无机非金属材料[上学期]
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课件53张PPT。第三节 无机非金属材料复合材料：碳纤维增强材料、
（多功能） 玻璃钢、高级木地板
高功能材料： K3C60（超导）
结构材料：Al2O3 陶瓷、氮化硅陶瓷
（耐高温、强度大等）
信息材料： 液晶、光导纤维、记忆合金、半导体
（光、电、敏感、记录） 无机非金属材料： 传统无机非金属材料
新型无机非金属材料
金属材料： 普通金属、 合金
有机高分子材料： 橡胶、塑料、纤维材
料化学组成使用功能人类社会所需要，用于制造有用器物的物质。传统无机非金属材料? 概念：以含硅物质为原料，经过加热制成硅酸盐产品的工业叫硅酸盐工业。硅酸盐工业 如制造水泥、玻璃、陶瓷等产品的工业都属于硅酸盐工业。 特点：
（1）原料 均为含硅固体物质（水泥
工业用 粘土，玻璃工业用石英）。
（2）反应条件 高温。
（3）反应原理 复杂的物理 、化学变化。
（4）产品的主要成分 硅酸盐。 水泥性能其它水泥具有水硬性原料石灰石、粘土生产过程普通水泥的成分硅酸三钙 3CaO●SiO2
硅酸二钙2CaO●SiO2
铝酸三钙3CaO●Al2O3原料研磨
混合 煅烧
(回转窑)成品加入石膏水泥沙浆、混凝土我国的水泥工业 中国在1889年于唐山建立了第一座水泥厂。1906年在唐山
成立启新洋灰股份有限公司。1949年的水泥产量为660千吨，到
1984年已达120万吨，水泥的品种也从单一的硅酸盐水泥发展到
60多个品种。水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土 水泥、沙子和水的混合物叫水泥砂浆，是建筑用粘合剂，可把砖、石等粘结起来。水泥、沙子和碎石的混合物叫混凝土。 混凝土常用钢筋做结构，这就是我们常说的钢筋混凝土结构。钢筋混凝土的强度大，常用来建造高楼大厦。桥梁等高大的建筑物。水泥用于建筑特种水泥快硬水泥，低热和水泥中热水泥，抗硫酸盐水泥
油井水泥，膨胀水泥，耐火水泥，白色水泥，
彩色水泥，防辐射水泥，防藻水泥，抗菌水泥等。原料纯碱、石灰石、石英原理Na2SiO3、CaSiO3、SiO2熔合在一起而形成在玻璃态物质（或者Na2O●CaO●6SiO2）普通玻璃的组成设备：玻璃窑特种玻璃光学玻璃
有色玻璃玻璃纤维钢化玻璃玻璃几种常见玻璃简介普通玻璃因混有铁的化合物显浅绿色蓝玻璃红玻璃化学仪器玻璃如试管等光学仪器玻璃如放大镜钢化玻璃光纤玻璃光导纤维：1964年8月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线，被誉为“纤维光学之父”。比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送3万门电话且中继距离长达20——50Km，保密性能好。
在原料里加入某些金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现出特征颜色。 把普通玻璃放在电炉里加热，使它软化，然后急速冷却，得到钢化玻璃。其机械强度比普通玻璃大4——6倍，不易破碎。玻璃 没有固定的熔点。 没有一定的熔点而在某一温度范围内逐渐软化的物质。（介于晶体与非晶体之间。）玻璃仪器热弯玻璃防弹玻璃陶瓷简史原料粘土工艺流程粘土混合成型干燥烧结成品冷却种类土器、陶器、瓷器、炻器性能釉景德镇传统名瓷之一的薄胎瓷景德镇传统名瓷之一的雕塑瓷景德镇传统名瓷之一的粉彩瓷景德镇传统名瓷之一的青花瓷陶瓷粉彩瓷古瓷欣赏小结 硅酸盐工业石灰石、
黏土、（石膏）纯碱、石灰石、石英黏土水泥回转窑玻璃窑复杂的物理、化学变化复杂的物理、化学变化磨→烧→磨原料强热成熔体，冷却即得玻璃混合、成型、干燥、烧结、冷却小结 硅酸盐工业抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型无固定熔点，在一定温度范围内逐渐软化水硬性不同标号普通玻璃
