新型无机非金属材料PPT课件
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《无机非金属》课件
气相法可以制备出具有超常物理性能的无机非金属材料，但制备过程能耗极高，且 不易控制材料的尺寸和形状。
生物法
生物法是一种利用生物资源来制备无 机非金属材料的方法。
生物法可以制备出具有环保、可持续 性的无机非金属材料，但制备过程较 为复杂，且材料的性能和纯度不易控 制。
生物法通常需要使用微生物或植物提 取物等生物资源作为原料。
详细描述
热容表示材料在温度升高或降低时吸收或释放热量的能力，热导率表示热量在材料中的传导能力。热 膨胀系数表示材料在温度变化时尺寸变化的程度，抗热震性则表示材料在承受温度急剧变化时的稳定 性。
电学性能
总结词
无机非金属材料的电学性能主要包括电导率、介电常数和绝缘性等。
详细描述
电导率表示材料传导电流的能力，介电常数与材料的介电性能有关，绝缘性则表示材料 阻止电流通过的能力。
05
无机非金属材料的挑战 与未来发展
当前无机非金属材料面临的挑战
资源短缺
随着社会的发展，对无机非金属材料的需求量越来越大，而一些关键 资源的短缺问题逐渐凸显出来，如稀土元素、高岭土等。
环境负荷
无机非金属材料的生产过程中往往伴随着较高的能耗和排放，对环境 造成一定的压力，如水泥、玻璃等行业。
技术瓶颈
04
无机非金属材料的应用 实例
建筑领域的应用
总结词
广泛、重要
详细描述
无机非金属材料在建筑领域的应用非常广泛 ，如混凝土、石材、玻璃等，它们是建筑物 的主要构成材料，具有耐久、防火、隔音等 特点，为建筑物的安全和舒适提供了保障。
电子信息领域的应用
要点一
总结词
高科技、前沿
要点二
详细描述
在电子信息领域，无机非金属材料扮演着重要的角色，如 硅半导体材料、陶瓷电子元件等，它们是现代电子工业的 基础，为电子产品的微型化、高性能化提供了技术支持。
生物法
生物法是一种利用生物资源来制备无 机非金属材料的方法。
生物法可以制备出具有环保、可持续 性的无机非金属材料，但制备过程较 为复杂，且材料的性能和纯度不易控 制。
生物法通常需要使用微生物或植物提 取物等生物资源作为原料。
详细描述
热容表示材料在温度升高或降低时吸收或释放热量的能力，热导率表示热量在材料中的传导能力。热 膨胀系数表示材料在温度变化时尺寸变化的程度，抗热震性则表示材料在承受温度急剧变化时的稳定 性。
电学性能
总结词
无机非金属材料的电学性能主要包括电导率、介电常数和绝缘性等。
详细描述
电导率表示材料传导电流的能力，介电常数与材料的介电性能有关，绝缘性则表示材料 阻止电流通过的能力。
05
无机非金属材料的挑战 与未来发展
当前无机非金属材料面临的挑战
资源短缺
随着社会的发展，对无机非金属材料的需求量越来越大，而一些关键 资源的短缺问题逐渐凸显出来，如稀土元素、高岭土等。
环境负荷
无机非金属材料的生产过程中往往伴随着较高的能耗和排放，对环境 造成一定的压力，如水泥、玻璃等行业。
技术瓶颈
04
无机非金属材料的应用 实例
建筑领域的应用
总结词
广泛、重要
详细描述
无机非金属材料在建筑领域的应用非常广泛 ，如混凝土、石材、玻璃等，它们是建筑物 的主要构成材料，具有耐久、防火、隔音等 特点，为建筑物的安全和舒适提供了保障。
电子信息领域的应用
要点一
总结词
高科技、前沿
要点二
详细描述
在电子信息领域，无机非金属材料扮演着重要的角色，如 硅半导体材料、陶瓷电子元件等，它们是现代电子工业的 基础，为电子产品的微型化、高性能化提供了技术支持。
无机非金属材料ppt课件
05
CATALOGUE
无机非金属材料的未来发展趋 势与挑战
发展趋势
01
高性能陶瓷材料
由于其优异的性能，陶瓷材料在许多领域都有广泛的应用，如航空航天
、汽车、医疗等。未来，陶瓷材料的研究将更加深入，应用领域更加广
泛。
02
纳米无机非金属材料
纳米无机非金属材料由于其尺寸效应和量子效应，具有许多优异的性能
THANKS
感谢观看
。随着纳米科技的不断发展，纳米无机非金属材料的研究和应用也将得
到更广泛的推广。
03
绿色无机非金属材料
随着环保意识的不断提高，绿色无机非金属材料将成为未来研究的热点
。这类材料具有低能耗、低污染、高循环利用的特点，符合可持续发展
的要求。
挑战与问题
材料性能的提升
尽管陶瓷等无机非金属材料的性能已经有所提升，但是与金属材料相比，仍然存在一定的 差距。因此，提高无机非金属材料的性能是当前面临的一个重要挑战。
02
CATALOGUE
无机非金属材料的性质与用途
性质
01
02
03
04
一般性质
无机非金属材料具有较高的熔 点、硬度，良好的化学稳定性
，但脆性较大。
力学性质
无机非金属材料具有较高的抗 压强度、抗拉强度，耐磨性较
好，但韧性较差。
电学性质
无机非金属材料具有较好的绝 缘性能和导热性能。
光学性质
无机非金属材料具有较好的光 学性能，如透光性、反射性等
根据性质和用途，无机非金属材料可 分为陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料等 几大类。
无机非金属材料的重要性
无机非金属材料在国民经济发展中扮演着重要角色，特别是 在高技术领域，如航空航天、电子、新能源等领域具有不可 替代的作用。
