文档介绍：重庆大学能源工程材料论文
无机非金属材料的应用与发展
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
1 无机非金属材料简介
无机非金属材料(onmetallic 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。
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。
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