特种玻璃土器、陶器、炻器、瓷器高 温高 温高 温Na2SiO3、CaSiO3、SiO23CaO · SiO2
2CaO · SiO2
3CaO · Al2O3新型无机非金属材料传统无机非金属材料与新型材料的比较1．传统的硅酸盐材料有什么优、缺点？ 优点：抗腐蚀、耐高温；
缺点：质脆、经不起热冲击。 2．新型无机非金属材料有哪些特性？ ①承受高温，强度高。
②具有光学特性。
③具有电学特性。
④具有生物功能。 新型无机非金属材料的特性1.能承受高温、强度高。
例如：氮化硅陶瓷在1200℃左右的高温下，
仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶
片、轴承、永久性模具等。
2.具有电学特性，一些新型无机非金属材料可以作为半导体、导体、超导体等，一些绝缘性材料常被用于集成电路的基板。3.具有光学特性。有些新型无机非金属材料能发出各色的光，有的能透过可见光，有的能使红外线、雷达射线穿过。处于高温下的光导纤维4. 具有生物特性。有些新型无机非金属材料强度高、无毒、不溶于水，对人体组织有较好的适应性，可直接植入人体内，用这类材料制成的人造牙齿、人造骨骼，已被应用在医疗上。
人造关节一、高温结构陶瓷1. 定义：2. 特性：3. 用途 主要指利用其强度、硬度、韧性
等机械性能制成的各种材料。 耐高温、抗氧化、耐酸碱腐蚀、
硬度大、耐磨损、密度小等 制坩埚、高温炉管等 （熔点高、耐高温）
制刚玉耐磨机 （硬度大）
可制高压钠灯的灯管 （透明、耐高温、耐压、不与钠反应） 可用于制陶瓷柴油机等发动机，火箭、飞机、航天飞机的外壳。（ 硬、润滑、耐磨损、抗氧化抗冷热冲击、除HF不与酸反应等 ）<氧化铝陶瓷<氮化硅陶瓷氧化铝陶瓷 氧化铝陶瓷高压钠灯氧化铝陶瓷制品高纯氧化铝透明陶瓷管Si3N4基陶瓷球轴承二、光导纤维1. 定义： 是一种能高质量传导光
的玻璃纤维。2. 特性: 传导光的能力非常强，抗干扰性能好，不发生电
辐射，通讯质量高，能防窃听（保密性好）。3. 用途：（1）制光缆，传输信息、图像；（2）制光导纤维内窥镜
测量心脏中的血压、体温等； （3）传输能量等。10亿人同时通话/1条光缆光导纤维现代通信用光缆光学纤维胃镜用光导纤维做手术，不用开刀光导纤维手术头灯光纤面板光导纤维的视频转到下一页新材料发展趋势（1）高分子材料。资源丰富、原料广，轻质、高强，
成形工艺简易。提高工作温度是研制的重要课题。各
种塑料、合成橡胶和合成纤维将有很大发展，成为重
要的新材料
（2）特种陶瓷。高强高温结构陶瓷、电工电子功能陶
瓷和复合陶瓷是新材料中普遍注重的发展方向。
（3）功能材料。这是新材料中发展很快的一个重要方
向，如半导体、激光、红外、超导、电子、磁性、发光、
液晶、换能、传感材料等，品种繁多，前景广阔。（4）能源材料。太阳能、磁流体发电、氢能等新能源发
展，同时促进了各种高温热、储能、换能材料的发展。
（5）高性能、高强度结构材料。
（6）复合材料。纤维增强型、弥散粒子型、叠
层复合型复合材料以及碳纤维、石墨纤维、硼
纤维、金属纤维、晶须的研制发展，将使被称
为"21世纪材料"复合材料更放光彩。
（7）金属新材料。非晶态金属(金属玻璃)、记
忆合金、防振合金、超导合金和金属氢等。（8）极限材料。在超高压、超高温、超低温、
超高真空等极端条件下应用和制取的各种材料。
如超导、超硬、超塑性、超弹性、超纯、超晶格
膜等材料。
（9）原子分子设计材料。这是在材料科学深入研
究的基础上，对表面、非晶态、结构点阵与缺陷、
固态杂质、非平衡态、相变以及变形、断裂、磨
损等领域研究探索的发展方向，以期获得原子、分
子组成结构按性能要求设计的新材料。
（10）稀土材料。稀土金属在激光、荧光、磁性、
红外、微波、核能、特种陶瓷以及化工材料中，