人教版高中化学必修二5.3.2《新型无机非金属材料》PPT课件
碳纳 米管
石墨片层卷成 的直径纳米级
比表面积大，具 有高的强度和优
生产复合材料、电池
的管状物
良的电学性质 和传感器等
一个碳原子直 电阻率低、热导 应用于光电器件、超
石墨烯 径 厚 度 的 单 层 率 高 、 具 有 很 高 级电容器、电池和复
石墨
的强度
合材料等方面
我国科学家合成的 3 nm 长的管状碳纳米管，长度居世界之首。 这种碳纤维具有强度高、刚度(抵抗变形的能力)高、密度小(只 有钢的 1/4)、熔点高，化学稳定性好的特点，因此被称为“超 级纤维”。下列对碳纤维的说法中不正确的是( C ) A．它是制造飞机的理想材料 B．它的主要组成元素是碳元素 C．它的结构与石墨相似 D．碳纤维复合材料耐高温
原子结构 周期表中
示意图
位置
第三周期、 第ⅣA族
注意: 1自然界中不存在游离态的硅 2由于硅处于金属元素和非金属元素过渡的位置 所以硅是良好的半导体材料
化学性质 硅的化学性质不活泼 常温下，与氢氟酸、氟气、强碱反应。 加热情况下，也与一些非金属(Cl2 O2)反应。
1、与氟气反应：
Si+2F2==SiF4 2、与氢氟酸反应：
Si+4HF==SiF4↑+2H2 ↑
3、与强碱溶液反应：
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2 ↑ 4、与氯气反应：
Si+2Cl2=△=SiCl4 5、与氧气反应
Si+O2高=温=SiO2
(3)硅的制备
工业上用焦炭还原石英砂可制得含有少量杂质的粗硅
高温
SiO2+2C == Si+2CO ↑ (粗硅)
【高中化学】新型无机非金属材料PPT课件
(2)氮化硅陶瓷
氮化硅基陶瓷具有密度小、高强、高硬、高韧 性、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、 隔热、电绝缘等一系列优良性能。 Si3N4基陶瓷球轴承 氮化硅陶瓷部件
制造发动机部位的受热面，提高柴油机的质量， 节省燃料（不用水冷却，减少热散失）。 沙漠车
(3)氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷、
氧化锆陶瓷
1、不要做刺猬，能不与人结仇就不与人结仇，谁也不跟谁一辈子，有些事情没必要记在心上。 2、相遇总是猝不及防，而离别多是蓄谋已久，总有一些人会慢慢淡出你的生活，你要学会接受而不是怀念。 3、其实每个人都很清楚自己想要什么，但并不是谁都有勇气表达出来。渐渐才知道，心口如一，是一种何等的强大! 4、有些路看起来很近，可是走下去却很远的，缺少耐心的人永远走不到头。人生，一半是现实，一半是梦想。 5、你心里最崇拜谁，不必变成那个人，而是用那个人的精神和方法，去变成你自己。 6、过去的事情就让它过去，一定要放下。学会狠心，学会独立，学会微笑，学会丢弃不值得的感情。 7、成功不是让周围的人都羡慕你，称赞你，而是让周围的人都需要你，离不开你。 8、生活本来很不易，不必事事渴求别人的理解和认同，静静的过自己的生活。心若不动，风又奈何。你若不伤，岁月无恙。 9、命运要你成长的时候，总会安排一些让你不顺心的人或事刺激你。 10、你迷茫的原因往往只有一个，那就是在本该拼命去努力的年纪，想得太多，做得太少。 11、有一些人的出现，就是来给我们开眼的。所以，你一定要禁得起假话，受得住敷衍，忍得住欺骗，忘得了承诺，放得下一切。 12、不要像个落难者，告诉别人你的不幸。逢人只说三分话，不可全抛一片心。 13、人生的路，靠的是自己一步步去走，真正能保护你的，是你自己的选择。而真正能伤害你的，也是一样，自己的选择。 14、不要那么敏感，也不要那么心软，太敏感和太心软的人，肯定过得不快乐，别人随便的一句话，你都要胡思乱想一整天。 15、不要轻易去依赖一个人，它会成为你的习惯，当分别来临，你失去的不是某个人，而是你精神的支柱;无论何时何地，都要学会独立行走 ，它会让你走得更坦然些。 16、在不违背原则的情况下，对别人要宽容，能帮就帮，千万不要把人逼绝了，给人留条后路，懂得从内心欣赏别人，虽然这很多时候很难 。 17、做不了决定的时候，让时间帮你决定。如果还是无法决定，做了再说。宁愿犯错，不留遗憾! 18、不要太高估自己在集体中的力量，因为当你选择离开时，就会发现即使没有你，太阳照常升起。 19、时间不仅让你看透别人，也让你认清自己。很多时候，就是在跌跌拌拌中，我们学会了生活。 20、与其等着别人来爱你，不如自己努力爱自己，对自己好点，因为一辈子不长，对身边的人好点，因为下辈子不一定能够遇见。
无机非金属材料PPT课件
2021/4/8
43
2021/4/8
氧化铝陶瓷
结 构 陶 瓷
二氧化锆
44
几种典型的新型无机非金属材料
高温结构陶瓷 特点：耐高温、耐腐蚀、硬度大、 耐磨损、不怕氧化、密度小等
(1)氧化铝陶瓷
性能 熔点高
2021/4/8
硬度大 透明、耐高温
用途 坩埚、高温炉管
刚玉球磨机
高压钠灯灯管 45
高纯氧化铝透明陶瓷管
▪ 瓷器：需要纯净的粘土做原料，
温度也更高，瓷器比陶器磁体
白净质地致密。
2021/4/8
29
主要种类：
土器：砖瓦
红瓦 (自然冷却，Fe2O3含量较多) 青瓦 (淋水冷却，Fe3O4、FeO较多)
