无机非金属材料的应用前景及意义论文

篇一:无机非金属材料的应用前景及意义 摘要 无机非金属材料是以某些元素的氧化物、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、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料一的提法是20世纪40年
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  篇一:无机非金属材料的应用前景及意义

  摘要

  无机非金属材料是以某些元素的氧化物、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、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料一的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。在材料学飞速发展的今天,无机非金属材料有广阔的应用前景和良好的就业形势。

  关键字

  无机非金属,材料,方向,前景,智能

  1无机非金属材料的特点

  无机非金属材料是以某些元素的氧化物、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、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。

  在晶体结构上,无机非金属的晶体给构远比金属复杂,并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋与这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。

  2无机非金属材料的分类

  无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。

  普通无机非金属材料的特点是:耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外,水泥在胶凝性能上,玻璃在光学性能上,陶瓷在耐蚀、介电性能上,耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性,为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比,它抗断强度低、缺少延展性,属于脆性材料。与高分子材料相比,

  密度较大,制造工艺较复杂。

  特种无机非金属材料的特点是:①各具特色。例如:高温氧化物等的高温抗氧化特性;氧化铝、氧化铍陶瓷的高频绝缘特性;铁氧体的磁学性质;光导纤维的光传输性质;金刚石、立方氮化硼的超硬性质;导体材料的导电性质;快硬旱强水泥的快凝、快硬性质等。②各种物理效应和微观现象。例如:光敏材料的光—电、热敏材料的热一电、压电材料的力一电、气敏材料的气体一电、湿敏材料的湿度一电等材料对物理和化学参数间的功能转换特性。③不同性质的材料经复合而构成复合材料。例如:金属陶瓷、高温无机涂层,以及用无机纤维、晶须等增强的材料。

  传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种重要的建筑材料;耐火材料与高温技术,尤其与钢铁工业的发展关系密切;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。它们产量大,用途广。其他产品,如搪瓷、磨料(碳化硅、轨化铝)、铸石(辉绿岩、玄武岩等)、碳素材料、非金属矿(石棉、云母、大理石等)也都属于传统的无机非金属材料。新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的,其有特殊性能和用途的材料。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。主一要有先进陶瓷、非晶态材、人工晶体、无机涂层、无机纤维等。 3无机非金属材料材料的发展现状及前景

  20世纪以来,随着电子技术、航天、能源、计算机、通信、激光、红外、光电子学、生物医学和环境保护等新技术的兴起,对材料提出了更高的要求,促进了特种无机非金属材料的迅速发展。30~40年代出现了高频绝缘陶瓷、铁电陶瓷和压电陶瓷、铁氧体(又称磁性瓷)和热敏电阻陶瓷等。50~60年代开发了碳化硅和氮化硅等高温结构陶瓷、氧化铝透明陶瓷、一氧化铝快离子导体陶瓷、气敏和湿敏陶瓷等。至今,又出现了变色玻璃、光导纤维、电光效应、电子发射及高温超导等各种新型无机材料。

  近些年,随着科学技术的进步,无论是传统无机非金属材料,还是新型无机非金属材料都有了一些新的发展趋势。

  3.1 生态与环保意识加强,建立科学的评价体系,实现可持续发展

  西方发达国家在促进传统无机非金属材料产业健康、可持续发展方面的采取了许多重要措施。世界发达国家十分重视建材工业的可持续发展与绿色评价。生态评价也成为世界可持续发展的一个重要手段。目前,许多国家正在进行“生态城市”的建设与实践,推广建筑节能技术材料,使用可循环材料等,改善城市生态系统状况。由此,提出了绿色建材、环保建材与节能建材的概念,并开展了大量的研究与实践工作。与西方发达国家相比,我国还存在很大的差距,特别是缺乏立法支持与技术标准的指导以及相应组织的管理与监督,使我国的传统无机非金属材料工业发展还有很大的提升空间。面对资源和环境对我国经济发展的严峻考验,国民经济的可持续发展战略显得愈加重要。

  3.2 向着节能、降耗的方向发展

  传统的无机非金属材料工业是能源消耗大户,在世界能源口益短缺的今天,如何生产节能、降耗,以及如何生产出高质量的建筑节能、保温产品是建材工业发展的重要趋势。选择资源节约型、污染最低型、质量效益型、科技先导型的发展方式。新型墙体材料、高质量门窗、中空玻璃将大量应用。向着提高材料性能、使用寿命的方向发展。低寿命设计、大量重复建设已经严制约城市建设的发展。现代化建筑需要高性能建筑材料的支持,而提高建筑的耐久性又对建筑材料的使用寿命提出了更高的要求。

