新型无机材料
新型无机非金属材料制备工艺
新型无机非金属材料制备工艺引言新型无机非金属材料是一类在材料科学领域中具有重要应用潜力的材料。
与传统的金属材料相比，无机非金属材料具有更高的硬度、更好的耐腐蚀性能、更低的导热系数和更好的绝缘性能。
因此，新型无机非金属材料在航空航天、电子器件、能源存储等领域得到广泛应用。
本文将介绍一种常见的新型无机非金属材料制备工艺，包括原材料准备、混合、成型和烧结等步骤。
同时，还将讨论一些常见的材料制备问题和改进措施，以提高制备效率和材料性能。
原材料准备新型无机非金属材料的制备过程通常需要使用一些原材料，如粉末、化学品等。
在开始制备工艺之前，需要对原材料进行准备。
首先，需要选择适当的原材料。
根据材料的要求和性能需求，确定所需原材料的种类、纯度和颗粒大小。
然后，对原材料进行粉碎。
一般情况下，原材料需要经过粉碎设备进行粉碎处理，以获得所需的颗粒大小。
粉碎过程中需要注意避免杂质的混入，以确保最终材料的纯度和性能。
最后，对原材料进行筛选和干燥。
通过筛选可以去除不需要的颗粒大小，确保原材料的一致性；通过干燥可以去除原材料中的水分，防止在后续的制备过程中出现问题。
混合混合是制备新型无机非金属材料过程中的关键步骤之一。
通过混合，可以将不同的原材料均匀地混合在一起，以形成均一的混合物，为后续的成型和烧结过程做好准备。
混合过程需要根据具体材料的特性来选择适当的混合设备。
常见的混合设备包括球磨机、搅拌机等。
在混合过程中，需要控制混合时间和混合速度，以确保混合得到充分和均匀。
此外，还可以根据需要添加一些助剂，如增湿剂、黏合剂等，以提高混合效果和成型性能。
成型成型是将混合后的材料加工成所需形状和尺寸的过程。
常见的成型方法包括压制、注射成型、喷涂等。
压制是一种常见的成型方法，适用于制备块状和板状材料。
在压制过程中，将混合好的材料放入模具中，然后施加足够的压力使材料在模具中形成所需形状。
压制过程中需要根据具体材料的性质和成型要求来选择适当的压力和温度。
几种新型无机材料简介
专业论文学校：天水师范学院班级：2012级应化1班姓名：汪治华学号：20122060155几种新型无机材料简介材料是人类生存和发展的物质基础，也是一切工程技术的基础。
现代科学技术的发展对材料的性能不断提出新的更高的要求。
材料科学是当前科学研究的前沿领域之一。
以材料科学中的化学问题为研究对象的材料化学成为无机化学的重要学科之一。
材料主要包括金属材料、无机非金属材料、复合材料和高分子材料等各类化学物质。
这里简单介绍几种新型无机材料。
●氮化硅陶瓷材料氮化硅（Ｓｉ３Ｎ４）陶瓷是一种高温结构陶瓷材料，属于无机非金属材料。
在Ｓｉ３Ｎ４中，硅原子和氮原子以共价键结合，使Ｓｉ３Ｎ４具有熔点高、硬度大、机械强度高、热膨胀系数低、导热性好、化学性质稳定、绝缘性能好等特点。
它在１２００℃的工作温度下可以维持强度不降低。
氮化硅可用于制作高温轴承、制造无冷却式陶瓷发动机汽车、燃气轮机的燃烧室和机械密封环等，广泛应用于现代高科技领域。
工业上普遍采用高硅与纯氮在较高温度下非氧化气氛中反应制取Ｓｉ３Ｎ４：3Si+2N2 Ｓｉ３Ｎ４采用化学气相沉积法也可以得到纯度较高的Ｓｉ３Ｎ４：3SiCl4 +2N2 +6H2 Si3N4 +12HCl除Ｓｉ３Ｎ４外，高温结构陶瓷还有SiC，ZrO2，Al2O3等。
●砷化镓半导体材料砷化镓（GaAs）是一种多用途的高技术材料。
除了硅之外，GaAs已成为最重要的半导体材料。
砷化镓是亮灰色晶体，具有金属光泽，质硬而脆。
GaAs的晶体结构与单质硅和金刚石相似。
它在常温下比较稳定，不与空气中的氧气和水作用，也不与HCl，H2SO4等反应。
砷化镓是一种本征半导体，其禁带宽度比硅大，工作温度比硅高（50～250）℃，引入惨杂元素的GaAs可用于制作大功率电子元器件。