陶器： 彩陶 江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑
瓷器： 碗盘茶具
收藏珍品
景德镇陶瓷
炻器： 水缸、砂锅
2021/4/8
模具和夹具。
2021/4/8
48
（3）碳化硅陶瓷
碳化硅（SiC--金刚砂）和氮化硅一样，是
稳定的原子晶体。具有高的热传导能力、硬度
大、熔点高、比重小，有较高的强度和较好的
热稳定性，与各种酸都不起作用，其抗氧化性
能在高达1550OC时仍很优良。
用途：制造磨料、模
具、特种耐火材料制品；
用于制造电阻发热元件。
27
3、陶瓷
主原料要 生产过程 反应条件 种类
黏土
①混合 ②成型 ③干燥 ④烧结 ⑤冷却
高温
2021/4/8
土器 陶器 炻器 瓷器
性能
抗氧化、 抗酸碱腐 蚀、耐高 温、绝缘 、易成型
28
▪ 陶瓷是由黏土在高温下烧制而成，根据
无机非金属类生态环境材料ppt课件
33
2．混凝土 1）环境负荷降低型生态混凝土 （1）降低制造时的环境负荷 （2）降低使用时的环境负荷 （3）利用混凝土降低环境负荷 2）生物对应型生态混凝土
34
3．平板玻璃 1）热反射玻璃 2）高性能隔热玻璃 3）自动调光玻璃 4）隔音隔热玻璃 5）电磁屏蔽玻璃 6）抗菌自洁玻璃
35
4．建筑装饰装修材料 1）建筑涂料 2）壁纸墙布 3）建筑胶粘剂 4）建筑卫生陶瓷
22
7.3 无机非金属材料零排放与零废弃制 备科学技术
• 对无机非金属材料排放和废弃的控制以及以此 为目的的零排放与零废弃制备科学技术，是无 机非金属类生态环境材料研究的重要内容。
23
一、无机非金属材料的低能耗、少污染制备技术
1．免烧和低温固结技术
1）水热热压 2）反应硬化型免烧陶瓷和电沉积陶瓷膜
KI K IC
n
指数（疲 劳指数）
材料裂强度
材料断裂韧性
4）耐腐蚀、磨损性能设计
14
2．结构设计 1）晶粒设计 （1）晶粒尺寸 （2）晶粒形状 2）晶界设计 3）多相复合设计 （1）原位自生复相结构 （2）纳米复合结构 （3）纤维、晶须复合结构 （4）智能自修复结构
15
3．无机非金属材料长寿命化的典型设计—陶 瓷涂层 在一种材料表面形成另一种材料的涂层 1）锅炉传热管陶瓷涂层 2）飞机发动机的陶瓷绝热涂层
2）可切削技术
27
二、无机非金属固体废弃物的再循环与再利用
无机非金属固体废弃物的高附加值利用方法有： ①分离法，可提取其他元素或化合物； ②合成法，再添加其他原料，可制备新材料； ③完全利用法，即完全利用废料制成新材料。
1． 粉煤灰、煤矸石 1）粉煤灰制取沸石
2）粉煤灰、煤矸石制备高性能陶瓷
2．混凝土 1）环境负荷降低型生态混凝土 （1）降低制造时的环境负荷 （2）降低使用时的环境负荷 （3）利用混凝土降低环境负荷 2）生物对应型生态混凝土
34
3．平板玻璃 1）热反射玻璃 2）高性能隔热玻璃 3）自动调光玻璃 4）隔音隔热玻璃 5）电磁屏蔽玻璃 6）抗菌自洁玻璃
35
4．建筑装饰装修材料 1）建筑涂料 2）壁纸墙布 3）建筑胶粘剂 4）建筑卫生陶瓷
22
7.3 无机非金属材料零排放与零废弃制 备科学技术
• 对无机非金属材料排放和废弃的控制以及以此 为目的的零排放与零废弃制备科学技术，是无 机非金属类生态环境材料研究的重要内容。
23
一、无机非金属材料的低能耗、少污染制备技术
1．免烧和低温固结技术
1）水热热压 2）反应硬化型免烧陶瓷和电沉积陶瓷膜
KI K IC
n
指数（疲 劳指数）
材料裂强度
材料断裂韧性
4）耐腐蚀、磨损性能设计
14
2．结构设计 1）晶粒设计 （1）晶粒尺寸 （2）晶粒形状 2）晶界设计 3）多相复合设计 （1）原位自生复相结构 （2）纳米复合结构 （3）纤维、晶须复合结构 （4）智能自修复结构
15
3．无机非金属材料长寿命化的典型设计—陶 瓷涂层 在一种材料表面形成另一种材料的涂层 1）锅炉传热管陶瓷涂层 2）飞机发动机的陶瓷绝热涂层
2）可切削技术
27
二、无机非金属固体废弃物的再循环与再利用
无机非金属固体废弃物的高附加值利用方法有： ①分离法，可提取其他元素或化合物； ②合成法，再添加其他原料，可制备新材料； ③完全利用法，即完全利用废料制成新材料。
1． 粉煤灰、煤矸石 1）粉煤灰制取沸石
2）粉煤灰、煤矸石制备高性能陶瓷
无机非金属材料ppt课件
类型：陶瓷、玻璃、水泥 （1）陶瓷 ·主要原料：黏土 ·主要成分：含水的铝硅酸盐，成分复杂
（2）玻璃 ·主要原料：纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2) ·主要成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
高温
Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑
高温
CaCO3 +SiO2===CaSiO3 + CO2↑
二、新型无机非金属材料
1、硅和二氧化硅
根据元素周期表中硅的位置，思考： 为什么硅能成为应用最为广泛的半导体材料？
第三周期、第IV A族
①硅的存在与性质：
硅在自然界以硅酸盐和氧化物的形式存在
硅酸盐矿石
玛瑙（ SiO2 ）
水晶（ SiO2 ）
高温下，硅能与氧气反应生成SiO2，与氯气反应生成 SiCl4 。
（3）碳纳米材料
碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属 材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、 医药等领域有着广阔的应用前景。
注：碳纳米材料、金刚石、石墨都是碳的同素异形体， 它们因结构不同(碳原子排列方式不同)而具有不同性质。
——富勒烯
富勒烯是由碳原子构成的 一系列笼形分子的总称，其中 的C60是富勒烯的代表物。C60的 发现为纳米科学提供了重要的 研究对象，开启了碳纳米材料 研究和应用的新时代。
③
。
②二氧化硅的性质：
（1）物理性质: 二氧化硅硬度大、熔点高，不溶于水
（2）化学性质:
酸性氧化物：SiO2＋2NaOH=== Na2SiO3＋H2O ；
具有氧化性：SiO2＋2C
Si＋2CO↑；
特 性 ：SiO2＋4HF=== SiF4↑＋2H2O。
【高中化学】新型无机非金属材料 高一化学同步精品课件(人教版2019必修第二册)
பைடு நூலகம்
课时二 新型无机非金属材料
二氧化硅 SiO2的特性
与氢氟酸(唯一的酸)反应
SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O
（在玻璃上雕花刻字）
【思考】HF酸该如何保存？ 答：保存在塑料瓶中
课时二 新型无机非金属材料
二氧化硅
【思考1】实验室盛放碱溶液的试剂瓶使用橡胶塞，而不用玻璃塞？
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O 答：若使用带玻璃塞的试剂瓶盛放碱液，碱液能与玻璃中SiO2发生反应生成 Na2SiO3，导致玻璃塞与瓶口内侧粘连而无法打开。
高温陶瓷
压电陶瓷
透明陶瓷
超导陶瓷
课时二 新型无机非金属材料
碳纳米材料
富勒烯C60
石墨烯
碳纳米管（单壁）
碳纳米管（多壁）
结构特点
应用
富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 代表物C60开启碳纳米材料研究和应用的新时代
碳纳米管
由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺 度的直径
用于生产复合材料、电池和传感器等
SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O
【思考4】SiO2既能与强碱反应，又能与HF反应，SiO2是两性氧化物吗？ 答：不是，二氧化硅和其他酸不反应，只能与HF酸反应，且生成的SiF4不是盐
课时二 新型无机非金属材料
二氧化硅
4、用途
SiO2的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质，加上SiO2在自然界 的广泛存在，从古到今都被人类广泛地应用着。
5.3.2
第二课时：新型无机非金属材料
课时二 新型无机非金属材料 满足科技发展的需要，应用于高端领域
课时二 新型无机非金属材料
课时二 新型无机非金属材料
二氧化硅 SiO2的特性
与氢氟酸(唯一的酸)反应
SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O
（在玻璃上雕花刻字）
【思考】HF酸该如何保存？ 答：保存在塑料瓶中
课时二 新型无机非金属材料
二氧化硅
【思考1】实验室盛放碱溶液的试剂瓶使用橡胶塞，而不用玻璃塞？
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O 答：若使用带玻璃塞的试剂瓶盛放碱液，碱液能与玻璃中SiO2发生反应生成 Na2SiO3，导致玻璃塞与瓶口内侧粘连而无法打开。
高温陶瓷
压电陶瓷
透明陶瓷
超导陶瓷
课时二 新型无机非金属材料
碳纳米材料
富勒烯C60
石墨烯
碳纳米管（单壁）
碳纳米管（多壁）
结构特点
应用
富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 代表物C60开启碳纳米材料研究和应用的新时代
碳纳米管
由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺 度的直径
用于生产复合材料、电池和传感器等
SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O
【思考4】SiO2既能与强碱反应，又能与HF反应，SiO2是两性氧化物吗？ 答：不是，二氧化硅和其他酸不反应，只能与HF酸反应，且生成的SiF4不是盐
课时二 新型无机非金属材料
二氧化硅
4、用途
SiO2的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质，加上SiO2在自然界 的广泛存在，从古到今都被人类广泛地应用着。
5.3.2
第二课时：新型无机非金属材料
课时二 新型无机非金属材料 满足科技发展的需要，应用于高端领域
课时二 新型无机非金属材料
无机非金属材料课件
2
电子行业
电路板、绝缘材料等
3
化工行业
催化剂、粉末材料等
无熔点，使其熔化成型。
2
溶胶-凝胶法
通过控制溶胶和凝胶的形成过程制备材料。
3
气相沉积法
利用化学反应气体形成材料。
无机非金属材料的市场前景
1 广泛应用
