高中化学 3.2 功能各异的无机非金属材料素材3 苏教版选修1.doc

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1、功能各异的无机非金属材料无机非金属材料(inorganicnonmetallicmaterials)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

2、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成分结构　　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。　　硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一，硅酸盐材料是陶瓷的主要组成物质。3应用领域　　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

3、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。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

4、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(advancedceramics)、非晶态材料(noncrystalmaterial〉、人工晶体〈artificialcrys-tal〉、无机涂层(inorganiccoating)、无机纤维(inorganicfibre〉等。4传统工艺　　传统无机非金属材料：　　①水泥和其他胶凝材料硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰、石膏等；②陶瓷粘土质、长石质、滑石质和骨灰质陶瓷等；　　③耐火材料硅质、硅酸铝质、高铝质、镁质、铬镁质等，玻璃硅酸盐；　　④搪　瓷钢片、铸铁、铝和铜胎等；　　⑤铸　石辉绿岩、玄武岩、铸石等；　　◆研磨材料：氧化

5、硅、氧化铝、碳化硅等；　　◆多孔材料：硅藻土、蛭石、沸石、多孔硅酸盐和硅酸铝等；　　◆碳素材料：石墨、焦炭和各种碳素制品等；　　◆非金属矿：粘土、石棉、石膏、云母、大理石、水晶和金刚石等；　　新型无机非金属材料　　◆绝缘材料：　　①氧化铝、氧化铍、滑石、镁橄榄石质陶瓷、石英玻璃和微晶玻璃等　　②铁电和压电材料钛酸钡系、锆钛酸铅系材料等　　◆磁性材料：　　①锰—锌、镍—锌、锰—镁、锂—锰等铁氧体、磁记录和磁泡材料等；　　②导体陶瓷钠、锂、氧离子的快离子导体和碳化硅等；③半导体陶瓷钛酸钡、氧化锌、氧化锡、氧化钒、氧化锆等过滤金属元素氧化物系材料等。　　◆光学材料：钇铝石榴石激光材料，氧化铝、

6、氧化钇透明材料和石英系或多组分玻璃的光导纤维等　　◆高温结构陶瓷：　　①高温氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等难熔化合物超硬材料碳化钛、人造金刚石和立方氮化硼等　　②人工晶体铝酸锂、钽酸锂、砷化镓、氟金云母等　　◆生物陶瓷：长石质齿材、氧化铝、磷酸盐骨材和酶的载体材料等　　◆无机复合材料：陶瓷基、金属基、碳素基的复合材料传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的比较传统无机非金属材料新型无机非金属材料具有性质稳定，抗腐蚀耐高温等优点，但质脆，经不起热冲击。除具有传统无机非金属材料的优点外，还有某些特征如：强度高、具有电学、光学特性和生物功能等。5分类　　(1)传统陶瓷　　陶瓷在我国有悠久的历

7、史，是中华民族古老文明的象征。从西安地区出土的秦始皇陵中大批陶兵马俑，气势宏伟，形象逼真，被认为是世界文化奇迹，人类的文明宝库。唐代的唐三彩、明清景德镇的瓷器均久负盛名。　　传统陶瓷材料的主要成分是硅酸盐，自然界存在大量天然的硅酸盐，如岩石、土壤等，还有许多矿物如云母、滑石、石棉、高岭石等，它们都属于天然的硅酸盐。此外，人们为了满足生产和生活的需要，生产了大量人造硅酸盐，主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