無機非金屬材料(in***anic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及矽酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質組成的材料。是除有機高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統稱。無機非金屬材料的提法是20世紀40年代以後,隨著現代科學技術的發展從傳統的矽酸鹽材料演變而來的。
無機非金屬材料是與有機高分子材料和金屬材料並列的三大材料之一。
矽酸鹽材料是無機非金屬材料的主要分支之一，矽酸鹽材料是陶瓷的主要組成物質。
應用領域
無機非金屬材料品種和名目極其繁多,用途各異,因此,還沒有乙個統一而完善的分類方法。通常把它們分為普通的(傳統的)和先進的(新型的)無機非金屬材料兩大類。傳統的無機非金屬材料是工業和基本建設所必需的基礎材料。
如水泥是一種重要的建築材料;耐火材料與高溫技術,尤其與鋼鐵工業的發展關係密切;各種規格的平板玻璃、儀器玻璃和普通的光學玻璃以及日用陶瓷、衛生陶瓷、建築陶瓷、化工陶瓷和電瓷等與人們的生產、生活休戚相關。它們產量大,用途廣。其他產品,如搪瓷、磨料(碳化矽、氧化鋁)、鑄石(輝綠岩、玄武岩等)、碳素材料、非金屬礦(石棉、雲母、大理石等)也都屬於傳統的無機非金屬材料。
新型無機非金屬材料是20世紀中期以後發展起來的,具有特殊效能和用途的材料。它們是現代新技術、新產業、傳統工業技術改造、現代國防和生物醫學所不可缺少的物質基礎。主要有先進陶瓷(advanced ceramics)、非晶態材料(noncrystal material〉、人工晶體〈artificial crys-tal〉、無機塗層(in***anic coating)、無機纖維(in***anic fibre〉等。
傳統工藝
傳統無機非金屬材料:
水泥和其他膠凝材料矽酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、石灰、石膏等陶瓷粘土質、長石質、滑石質和骨灰質陶瓷等耐火材料矽質、矽酸鋁質、高鋁質、鎂質、鉻鎂質等玻璃矽酸鹽搪瓷鋼片、鑄鐵、鋁和銅胎等鑄石輝綠岩、玄武岩、鑄石等研磨材料氧化矽、氧化鋁、碳化矽等多孔材料矽藻土、蛭石、沸石、多孔矽酸鹽和矽酸鋁等碳素材料石墨、焦炭和各種碳素製品等非金屬礦粘土、石棉、石膏、雲母、大理石、水晶和金剛石等
新型無機非金屬材料
絕緣材料氧化鋁、氧化鈹、滑石、鎂橄欖石質陶瓷、石英玻璃和微晶玻璃等鐵電和壓電材料鈦酸鋇系、鋯鈦酸鉛系材料等
磁性材料錳—鋅、鎳—鋅、錳—鎂、鋰—錳等鐵氧體、磁記錄和磁泡材料等
導體陶瓷鈉、鋰、氧離子的快離子導體和碳化矽等
半導體陶瓷鈦酸鋇、氧化鋅、氧化錫、氧化釩、氧化鋯等過濾金屬元素氧化物系材料等
光學材料釔鋁石榴石雷射材料，氧化鋁、氧化釔透明材料和石英系或多組分玻璃的光導纖維等
高溫結構陶瓷高溫氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等難熔化合物
超硬材料碳化鈦、人造金剛石和立方氮化硼等
人工晶體鋁酸鋰、鉭酸鋰、砷化鎵、氟金雲母等
生物陶瓷長石質齒材、氧化鋁、磷酸鹽骨材和酶的載體材料等
無機複合材料陶瓷基、金屬基、碳素基的複合材料
傳統無機非金屬材料和新型無機非金屬材料的比較傳統無機非金屬材料新型無機非金屬材料具有性質穩定，抗腐蝕耐高溫等優點，但質脆，經不起熱衝擊。除具有傳統無機非金屬材料的優點外，還有某些特徵如：強度高、具有電學、光學特性和生物功能等。
業務培養目標：