市场需求量大，应用领域广泛。
2 创新发展
新材料的出现不断推动市场发展。
玻璃材料
如玻璃器皿、建筑玻璃等，具有透明、光滑的 特性。
聚合物材料
如塑料、橡胶等，具有良好的可塑性和耐磨性。
陶瓷材料
如水泥、石膏等，具有良好的外观和耐久性。
无机非金属材料的性质和特点
• 高熔点和硬度 • 良好的绝缘性能 • 抗腐蚀性能强 • 多种颜色和外观
无机非金属材料的应用领域
1
建筑领域
玻璃窗、砖瓦等
无机非金属材料ppt课件
无机非金属材料是一类在自然界中存在的无机物质，没有金属的特性。 这些材料在我们的日常生活中扮演着重要的角色。
什么是无机非金属材料
无机非金属材料是指不含金属元素的材料，主要由非金属原子组成。 这种材料通常具有高熔点、高耐腐蚀性和良好的绝缘性能。
常见的无机非金属材料
陶瓷材料
如瓷器、砖瓦等，具有高硬度和耐磨性。
3 环保意识
对环境友好的无机非金属材料受到青睐。
总结和展望
无机非金属材料在现代社会中扮演着重要的角色，持续创新和环保意识将促 进其未来发展。
高中化学 3.1.2 新型无机非金属材料课件 新人教版选修
一、含硅元素的新型无机非金属材料
1.碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷的综合比较
碳化硅(SiC)陶瓷 氮化硅(Si3N4)陶瓷
性 硬度高,可耐 2 能 000 ℃的高温,化学 特 性质稳定,耐腐蚀性 点强
主 要 用 途
高温耐蚀部件、研 磨盘、密封环、研 磨介质、防弹板、 航天器的涂层材料 等
是一种超硬物质,本身具有润滑性,并且耐 磨损;除氢氟酸外,不与其他无机酸反应, 抗腐蚀能力强,高温时也能抗氧化。而且 它还能抵抗冷热冲击,在空气中加热到 1 000 ℃以上,急剧冷却再急剧加热,也不会 碎裂
(2)特性与用途:熔点高,硬度大,化学性质稳定,在高温时仍可保持
室温时的强度和硬度,可用于制造轴承、汽轮机叶片和发动机受热
面等。
目标导航 预习导引 一 二 三
自主预习 合作探究
新型陶瓷是否是陶瓷? 提示：新型陶瓷材料从化学组成上来看已经不属于传统硅酸盐 陶瓷材料了,只是它们多数也具有一般硅酸盐材料的耐高温、强度 高、耐腐蚀的特性,并且从外观上与传统的硅酸盐陶瓷一样不具有 金属光泽,都属于脆性材料,容易碎裂等。广义上陶瓷是用陶瓷生 产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称,所以新型陶瓷材 料按照陶瓷的广义定义来看仍然属于陶瓷材料。
自主预习 合作探究
讨论金刚石和石墨在生产和生活中的应用,并说明这些应用主要 利用了它们的哪些性质?
提示：金刚石是最硬的天然物质,可作研磨材料;石墨是一种非 常软而滑腻的物质,可作润滑材料。金刚石是电的绝缘体,不易导 热;而石墨则是电导体,导热性好,常作电极材料。
自主预习 合作探究
一二
知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用
3Si+2N2
Si3N4
也可用化学气相沉积法,在氢气保护下,使
无机非金属材料ppt课件
熔融法制备无机非金属材料的缺点是制备出的无机非金属材料结构不够致密，性能不够优异。
热解法制备的无机非金属材料有炭黑、石墨、碳纤维等。
热解法制备无机非金属材料的缺点是制备出的无机非金属材料结构不够致密，性能不够优异。
烧结法是一种将粉末状的物质加热到高温状态，使其发生物理和化学变化，最终形成致密化块状无机非金属材料的方法。
热膨胀系数
无机非金属材料的热膨胀系数差异较大，有些材料在加热时膨胀较小，适用于高温或温度变化较大的环境。
电导率与绝缘性：大多数无机非金属材料具有较高的绝缘性能，是良好的电绝缘材料。例如，陶瓷、玻璃和某些特种水泥可用于高压电器和电子设备的绝缘结构。
折射率与光学常数
无机非金属材料的折射率较高，决定了它们在光学仪器、光纤通讯和照明系统等领域的应用价值。不同材料的光学常数（如折射率、消光系数和色散等）决定了它们在特定波长范围内的光学行为。
烧结法制备无机非金属材料的优点是制备出的无机非金属材料结构致密，性能优异。
烧结法制备无机非金属材料的缺点是制备过程需要高温条件，能耗较高，同时制备出的无机非金属材料尺寸较小。
烧结法制备的无机非金属材料有陶瓷、玻璃、耐火材料等。
无机非金属材料的性能特点
硬度
韧性
强度与断裂韧性
疲劳性能
无机非金属材料的硬度通常较高，具有较好的耐磨性和耐压性能。例如，陶瓷材料具有极高的硬度，广泛用于切割工具、磨料和轴承等领域。
A
B
D
C
化学气相沉积法
利用化学反应产生气体，在气体的扩散和迁移过程中，通过化学反应生成无机非金属材料。
溶胶-凝胶法
将无机盐或金属醇盐溶解在合适的溶剂中，经过水解、缩聚等化学反应，形成稳定的溶胶，再经干燥、烧结固化制备无机非金属材料。
热解法制备的无机非金属材料有炭黑、石墨、碳纤维等。
热解法制备无机非金属材料的缺点是制备出的无机非金属材料结构不够致密，性能不够优异。
烧结法是一种将粉末状的物质加热到高温状态，使其发生物理和化学变化，最终形成致密化块状无机非金属材料的方法。
热膨胀系数
无机非金属材料的热膨胀系数差异较大，有些材料在加热时膨胀较小，适用于高温或温度变化较大的环境。
电导率与绝缘性：大多数无机非金属材料具有较高的绝缘性能，是良好的电绝缘材料。例如，陶瓷、玻璃和某些特种水泥可用于高压电器和电子设备的绝缘结构。
