第二章 无机非金属材料

无机非金属材料是指除金属材料和有机高分子材料以外的所有材料。主要由某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物，以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成。21世纪以来，国外在无机非金属材料领域的研究，主要集中在建筑陶瓷、工业陶瓷、生物医学陶瓷，以及相关配料配件。日用玻璃、车用玻璃、建筑玻璃和工业玻璃。碳纳米管、石墨烯、富勒烯与石墨炔，以及新型碳结构物质和无定形碳物质。新型建筑材料、环保节能型建筑材料，以及废物利用型建筑材料。光导纤维与电子纤维、碳纤维与碳纳米管纤维，以及其他无机纤维。光子晶体、光源和发光材料，以及其他光学材料。用碲化铅及其近亲研制热电材料，用多铁性合金等开发热电材料。探索铁电材料原理，研制和应用铁电材料。探索半导体材料的性质与用途，推进研制硅半导体、碳基半导体，以及其他半导体材料。研制锂电池材料、燃料电池材料和太阳能电池材料。探索无机化合物晶体，发明人工方法快速制造石化木材碳硅化合物。开发利用人造钻石及钻石材料，同时开发利用其他超硬材料。研究超导材料，开发超导材料，探索研发超导材料的新方法。研制光学超材料、高密度高强度超材料和变色超材料。开发绝缘材料、隔热材料与阻燃材料。研发制氢催化剂、转化二氧化碳的催化剂，以及其他无机化工催化剂。推进涂料、染料与气凝胶的开发。研制防治大气污染、水体污染、固体废弃物污染和辐射污染的材料。研制用于癌症防治的无机材料，并开发生物医用的其他无机材料。

第一节 先进陶瓷

一、建筑陶瓷研制的新进展

1．开发建筑陶瓷材料的新成果

（1）开发出可变形而不断裂的建筑陶瓷。

2007年6月，日本研究人员，开发出一种在外力作用下，变形而不断裂的建筑陶瓷。据悉，这一材料模仿了鲍鱼壳内侧的层状构造。

研究人员利用电子显微镜观测发现，鲍鱼壳内表面的物质厚约500纳米，呈现出层状结构。受到启发的研究人员，把两种陶瓷原料氧化铝和氧化钛加工成厚60纳米到80纳米的薄层，并把经过这种加工的10层氧化铝和10层氧化钛相互交叉层叠，制成一种新的建筑陶瓷材料。在室温下向这种材料施加很强的力，材料表面会向下塌陷，但是并不会断裂。

（2）推出抗菌建筑卫生陶瓷。

2009年5月，建材媒体报道，抗菌陶瓷属一种功能性陶瓷。日前，抗菌建筑卫生陶瓷如瓷砖或卫生洁具，主要有以下几种生产方法：在陶瓷表面喷涂光催化剂化合物或涂敷金属抗菌剂，在釉料中混合抗菌性金属成分，施釉，烧成，使其表面具有抗菌性。

但抗菌性金属如铜、银等，其价格昂贵，在釉料中混合分散时，由于常要求金属成分在釉料表层或内部均需均匀分散，这必然加大金属成分掺量，造成出产费用上升。

在陶瓷表面喷涂金属抗菌剂，不仅不易分布均匀，而且难以适应瓷砖表面的性能，更主要的是，烧成过程中金属或金属氧化物易散失，烧成后还易涤落，往往失去抗菌的有效性。因此，在工艺上存在的这些问题有待解决。

最近，日本伊奈公司的一个研究小组，由于利用金属蒸镀的原因，通过技术创新，推出抗菌建筑卫生陶瓷生产新工艺，有效解决了上述存在的技术问题。

据介绍，这种新工艺，采用的技术方案，是在辊道窑内温度为700℃～1100℃的冷却带部位，高坯体输送辊上方一定间距，由窑侧壁插入，横向设置填充有金属抗菌剂的多孔陶瓷圆棒，通过旋转，使银分有效蒸发，牢固地蒸附在坯表面。生产表明，这种新工艺收效明显，改变了生产抗菌陶瓷，大量掺用金属或金属化合物的现状，在金属成分用量小的条件下，也能生产抗菌成分不易涤落，抗菌性保持优良的建筑卫生陶瓷。据悉，由于这种新工艺属一项创新发明成果，已获发明专利。