本專業培養具備無機非金屬材料及其複合材料科學與工程方面的知識，能在無機非金屬材料結構研究與分析、材料的製備、材料成型與加工等領域從事科學研究、技術開發、工藝和裝置設計、生產及經營管理等方面工作的高階工程技術人才。
業務培養要求：
本專業學生主要學習無機非金屬材料及複合材料的生產過程、工藝及裝置的基礎理論、組成、結構、效能及生產條件間的關係，具有材料測試、生產過程設計、材料改性及研究開發新產品、新技術和裝置及技術管理的能力。
主幹學科：
材料科學與工程
主要課程：
物理化學、無機材料效能、測試及研究方法、粉體工程、材料製備原理、熱工過程與裝置、無機材料工藝學(含矽酸鹽、複合材料)等
主要實踐性教學環節：
包括專業實驗、金工實習、生產實習(含畢業實習)、課程設計、計算機應用與上機實踐、畢業設計(**)。
主要專業實驗：
材料物化效能、材料工藝效能實驗、材料晶相分析等
開設院校
北京科技大學西南工學院貴州大學
河北理工大學燕山大學
河北工業大學河北科技大學河北工程大學
河北建築科技學院
無機非金屬材料行業發展趨勢
1.無機非金屬材料在國民經濟建設中的作用和地位
作為四大材料中(鋼鐵、有色、有機和無機非金屬材料)工業之一的無機非金屬材料工業在我國經濟建設中起著重要的作用。近年來，無機非金屬材料不僅在品種上有了空前的發展，而且在內涵上有了進一步的延伸。根據無機非金屬材料功能與作用的不同，可以將無機非金屬材料劃分為傳統無機非金屬材料（建築材料）和無機非金屬新材料。
傳統的無機非金屬材料材料品種繁多，主要是指大宗無機建築材料，包括水泥、玻璃、陶瓷與建築（牆體）材料等。其產量佔無機非金屬材料的絕大多數。建築材料與人們的生活質量息息相關。
新型無機非金屬材料是指具有如高強、輕質、耐磨、抗腐、耐高溫、抗氧化以及特殊的電、光、聲、磁等一系列優異綜合性能的新型材料，是其它材料難以替代的功能材料和結構材料。無機非金屬新材料具有獨特的效能，是高技術產業不可缺少的關鍵材料。例如稀土摻雜石英玻璃廣泛應用於飛彈、衛星及坦克火控**等雷射測距系統，耐輻照石英玻璃應用於各種衛星及宇宙飛船的姿控系統；光學纖維面板和微通道板作為像增強器和微光夜視元件在全天候兵器中得到應用；航空玻璃為中國各類軍用飛機提供了關鍵部件。
人工晶體材料中雷射、非線性光學和紅外等晶體，用於彈道制導、電子對抗、潛艇通訊、雷射**等。特種陶瓷中，耐高溫、高韌性陶瓷可用於航空、航天發動機、衛星遙感，可製作特殊效能的防彈裝甲陶瓷及特種纖維及用於電子對抗等。目前已開發了近四千種高效能、多功能無機非金屬新材料新品種。
這些高效能材料在發展現代**裝備中起到十分重要的作用。
2. 國際發展趨勢
近些年，隨著科學技術的進步，無論是傳統無機非金屬材料，還是無機非金屬材料都有了一些新的發展趨勢。
生態與環保意識加強,建立科學的評價體系,實現可持續發展
西方發達國家在促進傳統無機非金屬材料產業健康、可持續發展方面的採取了許多重要措施。世界發達國家十分重視建材工業的可持續發展與綠色評價。生態評價也成為世界可持續發展的乙個重要手段。
目前,許多國家正在進行「生態城市」的建設與實踐,推廣建築節能技術材料,使用可迴圈材料等,改善城市生態系統狀況。由此，提出了綠色建材、環保建材與節能建材的概念,並開展了大量的研究與實踐工作。與西方發達國家相比,我國還存在很大的差距,特別是缺乏立法支援與技術標準的指導以及相應組織的管理與監督,使我國的傳統無機非金屬材料工業發展還有很大的提公升空間。
面對資源和環境對我國經濟發展的嚴峻考驗,國民經濟的可持續發展戰略顯得愈加重要。
向著節能、降耗的方向發展