折射率与光学常数
无机非金属材料的折射率较高，决定了它们在光学仪器、光纤通讯和照明系统等领域的应用价值。不同材料的光学常数（如折射率、消光系数和色散等）决定了它们在特定波长范围内的光学行为。
烧结法制备无机非金属材料的优点是制备出的无机非金属材料结构致密，性能优异。
烧结法制备无机非金属材料的缺点是制备过程需要高温条件，能耗较高，同时制备出的无机非金属材料尺寸较小。
烧结法制备的无机非金属材料有陶瓷、玻璃、耐火材料等。
无机非金属材料的性能特点
硬度
韧性
强度与断裂韧性
疲劳性能
无机非金属材料的硬度通常较高，具有较好的耐磨性和耐压性能。例如，陶瓷材料具有极高的硬度，广泛用于切割工具、磨料和轴承等领域。
A
B
D
C
化学气相沉积法
利用化学反应产生气体，在气体的扩散和迁移过程中，通过化学反应生成无机非金属材料。
溶胶-凝胶法
将无机盐或金属醇盐溶解在合适的溶剂中，经过水解、缩聚等化学反应，形成稳定的溶胶，再经干燥、烧结固化制备无机非金属材料。
无机非金属材料课件
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电子电器行业
航空航天领域
无机非金属材料具有良好的电绝缘性和稳 定性，可用于制造电子元件和电器设备等 。
无机非金属材料具有耐高温和抗腐蚀等特 性，在航空航天领域中有广泛的应用，如 火箭发动机壳体、飞机结构件等。
02
无机非金属材料的生产工艺
原料选择与处理
原料种类
根据产品需求选择合适的矿物原料，如黏土、石 英、长石等。
材料在高温下保持其结构 和性质的能力，反映材料 的耐热性。
04
无机非金属材料的发展趋势与挑 战
新材料的研究与开发
高性能陶瓷材料
研究具有高强度、高韧性、耐磨 、耐高温等优异性能的新型陶瓷 材料，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶
瓷等。
新型玻璃材料
探索具有特殊光学、电学、磁学等 性能的新型玻璃材料，如光子晶体 玻璃、导电玻璃等。
成型与烧成
成型工艺
选择合适的成型工艺，如干压成型、等静压成型等， 根据产品形状和尺寸确定。
成型参数
控制成型参数，如压力、温度、时间等，以保证成型 质量。
烧成工艺
制定合理的烧成制度，控制烧成温度、时间、气氛等 参数，以获得理想的烧成效果。
加工与处理
加工设备
根据产品需求选择合适的加工设备，如切割机、磨削机、抛光机 等。
新型复合材料
研究由两种或多种材料组成的新型 复合材料，如碳纤维复合材料、玻 璃纤维复合材料等。
生产工艺的改进与创新
1 2
先进陶瓷制备技术
发展先进的陶瓷制备技术，如凝胶注模成型、等 静压成型等，以提高陶瓷材料的致密度和均匀性 。
玻璃熔炼与成型技术
研究新型的玻璃熔炼与成型技术，如溢流下拉法 、连熔连铸法等，以提高玻璃的质量和产量。
新人教版 化学 必修第二册第五章第三节无机非金属材料课件
（4）应用
光导纤维
水晶、玛瑙饰品
化学仪器
硅酸H2SiO3
高中化学唯一难溶性酸，酸性比碳酸还弱
硅酸
聚合
硅酸凝胶
干燥脱水
硅酸干凝胶
“硅胶”
硅胶的用途： 食品、药品的干燥剂 催化剂的载体
3.新型陶瓷
SiC(金刚砂) 陶瓷
结构 碳原子和硅原子通过共价键连接
硬度大 砂纸和砂轮பைடு நூலகம்磨料
性能
耐高温结构材料
高温抗氧化 耐高温半导体材料
1．保存NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？ SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O 有粘性
2．SiO2既能与HF酸反应又能和NaOH反应，所以它是两性 氧化物？ 错。因为SiO2＋4HF＝SiF4 ↑＋2H2O，生成的SiF4 不属于盐。
二、二新.新型型无无机机非非金金属属材材料 料
SiO2+Na2CO3 SiO2+CaCO3
Na2SiO3+CO2↑ CaSiO3+CO2↑
主要成分
Na2SiO3 CaSiO3
SiO2
玻璃无固定的熔沸点。
2. 玻璃
应用
生产建筑材料、光学仪器和各种器皿、还可制造玻璃 纤维用于高强度符合材料等。
用含铅的原料制 造的光学玻璃
加入一些金属氧化物或盐可以 得到彩色玻璃，常用于建筑和 装饰
新人教版 化学 必修第二册
第三节 无机非金属材料
硅酸盐材料 新型无机非金属材料
材料的分类
材料 （按化学组成 和特性来分）
金属单质 金属材料
合金
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
高分子材料： 塑料、合成橡胶、合成纤维
光导纤维
水晶、玛瑙饰品
化学仪器
硅酸H2SiO3
高中化学唯一难溶性酸，酸性比碳酸还弱
硅酸
聚合
硅酸凝胶
干燥脱水
硅酸干凝胶
“硅胶”
硅胶的用途： 食品、药品的干燥剂 催化剂的载体
3.新型陶瓷
SiC(金刚砂) 陶瓷
结构 碳原子和硅原子通过共价键连接
硬度大 砂纸和砂轮பைடு நூலகம்磨料
性能
耐高温结构材料
高温抗氧化 耐高温半导体材料
1．保存NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？ SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O 有粘性
