《無機非金屬材料的研究與應用前景》
系別： 化學與化學工程系
專業班級： 礦物加工工程（2）班
姓名： 文士英
學號： 124107012034
指導教師： 白志玲
無機非金屬材料的研究與應用前景
一、 無機非金屬材料的特點及應用
無機非金屬材料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。
在晶體結構上,無機非金屬的晶體結構遠比金屬複雜，並且沒有自由的電子。具有比金屬鍵和純共價鍵更強的離子鍵和混合鍵。這種化學鍵所特有的高鍵能、高鍵強賦予這一大類材料以高熔點、高硬度、耐腐蝕、耐磨損、高強度和良好的抗氧化性等基本屬性,以及寬廣的導電性、隔熱性、透光性及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性。
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。
普通無機非金屬材料的特點是：耐壓強度高、硬度大、耐高溫、抗腐蝕。此外，水泥在膠凝效能上，玻璃在光學效能上，陶瓷在耐蝕、介電效能上，耐火材料在防熱隔熱性能上都有其優異的特性，為金屬材料和高分子材料所不及。
但與金屬材料相比，它抗斷強度低、缺少延展性，屬於脆性材料。與高分子材料相比，密度較大，製造工藝較複雜。特種無機非金屬材料的特點是：
①各具特色。例如：高溫氧化物等的高溫抗氧化特性；氧化鋁、氧化鈹陶瓷的高頻絕緣特性；鐵氧體的磁學性質；光導纖維的光傳輸性質；金剛石、立方氮化硼的超硬性質；導體材料的導電性質；快硬早強水泥的快凝、快硬性質等。
②各種物理效應和微觀現象。例如：光敏材料的光-電、熱敏材料的熱－電、壓電材料的力－電、氣敏材料的氣體-電、溼敏材料的濕度-電等材料對物理和化學引數間的功能轉換特性。
③不同性質的材料經復合而構成複合材料。例如：金屬陶瓷、高溫無機塗層，以及用無機纖維、晶須等增強的材料。
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、非晶態材料、人工晶體、無機塗層、無機纖維等。
二、 無機非金屬材料材料的發展現狀及前景
20世紀以來，隨著電子技術、航天、能源、計算機、通訊、雷射、紅外、光電子學、生物醫學和環境保護等新技術的興起，對材料提出了更高的要求，促進了特種無機非金屬材料的迅速發展。30～40年代出現了高頻絕緣陶瓷、鐵電陶瓷和壓電陶瓷、鐵氧體（又稱磁性瓷）和熱敏電阻陶瓷等。50～60年代開發了碳化矽和氮化矽等高溫結構陶瓷、氧化鋁透明陶瓷、β－氧化鋁快離子導體陶瓷、氣敏和溼敏陶瓷等。
至今，又出現了變色玻璃、光導纖維、電光效應、電子發射及高溫超導等各種新型無機材料。
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。
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、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。
未來科學技術的發展，對各種無機非金屬材料，尤其是對特種新型材料提出更多更高的要求。材料學科有廣闊的發展前景，複合材料、定向結晶材料、增韌陶瓷以及各種型別的表面處理和塗層的使用，將使材料的效能得到更大發揮。由於對材料科學基礎研究的日益深入，各種精密測試分析技術的發展，將有助於按預定效能設計材料的原子或分子組成及結構形態的早日實現。
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化學與化學工程系2班文士英
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...
無機非金屬材料的主角 矽
第四章非金屬及其化合物 課程標準 通過實驗了解氯 氮 硫 矽等非金屬及其重要化合物的主要性質，認識其在生產中的應用和對生態環境的影響。第一節無機非金屬材料的主角 矽 第一課時 教學目標 1 使學生了解矽的兩種重要化合物 二氧化矽及矽酸的主要性質 2 引導學生對比學習矽的化合物 二氧化矽及矽酸 與碳的...