  3.3 单线生产能力向大型化发展

  尤论是水泥工业、玻璃工业,还是陶瓷工业,单条生产线的生产能力有大型化的趋势。生产线的大型化可以有效提高产品的质量,降低能源消耗。

  3.4 向着智能化方向发展

  建筑的智能化需要建筑材料的支持。随着技术的进步和生活水平的提高,建筑材料的安全性智能诊断等智能技术将更多的应用于建筑中。

  3.5 向着复合化、多功能化方向发展

  复合材料具有单一材料所无法满足的使用功能,是建筑材料的发展趋势,对建筑材料的功能要求越来越趋向于多功能化。

  在美国、口本、西欧等所有发达国家在其科技发展战略中都把无机非金属新材料的发展放在优先发展的重要位置。例如,美国为了保持在高技术和军事装备方而的领先地位,在先后制定的《先进材料与技术计划(AMPP )》和《国家关键

  技术报告》中,新材料为六人关键技术之首,而无机非金属新材料占有相当比例;日本发表的《21世纪初期产业支柱》所列的新材料领域的14项基础研究计划中,其中七项涉及无机非金属新材料的研究领域。

  未来科学技术的发展,对各种无机非金属材料,尤其是对特种新型材料提出更多更高的要求。材料学科有广阔的发展前景,复合材料、定向结晶材料、增韧陶瓷以及各种类型的表面处理和涂层的使用,将使材料的效能得到更大发挥。由于对材料科学基础研究的日益深入,各种精密测试分析技术的发展,将有助于按预定性能设计材料的原子或分子组成及结构形态的早日实现。

  4智能材料发展的意义

  现代技术中的信息、航空航天、能源、生物工程、环境工程等的迅速发展对于材料的性能提出了各种需求,促进了无机非金属材料的发展。由此出现了许多新型材料,其中工程陶瓷材料,陶瓷高临界温度超导材料和智能材料等的出现提出了无机非金属材料学的新的研究方向,而复合材料和纳米材料则为无机非金属材料开辟了新的研究领域。

  近10年来,整个世界从信息时代进入了高智能化的人机交互时代,人机交互技术已经进入了每个人生活的方方面面。前一段时间,苹果公司出的一个视频很受欢迎,里面描述了对未来高智能化生活的展望,而标题是“玻璃中的一天”,新型无机非金属智能材料,在这个对未来生活的展望中,占据着不可或缺的地位。虽然这只是个简单的视频,但我们可以从中看到未来的影子,以及智能材料的广阔的发展前景。

  智能材料是指对环境具有可感知、可响应并具有功能发现能力的新材料。自1989年以来,先是在日本、美国,尔后是西欧,进而世界各国的材料界均开始研究智能材料。科学家们研究将必要的仿生功能引入材料,使材料和系统达到更高的层次,成为具有自检测、自判断、自结论、自指令和执行功能的新材料。智能结构常常把高技术传感器或敏感元件与传统结构材料和功能材料结合在一起,赋于材料崭新的性能,使无生命的材料变得有了“感觉”和“知觉”,能适应环境的变化,不仅能发现问题,而且还能自行解决问题。而其理论意义就在于此,智能材料给了新型材料无限的可能性。

  同时,智能材料的实践意义在目前已有的应用中可见一斑:

  4.1 智能陶瓷

  材料中的晶粒在烧成后冷却至室温的过程中仍保持四方相形态,,11材料受到外应力的作用时,受应力诱导发生相变,由t相转变为m相。由于粒相变吸收能量而阻碍裂纹的继续扩展,从而提高了材料的强度和韧性。相转变发生之处的材料组成一般不均匀,因结晶结构的变化,导热和导电率等性能随之而变,这种变化就是材料受到外应力的信号,从而实现了材料的自诊断。