2．SiO2既能与HF酸反应又能和NaOH反应，所以它是两性 氧化物？ 错。因为SiO2＋4HF＝SiF4 ↑＋2H2O，生成的SiF4 不属于盐。
二、二新.新型型无无机机非非金金属属材材料 料
SiO2+Na2CO3 SiO2+CaCO3
Na2SiO3+CO2↑ CaSiO3+CO2↑
主要成分
Na2SiO3 CaSiO3
SiO2
玻璃无固定的熔沸点。
2. 玻璃
应用
生产建筑材料、光学仪器和各种器皿、还可制造玻璃 纤维用于高强度符合材料等。
用含铅的原料制 造的光学玻璃
加入一些金属氧化物或盐可以 得到彩色玻璃，常用于建筑和 装饰
新人教版 化学 必修第二册
第三节 无机非金属材料
硅酸盐材料 新型无机非金属材料
材料的分类
材料 （按化学组成 和特性来分）
金属单质 金属材料
合金
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
高分子材料： 塑料、合成橡胶、合成纤维
第九章--新型无机非金属材料PPT课件
晶内：气孔、孪晶界、层错、位错等 a、 气孔率对强度的影响 强度随气孔率的增加近似按指数规律下降。 Ryskewitsch公式：σ=σ0exp(-αP) P—气孔率，σ0—P=0时的强度，α—常数，在4～7之间。 当P=10%时，σ下降到σ0的一半。硬瓷P=3%, 陶器 P=10%～15%。 ∴为获得高强度，应制备接近理论密度的无气孔陶瓷材料。
Va——原子体积或分子体积。
Va
E与kTm/Va之间成线性关系。
Tm↑，E↑ 氧化物<氮化物<硼化物<碳化物
陶瓷的弹性模量数据
温度对弹性模量的影响
弹性模量与kTm/Va之间的关系
（4）E与致密度的关系 随气孔率增加，E急剧下降。 即致密度提高，E提高。
E=EOexp(-BP) P——气孔率
气孔率对Al2O3陶瓷弹性模量的影响
自增韧陶瓷：烧结或热处理使其内部自生出 增韧相。
外加第二相增韧：纤维、晶粒、颗粒
9.1.4.1 相变韧化
（1）ZrO2同素异构转变及相变韧化的概念
ZrO2同素异构转变： 液相（L）→立方相（c）→正方相（t）→单斜相（m） 其中t→m转变时将产生3%～5%的体积膨胀，属M相变。 相变韧化：将ZrO2的t→m相变Ms点稳定到比室温稍低， 而Md(形变M点)点比室温高，使其在承载时由应力诱发产生 t→m相变，由于相变产生的体积效应和形状效应而吸收大量的 能量，从而表现异常高的韧性。
（2）温度对强度的影响
陶瓷的最大特点：高温强度比金属高得多。有三区： A区：T < 0.5 Tm，无塑变，σf基本保持不变； B区：T > 0.5 Tm，有塑变，σf随T上升明显降低； C区：T继续升高，二维滑移系开动，有交滑移产生，松 弛了应力集中，σf随T升高而上升。
Va——原子体积或分子体积。
Va
E与kTm/Va之间成线性关系。
Tm↑，E↑ 氧化物<氮化物<硼化物<碳化物
陶瓷的弹性模量数据
温度对弹性模量的影响
弹性模量与kTm/Va之间的关系
（4）E与致密度的关系 随气孔率增加，E急剧下降。 即致密度提高，E提高。
E=EOexp(-BP) P——气孔率
气孔率对Al2O3陶瓷弹性模量的影响
自增韧陶瓷：烧结或热处理使其内部自生出 增韧相。
外加第二相增韧：纤维、晶粒、颗粒
9.1.4.1 相变韧化
（1）ZrO2同素异构转变及相变韧化的概念
ZrO2同素异构转变： 液相（L）→立方相（c）→正方相（t）→单斜相（m） 其中t→m转变时将产生3%～5%的体积膨胀，属M相变。 相变韧化：将ZrO2的t→m相变Ms点稳定到比室温稍低， 而Md(形变M点)点比室温高，使其在承载时由应力诱发产生 t→m相变，由于相变产生的体积效应和形状效应而吸收大量的 能量，从而表现异常高的韧性。
（2）温度对强度的影响
陶瓷的最大特点：高温强度比金属高得多。有三区： A区：T < 0.5 Tm，无塑变，σf基本保持不变； B区：T > 0.5 Tm，有塑变，σf随T上升明显降低； C区：T继续升高，二维滑移系开动，有交滑移产生，松 弛了应力集中，σf随T升高而上升。
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3.高温超导材料进入实用阶段；
4.智能材料和机敏材料将得到广泛应用；
5、纳米材料将在治疗癌症、存储信息等领域大显神 通……
社会需要材料,材料离不开化学。
2020年10月2日
13
2020年10月2日
14
2020年S10月i23日N4基陶瓷球轴承
15
2020年高10月纯2日氧化铝透明陶瓷管
16
2020年10月2日
金
刚
目前，世界上用石墨合成金刚石的研究发展 石
很快，我国在这方面的研究也在飞速发展，许多 锯
城市都建有人造金刚石的工厂和研究所，以满足 片
生产发展的需要。
2020年10月2日
12
展望21世纪，材料科学的前景是美好的：
1.光电转换材料，分解水的催化材料和储氢材料等能 源材料将实现高效化；
2.集多种功能于一身的复合材料可使我们的生活质量 得到进一步改善（如“白色污染”将被消除）；
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