2．开发陶瓷墙地砖及瓷片的新成果

（1）开发出具有室内高吸音效果的吸音瓷砖。

2004年8月，日本积水树脂工业公司和滋贺县窑业试验场，共同开发出一种具有高吸音性能的吸音瓷砖。

据悉，此瓷砖采用信乐陶土和火山灰即二氧化硅，加进特殊材料，在1280℃的高温下烧制而成。该产品除了具有吸音、防火等性能外，它的热传导率也很低，而且耐水性也很突出，可用水清洗，维修也很简单。

该瓷砖的施工，采用铺平贴压工艺。其吸音性能在瓷砖背后40毫米处，250赫兹的低频区，吸音率为75%；用贴压法，在800赫兹左右的中高频区，吸音率为80%以上。这样，在室内的音响设计中，房间可获得最适宜的混响效果。

（2）开发新工艺提高陶瓷墙地砖耐磨性花纹图案。

2005年10月，有关媒体报道，为了增强陶瓷地砖外观的立体感和提高其耐磨性，国外开发出一种花纹图案陶瓷墙地砖生产新工艺。

过去，花纹图案墙地砖是在施釉烧成的陶瓷表面转印花纹图案印刷层，再烧结，使花纹图案与釉料层熔合而成，但由此制成的产品缺乏深度和立体感，耐磨性不够。现在推出的新工艺，有针对性地改进了原有工艺，弥补了其不足。

据介绍，采用新工艺生产花纹图案砖，首先在素烧表面涂布含有玻璃熔块的黏结剂，然后用印花薄膜片转印花纹图案层，干燥，烧结，使花纹图案附在素坯上，再在彩烧面施釉，烧结。在该工艺中，黏结剂和印花薄膜片是两种主要材料：黏结剂系水性丙烯酸树脂乳液；印花薄膜片是在聚烯烃、聚氯乙烯聚酯等薄膜上，依次形成丙烯系树脂剥离层，以及用含水烧成颜料的油墨载色剂印刷的花纹图案印刷层构成。

应用表明，由于黏结剂的存在，可充分发挥黏结力的作用，提高花纹图案层与坯体的黏结性，并填塞孔隙，使印花彩烧面平滑。印花烧成后有机成分消失，粘结剂中存在的玻璃融化与坯体熔为一体形成坚固层，同时花纹图案印刷层融附在玻璃熔块层上。施加釉料烧成后，釉料层与玻璃熔块层坚固融合，制成釉料层下浮花纹图案的陶瓷墙地砖。因此，与原有生产工艺相比，该生产工艺制成的陶瓷墙地砖，特别是陶瓷地砖的耐磨性高，花纹立体感强。

（3）推出滚筒印花的瓷片新品。

2005年3月，意大利维多利陶瓷公司，隆重推出最新一代的滚筒印花瓷片产品。该瓷片采用最新最先进的意大利滚筒印花设备，进口釉面原料，经过多重工艺，由陶瓷界最优秀的研制人员精心制造而成。

据介绍，这种产品表面纹理如石材天然细腻，层次丰富，质感强烈，色彩瑰丽神奇；釉面明亮平整，光泽圆润；图案清新雅致，浑然天成；精工的磨边工艺，使产品具有边角规整，尺寸均匀，铺贴无缝的效果。

有关专家说，它是现代科技和意大利艺术的完美结晶。适用于各种高档大型工程铺贴和高档家居装修，是营造现代生活空间的理想选择。

二、工业陶瓷材料研制的新成果

1．制成可用于电子信息工业的新陶瓷

（1）开发出制造电容器的超薄陶瓷。

2009年6月11日，《日经产业新闻》报道，日本京瓷公司一个研究小组，依靠独创的超薄陶瓷制造方法，确立了把电容器的电极厚度削减到普通产品1/3的技术也由此开发出整体厚度只有150微米的超薄叠层陶瓷电容器。