  4.2 智能水泥基材料

  在现代社会中,水泥作为基础建筑材料应用极为广泛,使水泥基材料智能化具有良好的应用前景。

  智能水泥基材料包括:应力、应变及损伤自检水泥基材料;自测温水泥基材料;自动调节环境湿度的水泥基材料;仿生自愈合水泥基材料及仿生自生水泥材料等。

  水泥基材料一中掺加一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维后,材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的。因此,该材料可以监测拉、弯、压等工况及静态和动态载荷作用下材料内部情况。在水泥净浆中0. 5%(体积)的碳纤维用做传感器,其灵敏度远远高于一般的电阻应变片。

  在水泥净浆中掺加多孔材料,利用多孔材料吸湿量一与温度的关系,能够使材料具有调湿功能。

  目前,智能材料尚处在研究发展阶段,它的发展和社会效应息息相关。飞机失事和重要建筑等结构的损坏,激励着人们对具有自预警、自修复功能的灵巧飞机和材料结构的研究。以材料本身的智能性开发来满足人们对材料、系统和结构的期望,使材料结构能“刚”“柔”结合,以自适应环境的变化。在未来的研究中,应以以下几个方面为重点:

  (1)如何利用飞速发展的信息技术成果,将软件功能引入材料、系统和结构中;

  (2)进一步加强探索型理论研究及材料复合智能化的机理研究,加速发展智能材料料学;

  (3)加强应用基础研究。

  篇二:无机非金属材料的应用与发展趋势

  重庆大学能源工程材料论文

  学 生:刘卓

  学 号:20133776

  指导教师:高虹

  专 业:能源动力类

  重庆大学动力工程学院

  二O一五年六月

  摘要

  材料、能源、信息是现代科学的三大支柱,材料是能源和信息的基础。无机非金属材料与金属材料和有机高分子材料是当前三大材料领域。非金属材料种类及品种繁多、涉及范围及其广泛。非金属材料分为有机非金属材料、无机非金属材料两个大类。本篇论文主要介绍无机非金属材料的起源发展以及在应用中所具有的特点,同时分析当今无机非金属材料行业存在的问题,从而得出无机非金属材料在未来材料领域的发展展望。

  关键词:无机非金属,起源发展,特点,展望

  重庆大学本科生论文

  1 无机非金属材料简介

  1.1无机非金属材料的起源与发展

  无机非金属材料(inorganicnonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、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、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。

  18 世纪工业革命以后,随着建筑、机械、钢铁、运输等工业的兴起,无机非金属材料得到了较快的发展,出现了电瓷、化工陶瓷、金属陶瓷、平板玻璃、化学仪器玻璃、光学玻璃、平炉和转炉用的耐火材料以及水泥等。同时,发展了研磨材料、碳素及石墨制品、铸石等。“无机非金属材料”的提法是随着现代科学技术的发展,到20世纪40年代以后,从传统的硅酸盐材料演变而来的。

  20 世纪以来,随着电子技术、航天、能源、计算机、通信、激光、红外、光电子学、生物医学和环境保护等新技术的兴起,对材料提出了更高的要求,促进了特种无机非金属材料的迅速发展。20世纪30~40年代出现了高频绝缘陶瓷、铁电陶瓷和压电陶瓷、铁氧体(又称磁性瓷)和热敏电阻陶瓷(见半导体陶瓷)等。20世纪50~60年代开发了碳化硅和氮化硅等高温结构陶瓷、氧化铝透明陶瓷、β-氧化铝快离子导体陶瓷、气敏和湿敏陶瓷等。如今,又出现了变色玻璃、光导纤维、电光效应、电子发射及高温超导等各种新型无机材料。

  1.2无机非金属材料的特点及应用

  无机非金属材料和金属材料以及有机高分子材料等一样,是当代完整的材料体系中的一个重要组成部分。

  在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂,并且没有自由的电子。无机非金属材料具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能,而高键能赋予这类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。

  1.2.1无机非金属材料的特点

  普通无机非金属材料的特点是:耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外,水泥在胶凝性能上,玻璃在光学性能上,陶瓷在耐蚀、介电性能上,耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性,是金属材料和高分子材料所不及的。但与金属材料相比,它抗断强度低、缺少延展性,属于脆性材料。与高分子材料相比,密度较大,制造工艺较复杂。