有奇异的性能，稀土材料已成为重要的开发领域。
我国稀土资源储量居世界首位，因此稀土的开发对
我国更为重要。
（多功能） 玻璃钢、高级木地板
高功能材料： K3C60（超导）
结构材料：Al2O3 陶瓷、氮化硅陶瓷
（耐高温、强度大等）
信息材料： 液晶、光导纤维、记忆合金、半导体
（光、电、敏感、记录） 无机非金属材料： 传统无机非金属材料
新型无机非金属材料
金属材料： 普通金属、 合金
有机高分子材料： 橡胶、塑料、纤维材
料化学组成使用功能人类社会所需要，用于制造有用器物的物质。传统无机非金属材料? 概念：以含硅物质为原料，经过加热制成硅酸盐产品的工业叫硅酸盐工业。硅酸盐工业 如制造水泥、玻璃、陶瓷等产品的工业都属于硅酸盐工业。 特点：
（1）原料 均为含硅固体物质（水泥
工业用 粘土，玻璃工业用石英）。
（2）反应条件 高温。
（3）反应原理 复杂的物理 、化学变化。
（4）产品的主要成分 硅酸盐。 水泥性能其它水泥具有水硬性原料石灰石、粘土生产过程普通水泥的成分硅酸三钙 3CaO●SiO2
硅酸二钙2CaO●SiO2
铝酸三钙3CaO●Al2O3原料研磨
混合 煅烧
(回转窑)成品加入石膏水泥沙浆、混凝土我国的水泥工业 中国在1889年于唐山建立了第一座水泥厂。1906年在唐山
成立启新洋灰股份有限公司。1949年的水泥产量为660千吨，到
1984年已达120万吨，水泥的品种也从单一的硅酸盐水泥发展到
60多个品种。水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土 水泥、沙子和水的混合物叫水泥砂浆，是建筑用粘合剂，可把砖、石等粘结起来。水泥、沙子和碎石的混合物叫混凝土。 混凝土常用钢筋做结构，这就是我们常说的钢筋混凝土结构。钢筋混凝土的强度大，常用来建造高楼大厦。桥梁等高大的建筑物。水泥用于建筑特种水泥快硬水泥，低热和水泥中热水泥，抗硫酸盐水泥
油井水泥，膨胀水泥，耐火水泥，白色水泥，
彩色水泥，防辐射水泥，防藻水泥，抗菌水泥等。原料纯碱、石灰石、石英原理Na2SiO3、CaSiO3、SiO2熔合在一起而形成在玻璃态物质（或者Na2O●CaO●6SiO2）普通玻璃的组成设备：玻璃窑特种玻璃光学玻璃
有色玻璃玻璃纤维钢化玻璃玻璃几种常见玻璃简介普通玻璃因混有铁的化合物显浅绿色蓝玻璃红玻璃化学仪器玻璃如试管等光学仪器玻璃如放大镜钢化玻璃光纤玻璃光导纤维：1964年8月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线，被誉为“纤维光学之父”。比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送3万门电话且中继距离长达20——50Km，保密性能好。
在原料里加入某些金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现出特征颜色。 把普通玻璃放在电炉里加热，使它软化，然后急速冷却，得到钢化玻璃。其机械强度比普通玻璃大4——6倍，不易破碎。玻璃 没有固定的熔点。 没有一定的熔点而在某一温度范围内逐渐软化的物质。（介于晶体与非晶体之间。）玻璃仪器热弯玻璃防弹玻璃陶瓷简史原料粘土工艺流程粘土混合成型干燥烧结成品冷却种类土器、陶器、瓷器、炻器性能釉景德镇传统名瓷之一的薄胎瓷景德镇传统名瓷之一的雕塑瓷景德镇传统名瓷之一的粉彩瓷景德镇传统名瓷之一的青花瓷陶瓷粉彩瓷古瓷欣赏小结 硅酸盐工业石灰石、
黏土、（石膏）纯碱、石灰石、石英黏土水泥回转窑玻璃窑复杂的物理、化学变化复杂的物理、化学变化磨→烧→磨原料强热成熔体，冷却即得玻璃混合、成型、干燥、烧结、冷却小结 硅酸盐工业抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型无固定熔点，在一定温度范围内逐渐软化水硬性不同标号普通玻璃