据报道，制作陶瓷电容器，先要将几百张薄膜状的陶瓷层叠起来，做成承担蓄电功能的介电媒质，此后在其两端包裹铜等电极材料。以往的工艺是用溶解有铜粉的铜膏涂抹介电媒质的两端，使铜附着上去，但由于铜膏黏性很高，电极容易像火柴头一样隆起，增加了电极的厚度。如果要使电容器整体变薄，就只能降低介电媒质陶瓷的厚度，而这样电容器的容量就不能得到保证。

京瓷公司研究小组开发的新技术，特点是在陶瓷层制成介电媒质后，对其进行特殊化学处理，随后把整个介电媒质沉入溶解有铜的液体，铜就能沿着陶瓷介电媒质的形状平坦地附着，从而使电极的厚度比以往缩减2/3，成功地把整个电容器的厚度控制在150微米。

（2）首次成功制成室温下的陶瓷超导体。

2014年12月，德国马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所研究员安德烈·卡弗拉里领导，法国、瑞士等国家研究人员参与的一个国际研究小组，在《自然》杂志上发表论文称，他们经过一年的实验，借助短红外激光脉冲，借助短波红外激光脉冲的帮助，首次成功地制成室温下的陶瓷超导体。虽然这种超导现象，只有百万分之几微秒，但是它的客观存在是不容否定的。这一发现有助于开发新型高温超导材料，并发现这些材料的新用途。

起初，研究人员发现，少数几类金属，在温度仅稍高于绝对零度的超低温环境下，显示超导性。此后，到了20世纪80年代，物理学家们发现了一种新的陶瓷材料，它可以在零下200℃左右的环境下实现超导性，也因此被称作“高温超导体”。这些陶瓷材料中，有种名叫“钇钡铜氧化物”（YBCO）。它一种最有前景的超导材料，未来或可应用于超导电缆、马达，以及发电机等设备。

钇钡铜氧化物的晶体具有一种非常特殊的结构：双层氧化铜分子层与一层稍厚一些的钡、铜、氧原子中间层交互叠加构成晶体。这种材料的超导性，来自其中的双层氧化铜分子层。电子可以在这里结合形成所谓的“库珀对”。这种电子对可以在不同层之间穿越，这就意味着这些电子对能像幽灵一样穿越层面不受阻挡，其实，它是一种典型的量子现象。然而，这种晶体结构，也只有在低于“临界温度”的情况下，才会显示超导性，因为只有在这样的条件下，电子才会形成库珀对，并且不仅仅在双层氧化铜分子层内穿越，而且还能穿越更厚的中间层。而当温度高于临界温度时，这种电子的库珀对便消失了，该材料也就变回一种导电性很差的金属合成材料。

研究人员发现，激光明显改变了晶体中各双层间的耦合，但其确切机制还不清楚。论文第一作者、马克斯·普朗克物理学家罗曼·曼考斯基说：“我们向陶瓷晶体发射红外脉冲，激发了特定的原子振荡。随后，我们很快用短X射线脉冲，检测了受激晶体的精确结构。”结果发现，红外脉冲不仅激发了原子振荡，而且改变了它们在晶体中的位置。这种短暂的冲击，让二氧化铜双层变得更厚——变厚了2皮米，一个原子直径的1/100，而双层间的厚层变薄了同样数量。这提高了双层间的量子耦合能力，使晶体能在室温下出现几皮秒的超导。

直到目前，超导磁体、发动机和电缆，还必须用液氮或液氦制冷到极低温度。如能省掉复杂的制冷程序，将是这项技术的重大突破。曼考斯基说：“一方面，新发现有助于改进尚不完善的高温超导理论。另一方面，它能帮助材料科学家，开发出临界温度更高的新型超导体，最终实现无需制冷的高温超导梦想。”