  特种无机非金属材料的特点是:①各具特色。例如:高温氧化物的高温抗氧化特性;氧化铝、氧化铍陶瓷的高频绝缘特性;铁氧体的磁学性质;光导纤维的光传输性质;金刚石、立方氮化硼的超硬性质;导体材料的导电性质;快硬早强水泥的快凝、快硬性质等。②各种物理效应和微观现象。例如:光敏材料的光 - 电、热敏材料的热-电、压电材料的力-电、气敏材料的气体-电、湿敏材料的湿度 - 电等材料对物理和化学参数间的功能转换特性。③不同性质的材料经复合而构成复合材料。例如:金属陶瓷、高温无机涂层,以及用无机纤维、晶须等增强的材料。

  1.2.2无机非金属材料的应用

  传统的无机非金属材料品种繁多,主要是指大宗无机建筑材料,包括水泥、玻璃、陶瓷与建筑(墙体)材料等。其产量占无机非金属材料的绝大多数。建筑材料与人们的生活质量息息相关。

  新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的,具有特殊性能和用途的材料。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。主要有先进陶瓷(advanced ceramics)、非晶态材料 (noncrystal material)、人工晶体(artificial crys-tal)、无机涂层(inorganic coating)、无机纤维(inorganic fibre)等。

  新型无机非金属材料具有如高强、轻质、耐磨、抗腐、耐高温、抗氧化以及特殊的电、光、声、磁等一系列优异综合性能的新型材料,是其它材料难以替代的功能材料和结构材料。无机非金属新材料具有独特的性能,是高技术产业不可缺少的关键材料。例如稀土掺杂石英玻璃广泛应用于导弹、卫星及坦克火控武器等激光测距系统,耐辐照石英玻璃应用于各种卫星及宇宙飞船的姿控系统;光学纤维面板和微通道板作为像增强器和微光夜视元件在全天候兵器中得到应用;航空玻璃为中国各类军用飞机提供了关键部件。人工晶体材料中激光、非线性光学和红外等晶体,用于弹道制导、电子对抗、潜艇通讯、激光武器等。特种陶瓷中,耐高温、高韧性陶瓷可用于航空、航天发动机、卫星遥感,可制作特殊性能的防弹装甲陶瓷及特种纤维及用于电子对抗等。目前已开发了近四千种高性能、多功能无机非金属新材料新品种。这些高性能材料在发展现代武器装备中起到十分重要的作用。

  2 无机非金属材料行业存在的问题

  虽然中国无机非金属新材料取得了很多成就,但由于中国无机非金属材料研制、开发至产业的形成起步较晚,底子薄,投入强度小,我国无机非金属材料行业与发达国家相比,仍有较大差距。

  (1)基础研究和关键技术落后我国无机非金属材料产品等级低。在传统无机非金属材料中,无论是水泥、玻璃还是陶瓷的产品等级普遍偏低。中国的无机非金属新材料是从试制起步的,发展过程也主要是随从于型号的需要进行。由于时间、人力的限制,加之中国长期以来对基础研究重视不够,投入较少,无机非金属材料的系统的基础非常薄弱。

  (2)材料性能低、品种少、批生产质量不稳定虽然中国已基本建立了无机非金属材料的研究、开发与部分产品的生产体系,但材料的品种尚不齐全,一些重要工程的关键配套材料还需进口。产品性能低、质量差的问题仍然存在,而且在进行批量生产时质量不稳定、成品率低、效益差的问题严重。例如,电磁屏蔽玻璃中国只能达到屏蔽 85dB 的水平,而美国已达到 110dB。我们在屏蔽波段范围等方面远远不能满足国防工业发展的需要。而航空玻璃方面高强、多功能(隐身、防激光等)圆弧整体风挡在中国还刚起步研究,极大的制约了中国航空工业的发展。

  (3)制备技术落后 资源利用率低我国无机非金属新材料工业,不但制备技术落后,而且生产能力低,生产效率低,直接影响高科技产品质量(性能)、成本、能耗等三个方面。在资源的消耗方面,水泥和陶瓷工业更为突出。由于大量的无序开采,往往未能充分利用资源,从而造成了极大的浪费。例如,国外工业发达国家玻璃纤维生产大都采用800~600孔漏板池窑拉丝法生产,已占总量95% 以上,无纺材料全部用池窑法生产,坩埚拉丝法早已被淘汰,而中国现有的池窑拉丝大部分采用800~2000孔生产技术,4000 孔技术正在开发,坩埚拉丝还没有完全淘汰。与国外相比还有较大的差距。中国纤维增强复合材料机械化生产只占40%,60%仍采用落后的手工成型,与工业发达国家差距甚大。又如集成电路(IC)石英扩散管的制备技术,国内采用的单机间歇气炼生产技术只能提供100mm 以下IC管,而国外采用一步法连熔拉管技术,生产∮200~300mm大口径石英管供大规模集成电路用,使中国IC用石英扩散管失去竞争能力,完全依赖进口。