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）
2020年10月2日
5
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）具础，一直是 人类进步的一个重要里程碑。
例如，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。一种新型材料的 研制成功，可以引起人类文化和生活的新的变化。
石器、陶瓷、铁、铜、玻璃、水泥、有机高分子
（如塑料等）、单晶材料等的发明，为人类进步提供 重要的物质基础。
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。
红宝石和蓝宝石及人造宝石
2020年10月2日
9
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。
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20天20年这10月样2日 丰富多彩。
3
(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
条通话1800路
原料来源广(石英玻璃),节约有色金属 资源较少
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
每公里1.6 t 每公里20万元
性能好,抗电磁干扰保密性强,能防窃 听,不发生电辐射
现代通信用光缆 光学纤维胃镜
用20光20年导10月纤2日 维做手术，不用开刀
11
金刚石
24
氧化铝陶瓷制品
2020年10月2日
25
氧化锆陶瓷
17
2020年10月2日
18
现 代 通 信 用 光 缆
2020年10月2日
19
2020年10月2日
光 学 纤 维 胃 镜
20
2020年10月2日
用光导纤维 做手术，不 用开刀
21
人 造 金 刚 石 锯 片
2020年10月2日
22
2020年10月2日
金刚石钻头
23
金刚石
2020年10月2日
第七章硅和硅酸盐工业
第三节 新型无机非金属材料
2020年10月2日
1
一、什么是无机非金属材料？
1、材料 2、材料的几种分类
3、生活中无机非金属材料
4、新型无机非金属材料的特征
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）
2020年10月2日
金刚石
展望
2
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
2020年10月2日
和生物工程等许多高新技术领域。 4
3、生活中的无机非金属材料
⑴玻璃、水泥、陶瓷
(1)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(见下页)
(3)光导纤维的用途： 光纤除了可以用于退通讯外，还用于医疗、信息
处理2020、年10传月2日能传像、遥测遥控、照明等许多方面。 10
光纤光缆
普通电缆
信息量大,每根光纤理论上可同时通 8管同轴电缆每
过10亿路电话
于没有一种能抵御高温钠蒸气（1400℃）强烈腐蚀的特 殊材202料0年1，0月2所日 以，直到1965年才制取第一支高压钠灯。7
(2)氮化硅陶瓷
氮化硅基陶瓷具有密度小、高强、高硬、高韧 性、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、 隔热、电绝缘等一系列优良性能。
Si3N4基陶瓷球轴承
氮化硅陶瓷部件
制造发动机部位的受热面，提高柴油机的质量， 节省燃料（不用水冷却，减少热散失）。 沙漠车
(3)氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷、
氧化锆陶瓷 碳化硅陶瓷
(4)人造宝石(请看下页)
2020年10月2日
8
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。
金刚石是目前已知的最硬的材料，可以用来
切削和刻划其他物质，被用于钻探、磨削等行业。 金
但是，由于天然金刚石非常少，远远不能满 刚
足生产和科研的需要。科学家们通过对石墨和金 石
刚石同素异形体结构的研究，指出了在一定条件 钻
下使石墨转化为金刚石的可能性。
头
1955年，美国首先用石墨合成出金刚石，这
是材料合成领域的一项重大成就。
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6
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 耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。
易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用
(1)氧化铝陶瓷
高纯氧化铝透明陶瓷管
性能 熔点高
用 途 氧化铝陶瓷制品 坩埚、高温炉管
硬度大
刚玉球磨机
透明、耐高温
高压钠灯灯管
备注：钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决，由