nèi)儲能、無人機等智能產(chǎn)品、汽車智能系統(tǒng)、醫(yī)療健康產(chǎn)品。公司傳統(tǒng)優(yōu)勢的智能手機業(yè)務主要為華為、小米、三星、榮耀、OPPO、vivo、摩托羅拉等海內(nèi)外品牌方提供手機零部件及整機組裝，核心產(chǎn)品包括金屬中框、玻璃后蓋、整機組裝�？梢婋娮赢a(chǎn)品所涉及的背板、零部件等是其主營業(yè)務之一，其研發(fā)氧化鋯的最終目的還是服務于自己在這方面的業(yè)務。

比亞迪電子氧化鋯產(chǎn)品及技術

在陶瓷方面，比亞迪電子一直致力于功能性陶瓷和精密結(jié)構(gòu)陶瓷的研發(fā)及生產(chǎn)。在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)陶瓷基礎上，比亞迪自主研發(fā)的增韌陶瓷，滿足了市場對大尺寸外觀結(jié)構(gòu)陶瓷的需求。比亞迪擁有從陶瓷粉造粒、毛坯成型、燒結(jié)，精密外形尺寸加工、拋光、后處理等完整的材料及制造技術，通過in-house完整的制程驗證，不斷改良陶瓷材料配方，將為大尺寸結(jié)構(gòu)陶瓷，尤其是3D結(jié)構(gòu)陶瓷的大規(guī)模市場應用，掃平材料及工藝壁壘。

目前，其研發(fā)了提高氧化鋯韌性、提升其抗摔能力的方法，并在此方法上開發(fā)出了顏色各異、靚麗外觀的超韌氧化鋯陶瓷。該材料已經(jīng)應用于手機蓋板、智能穿戴設備等產(chǎn)品。

延伸閱讀：氧化釔穩(wěn)定氧化鋯是什么材料？

在熱力學上，純ZrO₂有三種不同的晶型：單斜氧化鋯（m-ZrO₂）、四方氧化鋯（t-ZrO₂）、立方氧化鋯（c-ZrO₂），它們分別穩(wěn)定存在于低溫、中溫、高溫區(qū)，其中t-ZrO₂、c-ZrO₂是無法在室溫下存在。

ZrO₂的相變伴隨著較大的溫度滯回體積變化，因此，任何純ZrO₂制成的部件在燒結(jié)完成冷卻過程中都會發(fā)生崩解，這增加了部件發(fā)生災難性失效的幾率，從而限制了其應用。此外，由于ZrO₂具有較差的導電率，使用傳統(tǒng)放電機制（EDM）加工ZrO₂也帶來了一些問題。為避免體積效應的出現(xiàn)，就需要阻止氧化鋯在溫度變化的過程中發(fā)生相變反應，經(jīng)過前人不懈的努力，最終尋找到了室溫溫度下四方氧化鋯的方法——離子摻雜穩(wěn)定氧化鋯。

穩(wěn)定劑主要為稀土氧化物（Y₂O₃、CeO₂等）及堿土金屬氧化物（CaO、MgO等）。其中，氧化釔是最重要、最常用的穩(wěn)定劑，由其穩(wěn)定的氧化鋯被稱為氧化釔穩(wěn)定氧化鋯，除應用于電子產(chǎn)品的背板、蓋板外，在以下領域也有極其重要的應用。

生物材料

與其他傳統(tǒng)修復材料相比，釔穩(wěn)定氧化鋯具有能與金屬相媲美的機械性能，可完全承受后牙的咀嚼力，材質(zhì)、顏色與周圍自然牙齒組織接近，對X光射線無阻射作用，臨床不必擔心與磁場有關的檢查，且組織相容性良好，因此在義齒及人工關節(jié)等生物醫(yī)療方面?zhèn)涫荜P注。

特種機械零部件

陶瓷材料的脆性限制了其應用發(fā)展，納米陶瓷是解決陶瓷脆性一種非常重要的途徑。實驗證明，可以利用ZrO₂四方相相變?yōu)閱涡毕喈a(chǎn)生顯微裂痕和殘余應力對陶瓷進行增韌。因此，以釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷為代表的陶瓷材料在軸承、軸套、閥球、殼體等機械領域有廣泛應用。

固體氧化物燃料電池

固體氧化物燃料電池（SolidOxideFuelCell，簡稱SOFC）屬于第三代燃料電池，是一種在中高溫下直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學能高效、環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化成電能的全固態(tài)化學發(fā)電裝置，被普遍認為是在未來會得到廣泛普及應用的一種燃料電池。

目前認為，SOFC系統(tǒng)中有2個構(gòu)件，即陽極和電解質(zhì)都會涉及釔穩(wěn)定氧化鋯材料。

熱障涂層（TBC）

以燃氣渦輪機葉片為例，作為普通用途的燃氣渦輪機葉片的使用溫度在960～1100℃；軍用飛機中的燃氣輪機燃氣溫度高達1600℃；至于商用飛機的燃氣輪機燃氣溫度也高達1500℃。然而用于生產(chǎn)渦輪葉片的鎳基超強耐熱合金的最高工作溫度只有1100℃。隨著燃氣輪機燃氣溫度的提高，相對于開發(fā)新型高溫耐熱合金材料來講，致力于燃氣輪機渦輪葉片保護成本要低得多。應用于燃氣輪機的渦輪葉片表面，以起到隔熱作用來提高燃氣輪機使用溫度，進而提高燃氣輪機效率，并延長渦輪葉片的使用壽命是熱障涂層的最重要應用之一。

熱障涂層示意圖

經(jīng)過多年的研究發(fā)現(xiàn)，以6%～8%Y₂O₃部分穩(wěn)定的ZrO₂（6%～8%YSZ）熱循環(huán)壽命最長，而且有更好的抵抗Na₂SO₄和V₂O₅腐蝕的能力，成為目前陶瓷層材料的最佳選擇。

光纖連接器陶瓷插芯

氧化釔穩(wěn)定氧化鋯因其優(yōu)異的力學性能、化學穩(wěn)定性和極高的精密度等，可以用來制備光纖連接器的稀土結(jié)構(gòu)陶瓷光纖插芯（精密針）和套筒，是光纖網(wǎng)絡中應用面最廣并且需求量最大的光纖無源器，是信息網(wǎng)絡基礎設施建設的重要組成部分。

此外，釔穩(wěn)定氧化鋯在特殊刀具、耐火材料、三元鋰電池正極材料摻雜等方面也有重要應用。尤其是在三元鋰電池正極材料中的應用，與生物材料被認為是當下最受關注的兩大方向。

參考來源：

[1]國家知識產(chǎn)權局專利局

[2]中國粉體網(wǎng)

[3]粉體大數(shù)據(jù)研究

[4]比亞迪電子官網(wǎng)

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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