  (4)技术装备落后我国企业现有生产线单线生产规模小,落后工艺大量存

  篇三:无机非金属材料的研究进展及应用

  学号:1203031001 姓名:彭冲 班级:无机非金属(1)班

  摘要:无机非金属材料的高硬度、低密度、耐高温、耐腐蚀、耐磨和优异的环保性能以及特殊的光声、电等性能,在航空航天、兵器、舰船等国防领域得到了越来越多的应用,如陶瓷基复合材料、结构陶瓷、特种功能陶瓷、人工晶体等已成为武器装备中不可或缺的关键材料。本文着重介绍了无机材料的研究进展和应用。在材料学飞速发展的今天,无机非金属材料有这广阔的应用前景和良好的就业形势。

  关键词:无机非金属材料 应用 前景

  引言:传统无机非金属材料,新型无机非金属材料和无机非金属基复合材料组成了庞大的无机非金属材料体系。其中以硅酸盐为基础的陶瓷、玻璃和水泥已经形成相当规模的产业,被广泛应用于工业、农业、国防和人们的生产生活中,成为国民经济的支柱产业之一。新型无机非金属材料因具有耐高温、耐腐蚀、高强度、多功能等多种优越性能,其中一些已在各个工业部门以及近几十年发展起来的空间技术、电子技术、激光技术、光电子技术、红外技术发展方面发挥了重要作用[1]。因此,无机非金属材料的发展必将大大的促进现代科学技术的进步和人类文明程度的提高。本文将主要介绍:无机非金属材料的分匪类,无机非金属材料的地位(在材料中的地位、在国民经济中的地位),无机非金属材料的发展过程,无机非金属材料的应用,无机非金属材料企业的岗位设置,无机非金属材料的发展趋势以及无机非金属材料发展中遇到的问题。

  1.无机非金属材料的特点及分类

  无机非金属材料是以某些元素的氧化物、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、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一[2]。

  在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂,并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类 材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。

  无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类[3]。

  普通无机非金属材料的特点是:耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外,水泥在胶凝性能上,玻璃在光学性能上,陶瓷在耐蚀、介电性能上,耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性,为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比,它抗断强度低、缺少延展性,属于脆性材料。与高分子材料相比,密度较大,制造工艺较复杂。特种无机非金属材料的特点是:(1)各具特色。例如:高温氧化物等的高温抗氧化特性;氧化铝、氧化铍陶瓷的高频绝缘特性;铁氧体的磁学性质;光导纤维的光传输性质;金刚石、立方氮化硼的超硬性质;导体材料的导电性质;快硬早强水泥的快凝、快硬性质等。(2)各种物理效应和微观现象。例如:光敏材料的光-电、热敏材料的热-电、压电材料的力-电、气敏材料的气体-电、湿敏材料的湿度-电等材料对物理和化学参数间的功能转换特性。(3)不同性质的材料经复合而构成复合材料。例如:金属陶瓷、高温无机涂层,以及用无机纤维、晶须等增强的材料。

  2.无机非金属材料材料的发展现状

  传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种重要的建筑材料;耐火材料与高温技术,尤其与钢铁工业的发展关系密切;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。它们产量大,用途广。其他产品,如搪瓷、磨料(碳化硅、氧化铝)、铸石(辉绿岩、玄武岩等)、碳素材料、非金属矿(石棉、云母、大理石等)也都属于传统的无机非金属材料。新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的,具有特殊性能和用途的材料。它们是现

  代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础[4]。主要有先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等。

  20世纪以来,随着电子技术、航天、能源、计算机、通信、激光、红外、光电子学、生物医学 和环境保护等新技术的兴起,对材料提出了更 高的要求,促进了特种无机非金属材料的迅速发展。30~40年代出现了高频 绝缘陶瓷、铁电陶瓷和压电陶瓷、铁氧体(又称磁性瓷)和热敏电阻陶瓷等。50~60年代开发了碳化硅和氮化硅等高温结构陶瓷、氧化铝透明陶瓷、β-氧化铝快离子导体陶瓷、气敏和湿敏陶瓷等[5]。至今,又出现了变色玻璃、光导纤维、电光效应、电子发射及高温超导等各种新型无机材料。