2．制成可用于动力或机械工业的新陶瓷

（1）研制出无膨胀可耐高温的工业陶瓷。

2005年10月，德国特种玻璃厂商肖特公司，开发成功超低热膨胀率玻璃陶瓷。它的热膨胀系数在20℃～700℃范围内，主要面向基于高温成型工艺的型材，还可用于陶瓷发动机构件、在高能量激光系统中使用的机械及光学构件，以及光学或机械式探测器的校正标准领域等。新玻璃陶瓷采用自有热处理技术，把结晶的体积分数，从原来的约70%提高到了90%以上，这种结晶构造称为热液石英。它具有无膨胀、可最高承受850℃高温的特点，因此，可以配合使用不胀钢合金等，来制造耐热复合材料。该陶瓷本身呈不透明的白色状，有光泽。由于其表面非常光滑，因此可通过研磨实现高精度标准。

（2）开发耐冲击耐切屑的陶瓷合金。

2006年7月7日，日本三菱材料工具公司，开始销售由其开发和生产新陶瓷合金产品，它主要用于制造刀刃用的刀片，供钢车削加工使用。作为更换的刀片，共准备了123种。其特点，是耐冲击性和耐切屑性能得到了大幅提高，即使湿式切削中，也可稳定地进行加工，而过去的陶瓷合金，在这类加工中，则很容易造成切削寿命不稳定。

研究人员表示，陶瓷合金如果用在钢车削中，能够得到良好的表面粗糙度和光泽。因此，以精加工为中心，现已得到广泛应用。但在加工时，一旦受到强烈的热循环和冲击循环，就会产生龟裂，龟裂一旦加重就会形成缺陷，因此存在着寿命不稳定的缺点。新产品在金属中结合的陶瓷硬质微粒，含有以氮碳化钛为主要成分的物质，采用了从未有过的高导热性和高结合力的特殊合金黏结相。不仅不易产生热龟裂，而且耐热冲击性也得到大幅提高。另外，通过采用抗龟裂延展性高，不会降低导热性的粒度合适的合金组织，进一步提高了韧性和耐热冲击性。在所有切削条件下，均表现出良好的抗缺陷性，提高了刀刃的稳定性。

3．制成交通运输业用的新陶瓷

（1）模仿珍珠质结构制成可提高运输安全性的陶瓷材料。

2014年4月，材料专家西尔万·德维尔等人组成的一个研究小组，在《自然·材料学》发表研究成果称，他们已经研制出一种制造简便、强度硬度高的陶瓷材料。

研究人员表示，这种陶瓷材料，可模拟天然珍珠质（包在珍珠外层的一种坚硬物质）的实体结构。这种陶瓷材料在600°C高温时仍可保持其性质，可应用于提高运输安全性方面的结构材料。

陶瓷属于易碎物质。为了增强韧性，可在其成分中添加变形后不会发生断裂的聚合物和金属。但是，这会降低陶瓷的强度、硬度，以及抗高温性能。受到珍珠质结构的启发，德维尔研究小组发现，要制造出与金属合金强度和韧性相匹配的大块陶瓷材料，可以通过天然易碎的矿物微片晶和纳米粒子获得。研究人员使用了冰模板法，该方法中冰晶的生长，可以影响矿物小板的排列，从而把纳米粒子捕获并固定在小板之间。

（2）开发出可造交通工具的纳米陶瓷材料。

2014年9月，美国加州理工学院，材料科学家茱莉亚·格里尔领导的一个研究小组，在《科学》杂志上发表研究成果称，他们研制出一种新的陶瓷材料，由纳米支杆相互交错而形成。研究人员表示，这是有史以来最坚固且最轻质的材料之一，如果他们能实现大规模制造出此类物质，那么，它可以被用来制造飞机、卡车等交通工具，以及电池的电极。

格里尔研究小组发现，通过对纳米材料的支杆和节点进行认真的设计，他们能制造出陶瓷、金属和其他压碎后能恢复的材料，就像海绵一样。这种材料不仅坚固而且轻质，可以像羽毛一样飘浮在空中。