特种玻璃土器、陶器、炻器、瓷器高 温高 温高 温Na2SiO3、CaSiO3、SiO23CaO · SiO2
2CaO · SiO2
3CaO · Al2O3新型无机非金属材料传统无机非金属材料与新型材料的比较1．传统的硅酸盐材料有什么优、缺点？ 优点：抗腐蚀、耐高温；
缺点：质脆、经不起热冲击。 2．新型无机非金属材料有哪些特性？ ①承受高温，强度高。
②具有光学特性。
③具有电学特性。
④具有生物功能。 新型无机非金属材料的特性1.能承受高温、强度高。
例如：氮化硅陶瓷在1200℃左右的高温下，
仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶
片、轴承、永久性模具等。
2.具有电学特性，一些新型无机非金属材料可以作为半导体、导体、超导体等，一些绝缘性材料常被用于集成电路的基板。3.具有光学特性。有些新型无机非金属材料能发出各色的光，有的能透过可见光，有的能使红外线、雷达射线穿过。处于高温下的光导纤维4. 具有生物特性。有些新型无机非金属材料强度高、无毒、不溶于水，对人体组织有较好的适应性，可直接植入人体内，用这类材料制成的人造牙齿、人造骨骼，已被应用在医疗上。
人造关节一、高温结构陶瓷1. 定义：2. 特性：3. 用途 主要指利用其强度、硬度、韧性
等机械性能制成的各种材料。 耐高温、抗氧化、耐酸碱腐蚀、
硬度大、耐磨损、密度小等 制坩埚、高温炉管等 （熔点高、耐高温）
制刚玉耐磨机 （硬度大）
可制高压钠灯的灯管 （透明、耐高温、耐压、不与钠反应） 可用于制陶瓷柴油机等发动机，火箭、飞机、航天飞机的外壳。（ 硬、润滑、耐磨损、抗氧化抗冷热冲击、除HF不与酸反应等 ）<氧化铝陶瓷<氮化硅陶瓷氧化铝陶瓷 氧化铝陶瓷高压钠灯氧化铝陶瓷制品高纯氧化铝透明陶瓷管Si3N4基陶瓷球轴承二、光导纤维1. 定义： 是一种能高质量传导光
的玻璃纤维。2. 特性: 传导光的能力非常强，抗干扰性能好，不发生电
辐射，通讯质量高，能防窃听（保密性好）。3. 用途：（1）制光缆，传输信息、图像；（2）制光导纤维内窥镜
测量心脏中的血压、体温等； （3）传输能量等。10亿人同时通话/1条光缆光导纤维现代通信用光缆光学纤维胃镜用光导纤维做手术，不用开刀光导纤维手术头灯光纤面板光导纤维的视频转到下一页新材料发展趋势（1）高分子材料。资源丰富、原料广，轻质、高强，
成形工艺简易。提高工作温度是研制的重要课题。各
种塑料、合成橡胶和合成纤维将有很大发展，成为重
要的新材料
（2）特种陶瓷。高强高温结构陶瓷、电工电子功能陶
瓷和复合陶瓷是新材料中普遍注重的发展方向。
（3）功能材料。这是新材料中发展很快的一个重要方
向，如半导体、激光、红外、超导、电子、磁性、发光、
液晶、换能、传感材料等，品种繁多，前景广阔。（4）能源材料。太阳能、磁流体发电、氢能等新能源发
展，同时促进了各种高温热、储能、换能材料的发展。
（5）高性能、高强度结构材料。
（6）复合材料。纤维增强型、弥散粒子型、叠
层复合型复合材料以及碳纤维、石墨纤维、硼
纤维、金属纤维、晶须的研制发展，将使被称
为"21世纪材料"复合材料更放光彩。
（7）金属新材料。非晶态金属(金属玻璃)、记
忆合金、防振合金、超导合金和金属氢等。（8）极限材料。在超高压、超高温、超低温、
超高真空等极端条件下应用和制取的各种材料。
如超导、超硬、超塑性、超弹性、超纯、超晶格
膜等材料。
（9）原子分子设计材料。这是在材料科学深入研
究的基础上，对表面、非晶态、结构点阵与缺陷、
固态杂质、非平衡态、相变以及变形、断裂、磨
损等领域研究探索的发展方向，以期获得原子、分
子组成结构按性能要求设计的新材料。
（10）稀土材料。稀土金属在激光、荧光、磁性、
红外、微波、核能、特种陶瓷以及化工材料中，
有奇异的性能，稀土材料已成为重要的开发领域。
我国稀土资源储量居世界首位，因此稀土的开发对
我国更为重要。