  3.无机非金属材料材料的发展前景

  近些年,随着科学技术的进步,无论是传统无机非金属材料,还是无机非金属材料都有了一些新的发展趋势。

  3.1生态与环保意识加强,建立科学的评价体系,实现可持续发展

  西方发达国家在促进传统无机非金属材料产业健康、可持续发展方面的采取了许多重要措施。世界发达国家十分重视建材工业的可持续发展与绿色评价。生态评价也成为世界可持续发展的一个重要手段。目前,许多国家正在进行“生态城市”的建设与实践,推广建筑节能技术材料,使用可循环材料等,改善城市生态系统状况。由此,提出了绿色建材、环保建材与节能建材的概念,并开展了大量的研究与实践工作。与西方发达国家相比,我国还存在很大的差距,特别是缺乏立法支持与技术标准的指导以及相应组织的管理与监督,使我国的传统无机非金属材料工业发展还有很大的提升空间。面对资源和环境对我国经济发展的严峻考验,国民经济的可持续发展战略显得愈加重要[6]。

  3.2向着节能、降耗的方向发展

  传统的无机非金属材料工业是能源消耗大户,在世界能源日益短缺的今天,如何生产节能、降耗,以及如何生产出高质量的建筑节能、保温产品是建材工业发展的重要趋势。选择资源节约型、污染最低型、质量效益型、科技先导型的发展方式。新型墙体材料、高质量门窗、中空玻璃将大量应用。向着提高材料性能、

  使用寿命的方向发展。低寿命设计、大量重复建设已经严重制约城市建设的发展。现代化建筑需要高性能建筑材料的支持,而提高建筑的耐久性又对建筑材料的使用寿命提出了更高的要求。

  3.3单线生产能力向大型化发展

  无论是水泥工业、玻璃工业,还是陶瓷工业,单条生产线的生产能力有大型化的趋势。生产线的大型化可以有效提高产品的质量,降低能源消耗[7]。

  3.4向着智能化方向发展

  建筑的智能化需要建筑材料的支持。随着技术的进步和生活水平的提高,建筑材料的安全性智能诊断等智能技术将更多的应用于建筑中。

  3.5向着复合化、多功能化方向发展

  复合材料具有单一材料所无法满足的使用功能,是建筑材料的发展趋势,对建筑材料的功能要求越来越趋向于多功能化。

  在美国、日本、西欧等所有发达国家在其科技发展战略中都把无机非金属新材料的发展放在优先发展的重要位置。例如,美国为了保持在高技术和军事装备方面的领先地位,在先后制定的《先进材料与技术计划(AMPP)》和《国家关键技术报告》中,新材料为六大关键技术之首,而无机非金属新材料占有相当比例;日本发表的《21世纪初期产业支柱》所列的新材料领域的14项基础研究计划中,其中七项涉及无机非金属新材料的研究领域[8]。

  未来科学技术的发展,对各种无机非金属材料,尤其是对特种新型材料提出更多更高的要求。材料学科有广阔的发展前景,复合材料、定向结晶材料、增韧陶瓷以及各种类型的表面处理和涂层的使用,将使材料的效能得到更大发挥[9]。由于对材料科学基础研究的日益深入,各种精密测试分析技术的发展,将有助于按预定性能设计材料的原子或分子组成及结构形态的早日实现。

  结束语:

  21世纪无机非金属材料的主要应用领域为信息、能源、交通、生物医学、生态环境和国防。新材料的发展将会对上述各领域产生深远的影响。

  参考文献

  [1]国家自然科学基金委员会.工程与材料科学部编著.无机非金属材料科学.科学出版社,2006.

  [2]卢安修编著,无机非金属材料导论.中南大学出版社,2003.

  [3]王培铭主编.无机非金属材料学.同济大学版社,1999.

  [4]李世普主著.特种陶瓷工艺学.武汉:武汉工业出版社,1992.

  [5}邱关明著.新型陶瓷.北京:兵器工业出版社,1993.

  [6]张玉军、张伟儒等编著.结构陶瓷及其应用.化学工业出版社.2005.

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