传统材料的强度、重量，以及密度紧密相关，比如，陶瓷很坚固，但也很重，因此，它们不能被用来制造对重量限制很明显的物件，比如，汽车车身。而且，一旦陶瓷被打碎，它们就像玻璃一样，粉身碎骨，无法复原。

但纳米世界并不遵循这一规则。在纳米尺度下，陶瓷的结构和力学属性，与其重量等属性的联系变得不那么密切，而且，其属性可以被精确地修改。格里尔说：“对陶瓷来说，越小越坚固。”它意味着，由陶瓷材料制成的纳米尺度的构架，可以兼顾轻质与坚固，这正是汽车车身所需要的材料。

2011年，格里尔与其他研究人员携手，制造出有史以来最轻质的材料之一：一种由中空的金属管制成的微网格。现在，她更上一层楼，制造出拥有同样属性的陶瓷，这些材料由一些被调谐得非常好的结构制成，因此，很难制造出来。

为了制造出陶瓷纳米支架，研究小组使用一种名为双光子干涉光刻，相当于成本极低的3D激光打印的技术。首先，他们用这一方法，使用聚合物制造出所需的结构网格，接着，用氧化铝等陶瓷材料，把聚合物包裹起来，随后，再用氧等离子体对其进行蚀刻，最终只留下中空的陶瓷管网格。

研究小组证明，通过改变管壁的厚度，可以很好地对材料是否容易破碎进行控制。研究人员说，当管壁很厚时，陶瓷会在压力下粉碎，与我们想象的一样，但当管壁仅为10纳米厚时，材料在压力下也会弯曲，但随后会恢复其形状。

三、生物医用陶瓷材料研制的新进展

1．开发出用于超声诊断仪的新型多孔陶瓷

2004年6月，俄罗斯国立罗斯托夫大学，专家斯莫特拉科夫领导的一个研究小组，开发出一种新型多孔陶瓷材料，用它制成的压力变换器，可大大提高医用便携式超声诊断仪的诊断精度。

超声诊断仪的诊断精度，主要取决于，其“心脏”部件压力变换器的工作性能。压力变换器由多孔材料制成，材料内部小孔的大小、形状和分布状况，会影响压力变换器的超声测量效果。该研究小组，利用专门的数学方法，计算出小孔的最佳大小、形状和分布状况，并利用他们自己开发出的材料合成技术，向传统用来制造多孔陶瓷材料的固体锆钛酸铅溶液中充入气泡，从而得到理想的用来制造压力变换器的多孔陶瓷材料。

斯莫特拉科夫介绍，实验证明，利用这种陶瓷材料制成的压力变换器，可以使便携式超声诊断仪的诊断精度达到2毫米，与庞大而昂贵的台式诊断仪精度相近。而目前的便携式超声诊断仪诊断精度，只有3.5～5毫米。

俄专家预计，半年内，可以利用这种多孔陶瓷材料，研制出首批超声诊断仪样机。他们希望，进一步提高多孔陶瓷材料的工作性能，以继续提高诊断精度。

2．制造出生物医用的“柔性”微陶瓷

2013年9月，陶瓷受压时很容易破碎。但现在，美国麻省理工学院，材料科学和工程学教授克里斯托弗·舒领导，研究生阿兰·莱，以及新加坡研究人员参与的一个研究小组，在《科学》杂志上发表研究成果称，他们制造出一种非常微小的陶瓷，它不仅弯曲后不会破碎，且具有形状记忆，可广泛应用于生物医用等领域。

克里斯托弗·舒解释道，拥有形状记忆意味着，当这种材料被弯曲接着被加热时，它们会回复到原初的形状。20世纪50年代，科学家们首次知道这种拥有形状记忆的材料。他说：“人们一直认为金属和某些聚合物才具有这种属性，从来没有想过陶瓷也会有。”

