新型无机非金属材料

新型无机非金属材料

一、什么是无机非金属材料1、材料材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是 人类进步的里程碑。历史上的石器时代、青铜器 时代、铁器时代都是以材料作为时代主要标志的。 石器、陶瓷、铁、铜、玻璃、水泥、有机高 分子(如塑料等)、单晶材料，每一种新型材料 的研制成功，都引起人类文化和生活的新变化。 没有半导体材料，便不可能有目前的计算机技术； 没有耐高温、高强度的特殊结构材料，便没有今 天的宇航工业；没有低损耗的光导纤维，也就没 有现代的光通讯；没有有机高分子材料，人们的 生活也不可能像今天这样丰富多彩。

2、材料的几种分类方法 (1)按化学组成和特性分传统无机非金属材料

无机非金属材料金属材料 新型无机非金属材料

高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维

(2)按用途分结构材料：利用材料的力学和理、化性质， 广泛应用于机械制造、工程建 设、交通运输等各个工业部门 功能材料：利用材料的热、光、电、磁等性 能用于电子、激光、通讯、能源 和生物工程等许多高新技术领域。

3、生活中的无机非金属材料⑴玻璃、水泥、陶瓷 ⑵石英钟表

⑶手表上的“19钻”(人造红宝石轴承的数目)⑷玻璃刀(金刚砂) ⑸金刚石钻头

⑹彩电(荧光材料)⑺煤气炉中的电子打火 (压电陶瓷)

⑻海底电缆(光导纤维)⑼电脑的CPU(单晶硅)

⑽隐形飞机(特殊光学材料)

想一想请举出一些你所熟悉的、现代生 产和生活中常见的新型无机非金属材 料的性能和应用。(若有困难，可上 网查找)

一般无机非金属材料具有耐高温、高硬度 和抗腐蚀等优良工程性能，其主要缺点是抗拉 强度低、韧性差。 现代科学技术的发展，要求材料具有强度 高、耐腐蚀、耐高温和其他一些特殊性能，这 大大促进了无机非金属材料的发展，使无机非 金属材料领域除使用传统的硅酸盐材料外，出 现了氧化物陶瓷、氮化物陶瓷和碳化物陶瓷等 许多具有特殊性能的新型材料，广泛应用于建 筑、冶金、机械及尖端科技领域。

4、新型无机非金属材料的特征(1)耐高温、强度高

(2)具有电学性质(3)具有光学性质

(4)具有生物功能

二、几种典型的新型无机非金属材料1、结构材料—— 高温结构陶瓷 2、功能材料——光导纤维(光纤)

1、结构材料——高温结构陶瓷高温结构材料与金属材料的性能比较：金属材料： 易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用

高温结构材料: 耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。

(1)氧化铝陶瓷 性 能熔点高 硬度大 透明、耐高温

用 途坩埚、高温

炉管、 氧化铝陶瓷制品 刚玉球磨机、 高压钠灯灯管、

高纯氧化铝透明陶瓷管

用途示例：钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决，由 于没有一种能抵御高温钠蒸气(1400℃)强烈腐蚀的特殊材料， 所以，直到1965年才制取第一支高压钠灯。

(2)氮化硅陶瓷主要特性 ①超硬度，耐磨损；②抗腐蚀，高温 时也抗氧化；③抗冷热冲击而不碎裂； ④耐高温且不易传热；⑤本身具有润 滑性 主要用途 制造轴承、汽轮机叶片、机械密 封环、永久性模具等机械构件。用于 制造柴油机中发动机部件的受热面等 如： Si N 基陶瓷球轴承 ， 沙漠车3 4

氮化硅陶瓷部件 等 此外，高温结构陶瓷还有：氮化硼陶瓷、碳化 硼陶瓷、氧化锆陶瓷 、碳化硅陶瓷 等。

(3)人造宝石红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3(刚 玉)。 红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化 合物；

而蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛 化合物。1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量 氧化铬的方法，制出了质量为2g-4g的红宝石。 现在，已经能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。

想一想

钻石、宝石、玉石的成分是什 么，它们是同一类物质吗？

钻石就是 金刚石 ，其成分是碳； 宝石 的 主要成分是氧化铝，不同颜色的宝石是因为其中 含少量不同的氧化物杂质； 玉石 的主要成分是 硅酸盐。所以，钻石、宝石、玉石都是价格昂贵 的“石头”,但它们不是同一类物质。

2、功能材料——光导纤维(光纤) 1870年，英国科学家丁达尔做了一个有 趣的实验：让一股水流从玻璃容器的侧壁细 口自由流出，以一束细光束沿水平方向从开 口处的正对面射入水中。丁达尔发现，细光 束不是穿出这股水流射向空气，而是顺从地 沿着水流弯弯曲曲地传播。这是光的全反射 造成的结果。光导原理

(1)光导纤维的特点和用途：光导纤维(二氧化硅)①抗干扰性能好，不发生辐射；②通 讯质量好； 主要特性 ③质量轻、耐腐蚀

除用于通讯外，还用于医疗、信 息处理、传能传像、遥测遥控、照明 主要用途 等。是高质量传导光的玻璃纤维，信 息高速公路的“基石”

(2)光纤光缆与普通电缆比较光 纤 光 缆 信息量大,每根光纤理论上可同 时通过10亿路电话 原料来源广(石英玻璃),节约有 色金属 质量小,每公里27 g,不怕腐蚀, 铺设方便 成本低,每公里1万元左右 性能好,抗电磁干扰保密性强,能 防窃听,不发生电辐射 普 通 电 缆 8管同轴电缆每 条通话1800路 资源较少 每公里1.6 t 每公里20万元