傳統的無機非金屬材料工業是能源消耗大戶,在世界能源日益短缺的今天,如何生產節能、降耗,以及如何生產出高質量的建築節能、保溫產品是建材工業發展的重要趨勢。選擇資源節約型、汙染最低型、質量效益型、科技先導型的發展方式。新型牆體材料、高質量門窗、中空玻璃將大量應用。
向著提高材料效能、使用壽命的方向發展。低壽命設計、大量重複建設已經嚴重制約城市建設的發展。現代化建築需要高效能建築材料的支援,而提高建築的耐久性又對建築材料的使用壽命提出了更高的要求。
單線生產能力向大型化發展
無論是水泥工業、玻璃工業，還是陶瓷工業，單條生產線的生產能力有大型化的趨勢。生產線的大型化可以有效提高產品的質量，降低能源消耗。
向著智慧型化方向發展
建築的智慧型化需要建築材料的支援。隨著技術的進步和生活水平的提高,建築材料的安全性智慧型診斷等智慧型技術將更多的應用於建築中。
向著複合化、多功能化方向發展
複合材料具有單一材料所無法滿足的使用功能,是建築材料的發展趨勢,對建築材料的功能要求越來越趨向於多功能化。
在美國、日本、西歐等所有發達國家在其科技發展戰略中都把無機非金屬新材料的發展放在優先發展的重要位置。例如，美國為了保持在高技術和軍事裝備方面的領先地位，在先後制定的《先進材料與技術計畫（ampp）》和《國家關鍵技術報告》中，新材料為六大關鍵技術之首，而無機非金屬新材料占有相當比例；日本發表的《21世紀初期產業支柱》所列的新材料領域的14項基礎研究計畫中，其中七項涉及無機非金屬新材料的研究領域。
例如發達國家十分重視複合材料產業化生產和應用技術研究。通過關鍵技術的突破，實現材料的產業化；產業化應用，促進了技術的成熟和創新；應用新材料刺激新產業的產生，創造出新的應用領域。
3. 我國無機非金屬材料差距和問題
3．1 傳統無機非金屬材料
我國無機非金屬材料工業的發展中存在很多問題，特別是傳統的無機非金屬材料與國外先進水平有非常大的差距，主要有：
(1) 產品等級低
在傳統無機非金屬材料中，無論是水泥、玻璃還是陶瓷的產品等級普遍偏低。例如：發達國家的水泥熟料強度一般都在70mpa以上，而我國平均強度僅為50 mpa。
我國高等級水泥（iso≥42.5）僅佔18%，大量生產的是中、低等級水泥（iso≤32.5），而很多發達國家的高等級水泥佔90％以上。
(2) 資源消耗高
在資源的消耗方面，水泥和陶瓷工業更為突出。由於大量的無序開採，未能充分利用有限資源，造成了極大浪費。例如：
生產水泥熟料的主要原料是相對優質的石灰石，其化學成份須滿足cao含量不低於45%、mgo不高於3%等要求。我國符合水泥生產要求，可以使用的量僅約250億噸。目前每年生產水泥消耗的優質石灰石約5.
5億噸，因此該儲量僅可生產水泥熟料約200億噸，僅能提供約40年的水泥生產需要。
(3) 能源消耗高
在建築材料的生產過程中，要消耗大量的能源。例如：水泥工業每年消耗標煤9106萬噸，電力 650億度。
我國水泥生產能耗遠高於世界先進水平，以每噸熟料的綜合能耗計算，世界先進水平為117kg標煤，我國為173.5kg標煤，高出達50%以上。在國外，全氧燃燒技術已經在玻璃行業中得到了較為廣泛的應用，而僅有為數不多玻璃纖維生產線使用了該項技術。
(4) 環境汙染嚴重
水泥工業每年排放溫室氣體co2約5.55億噸、so2 68.6萬噸、nox約206萬噸；目前其他先進國家平均噸熟料的粉塵排放<1kg，而我國高達13kg，全國水泥生產年排放的粉塵竟高達1000萬噸以上。
(5) 單線生產規模小，落後工藝大量存在
以懸浮預熱和預分解技術為核心技術的「新型乾法」工藝，是目前世界水泥工業普遍採用的最先進的現代化水泥生產技術。日本有96%、義大利96.5%、南韓100%、泰國90%的水泥產量採用這種新型乾法生產線，而我國僅為15％。