从原理上来讲，陶瓷的分子结构，可以使其具有形状记忆，但陶瓷脆弱易碎是个障碍。最新研究表明，让陶瓷能弯曲并拥有形状记忆的关键在于让其变得很小。

研究人员通过两个关键方式，做到了这一点。首先，他们制造出肉眼看不见的陶瓷晶粒，接着，再使单个晶粒跨越整个结构，并剔除晶粒的边界，因为碎裂更有可能发生在这些边界上。最终，他们制造出了微小的陶瓷样本，整个样本的7%可以弯曲变形。阿兰·莱说：“包括普通陶瓷在内的大多数物品，只有1%能弯曲，而我们在最新研究中得到的这些直径仅为1微米的长纤维，其7%～8%能被弯曲而不破碎。”

这种新材料兼具金属和陶瓷的优点。金属的强度更低，但非常容易变形；而陶瓷的强度更大，但几乎无法弯曲。新研发的陶瓷，则兼有陶瓷的强度，以及金属的柔软性。

克里斯托弗·舒说，新陶瓷有望用来制造微米和纳米设备；也可以用作生物医学领域广泛使用的微观激励器，触发微小的植入物释放出药物等。

阿兰·莱说，最新研究中使用的陶瓷材料由氧化锆制成，不过，同样的技术应该也适用于其他陶瓷材料。氧化锆是研究得最多的陶瓷材料，而且，也广泛应用于工程领域。氧化锆还被用于燃料电池领域，尽管燃料电池并不需要柔韧性，但拥有柔性会增强其抗破坏能力。

四、陶瓷配料配件研制的新进展

1．开发陶瓷涂料和颜料的新成果

（1）开发出新型自洁瓷砖涂料。

2004年3月，日本东京大学一个研究小组，研制成功一种新型自洁瓷砖涂料，解决了卫生间和厨房打扫卫生和消毒的难题。

这种新型瓷砖，应用稀土技术把二氧化钛通过特殊工艺喷涂在瓷砖表面，二氧化钛对水的物理和化学吸附力，大于对油的吸附力，即它同时具有亲水性和厌油性，故清除黏附于其上的油污非常容易，不用去污剂，也不用人工和机器擦洗，只用水冲洗，就能使油污和着水滴一起落下。二氧化钛在紫外线照射下，还能发生某些化学反应，产生一种“活性氧”，而活性氧可以分解有机物。利用这种方法，几小时就可把瓷砖表面的污物清除干净，将细菌杀死。

除应用于瓷砖外，上述材料也可当做涂料来使用，对消除一些难以擦除的污点，如大气污染而产生的建筑外墙上的污点，特别有效。如果建筑物的墙上事先涂上该涂料，这些污点就很难产生。一旦产生，一场大雨就会使建筑物焕然一新。

（2）发明紫色陶瓷颜料新制法。

2006年10月，有关媒体报道，陶瓷颜料，是陶瓷和釉料着色必不可少的一种材料。现通常采用较复杂的工艺制取，特别是紫色颜料。为改进工艺，降低成本，国外早前推出一种用废玻璃料制紫色陶瓷颜料的方法。但这种制法，需要使用有机溶剂和还原剂，尚不令人满意。近来，德国一家公司在此基础上，通过进一步改进，发明了一种紫色陶瓷颜料新制法，使这一技术又有新突破。

这种紫色颜料，由含铅或无铅、低熔点为550℃～700℃的透明无色玻璃粉料、金化合物，以及在溶液或悬浮液中，可使可溶性金化合物变为不溶性化合物的沉淀剂为主要原料，或按需要另加银、硒、钛、铜、钴等色彩调节氧化物，采用湿法制成。其制备方法是把玻璃碎磨至1～10微米细度，加入金化合物水溶液或悬浮液相互接触，再加入沉淀剂，过滤，洗涤，于150℃～300℃下热处理。也可采用磨细玻璃粉直接与金化合物在干燥状态下紧密接触混合的干法制备。