我國水泥製造業處於先進工藝與落後工藝並存的複雜狀態。在玻璃行業，我國浮法玻璃生產線的平均生產規模為450噸/天，而西方國家的法玻璃生產線的平均生產規模為550噸/天。而且在玻璃產品的品質上與國外相比有非常的差距。
3．2無機非金屬新材料
雖然我國無機非金屬新材料取得了很多成就，但由於我國無機非金屬材料研製、開發至產業的形成起步較晚，底子薄，投入強度小等原因，使之與發達國家相比，仍有較大差距
(1) 基礎研究和關鍵技術落後
我國的無機非金屬新材料是從試製起步的，發展過程也主要是隨從於型號的需要進行。由於時間、人力的限制，加之我國長期以來對基礎研究重視不夠，投入較少，無機非金屬材料的系統的基礎非常薄弱。
(2) 材料效能低、品種少、批生產質量不穩定
雖然我國已基本上建立了無機非金屬材料的研究、開發與部分產品的生產體系，但材料的品種尚不齊全，一些重要工程的關鍵配套材料還須進口。效能低、質量差的問題仍然存在，而且在進行批量生產時質量不穩定、成品率低、效益差的問題嚴重，必須下大力氣解決。例如，電磁遮蔽玻璃目前我國只能達到遮蔽85db的水平，而美國已達到110db。
我們在遮蔽波段範圍等方面遠遠不能滿足國防工業發展的需要。而航空玻璃方面高強、多功能(隱身、防雷射等)圓弧整體風擋在我國還剛起步研究，極大的制約了我國航空工業的發展。
(3) 製備技術落後
無機非金屬新材料工業，不但製備技術落後，而且生產能力低，效率低，直接影響高科技產品質量(效能)、成本、能耗等三個方面。例如，國外工業發達國家玻璃纖維生產大都採用800-6000孔漏板池窯拉絲法生產，已佔總量95％以上，無紡材料全部用池窯法生產，坩堝拉絲法早已被淘汰，而我國現有的池窯拉絲大部分採用800-2000孔生產技術，4000孔技術正在開發，坩堝拉絲還沒有完全淘汰，與國外相比還有較大的差距。我國纖維增強複合材料機械化生產只佔40％，60％仍採用落後的手工成型，與工業發達國家差距甚大。
又如積體電路(ic)石英擴散管的製備技術，國內採用的單機間歇氣煉生產技術只能提供100mm以下ic 管，而國外採用一步法連熔拉管技術，生產∮200~300mm大口徑石英管供大規模積體電路用，使我國ic用石英擴散管失去競爭能力，完全依賴進口。
(4) 技術裝備落後
目前我國無機非金屬新材料製備技術與裝備明顯落後，造成研製周期長、新產品發展困難，預研成果不能及時進入工程化研究，即便生產也會出現成品率低、規模小，經濟效率差等問題。
無機非金屬材料的現狀與前景
無機非金屬材料概述 摘要 材料是人類賴以生存的物質基礎，是科技進步的核心，是高新技術發展和社會現代化的先導，是乙個國家科學技術和工業水平的反映和標誌。20世紀80年代以高技術群為代表的新技術革命，把新材料 資訊科技和生物技術並列為新技術革命的重要標誌，世界各先進工業國家都把新材料作為優先發展的領域。...
無機非金屬材料小結
一緒論1 材料按化學組成分類 金屬材料 無機非金屬材料 高分子材料 聚合物 2無機非金屬材料定義 無機非金屬材料是由矽酸鹽 鋁酸鹽 硼酸鹽 磷酸鹽 鍺酸鹽 硫化物 矽化物 鹵化物等原料經一定的工藝製備而成的材料。是除金屬材料 高分子材料以外所有材料的總稱。它與廣義的陶瓷材料有等同的含義。無機非金屬材...
無機非金屬材料試題
無機非金屬材料工學試卷 b 一 填空題 每空l分，計20分 1.無機非金屬材料生產過程的共性包括 原料 物料的製備與運輸 熱處理 成形和乾燥等 2.粘土的主要化學組成為 二氧化矽 三氧化二鋁 結晶水，還有少暈鹼金屬氧化物 k2o na2o 鹼土金屬氧化物等。3.表明煤的組成時，必須指明所選用煤的基準...