据介绍，这种新制法，不需使用有机溶剂和还原剂，也不需高温烧结处理，热处理不用粉磨，工艺更为简便。

（3）研制出新型环保陶瓷颜料。

2009年2月，有关媒体报道，常用绿色陶瓷颜料，通常用镉、铅、铬、钴等金属元素制作，但由于这些金属元素毒性较大，基于对环境和人体健康的考虑，其使用受到严格限制。最近，法国有关技术人员，以稀土类元素和二价金属元素的混合氧化物为荃料，研制成功一种新型环保的绿色陶瓷颜料。这种陶瓷颜料完全无毒性，在陶瓷原料中分散性好，热和化学稳定性高，绿色显色度极佳，着色力和遮盖力极强，色彩特性优良。

2．研制陶瓷添加剂和瓷砖黏合剂的新成果

（1）推出让瓷砖更轻更硬的陶瓷添加剂。

2005年1月，美国BCR公司，推出一种新型用于陶瓷砖的添加剂BA-1000，它可以使瓷砖更轻、强度更高，且可以减少瓷砖烧成的热量消耗。目前，它是芝加哥美国优哉公司（Oil-Dri）专利申请产品。

这项发明是多年以前一个瓷砖生产商，为了解决黏土烧结产品过重而后研究发现的，生产商联系了当时优哉公司，它生产一系列的但不包括陶瓷在内的添加剂产品。优哉公司经过数年的无数次实验后，研制出改种添加剂，它可以使产品更轻、强度更高，且可以减少瓷砖烧成的热量消耗，从而可以大大节约成本、运费等。研究人员说，有了这种添加剂后，许多公司都可以实现不但节约成本而且提高产品质量的愿望。

（2）用纳米技术开发出新型瓷砖黏合剂。

2005年1月，德国奥格斯堡聚酯化学公司的研究人员，把纳米技术，成功运用于开发新型瓷砖通用黏合剂，使其具有明显的优点，其中主要包括粘合力强、凝固快和可修正性。

研究人员发现，纳米结构可通过与粘合面的最佳啮合给予黏合力关键性的强化，纳米结构越纤细，黏合就越牢固。在垂直面上贴瓷砖时，若使用纳米技术黏合剂，特别牢固的啮合与黏合性可使较重的瓷砖立即被固定。

参与该项目研究的奥格斯堡高等专科学校建筑材料学教授曼弗雷德·施内尔，向媒体介绍说：“普通水泥不可能有这么强的粘合力，因为它的结构太粗糙”。

除粘合力强这一优点外，新型瓷砖黏合剂使人们能通过控制硬化过程，有针对性地塑造纳米结构，把“断开时间长”和“迅速凝固”这两个要求结合在一起。断开时间延长对铺瓷砖工作较为有利，因为这可以为工人修正已固定在黏合基座上瓷砖的位置留出足够时间。如果使用断开时间约为30分钟的新型黏合剂铺瓷砖，5小时后工人就可以在瓷砖上行走并用灰浆勾缝。

3．研制陶瓷配件的新成果

发明铆钉连接陶瓷材料的陶钉。2005年1月，奥地利媒体报道，具有很高强度和耐热性能的陶瓷，现在应用的范围越来越宽广，包括航空航天发动机叶片和其他一些耐高温部件，都使用陶瓷材料制成。然而陶瓷材料太脆，无法用铆钉连接，因此陶瓷部件的安装或与其他部件连接还非常复杂，并受到限制。针对这个问题，奥地利蒙塔大学的莱哈德·西蒙研制出一种含纤维材料制成的钉子，可以克服陶瓷的脆性，使钉陶瓷像钉木头一样简单。西蒙的研究成果，在德国乌尔姆的戴姆勒-克莱斯勒研发中心得到了应用，并开发出了系列产品。

未来这种特殊的陶钉可用在高温汽轮机上，使陶瓷叶片替代金属叶片，提高汽轮机功效。因陶瓷叶片能承受1500℃，而金属叶片只能承受1200℃。同样，这种钉子还适用于航天器的耐高温整流罩。