GaAs中电子运动速度快，传递信息块，GaAs可用于制造速度更快、功能更强的计算机。
GaAs中的被激发的电子回到基态是以光的形式释放能量，它具有将电能转换为光能的性能，可作为发光二极管的发光组分，也可以制成二极管激光器，用于在光纤光缆中传递红外光。
新型无机非金属材料
新型无机非金属水材晶料 和金刚石等
新型无 机非金 属材料
高频绝缘材料 铁电和压电材料
磁性材料
导体陶瓷 半导体陶瓷
氧化铝、氧化铍、滑石、镁橄榄石质陶瓷、石英玻璃和微晶玻
璃 钛等酸钡系、锆钛酸铅系材料等
锰-锌、镍-锌、锰-镁、锂-锰等铁氧体、磁记 录和磁泡材料等 钠、锂、氧离子的快离子导体和碳化硅等
钛酸钡、氧化锌、氧化锡、氧化钒、氧化锆 等过渡金属元素氧化物系材料等
最后结合课后习题小结。
材料
主要成份
高频绝缘陶瓷 导体陶瓷
Al2O3 Leabharlann iC半导体陶瓷ZnO
生物陶瓷
Al2O3磷酸盐等
新型无机非金属材料
练习：1．下列叙述不正确的是______。 A．硅酸盐材料也称为传统无机非金属 材料 B．新型无机非金属材料具有耐高温、 高强度，具有电学和光学特性，具有生 物功能 C．高温结构陶瓷和光导纤维都属于新 型无机非金属材料 D．水泥、普通玻璃、陶瓷都属于新型 无机非金属材料
新型无机非金属材料
真正的光通信时代
目前的光纤通信，是把声音或图象通过电话机
或电视摄像机变成电信号，再通过光调制机对激光
光源进行调制，把电信号变成光信号，由光导纤维
传送到接收端，接收端的激光接收机通过光电转换
器，把光信号还原成电信号，进入电话机或电视机
，重现发送的声音或图象。
未来的光纤通信，可以不用电信号，而是将声
性能好，抗电磁干扰
每公里1.6吨 每公里20万元左右 一般有电磁干扰
无辐射，防窃听
新型无机非金属材料
1.光导纤维在通讯技术中的应用，光纤 通信较之普通电缆通信有哪些优点呢?请 大家阅读课本P158有关内容，进行回答。
应用无机化学：第一章 新型无机材料概述
✓ 粉体原料的粒度是纳米量级的，显微结构中的晶粒、晶界、气孔、缺陷分布均在纳米尺度。 ✓ 纳米陶瓷表面和界面非常大，晶界对材料性能其主导影响作用 ✓ 纳米陶瓷是当前陶瓷研究的一个重要趋向，将促使陶瓷从性能到应用都提高到崭新的阶段 9
现代社会的合成材料
钇铝石榴石激光材料，氧化铝、氧化钇透 明材料和石英系或多组分玻璃的光导纤维 等
金 属
高温结构陶瓷
高温氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等 难熔化合物
材
超硬材料
碳化钛、人造金刚石和立方氮化硼等
料
人工晶体
铌酸锂、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
载体等
21
无机复合材料
陶瓷基、金属基、碳素基的复合材料
对人体有较好的适应性
心瓣膜、人造关节等
23
硬度大、耐磨损
高温炉管
透明、耐高压 氧化铝陶瓷制品
高
压
钠
灯
熔点高
24
氧化铝陶瓷球磨罐
星式氧化铝陶瓷球磨机
25
高压钠灯是发光效率很高的一种电光源，光色 金白，在它的灯光下看物清晰，不刺眼。平均 寿命长达1万小时～2万小时，比高压汞灯寿命 长2倍，高过白炽灯的寿命10倍，是目前寿命 最长的灯。早在20世纪30年代初，人们就已经 知道利用钠蒸气放电可获得一种高效率的光源， 但一直到1960年，高压钠灯才呱呱坠地，后经 不断发展改进，才得以实际应用。
2014级本科生选修课程
应用无机化学
课程内容
第一章 新型无机材料概述
• 新型无机材料发展概况 • 新型无机材料特点 、分类 • 新型无机材料应用领域
【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。
新型无机非金属材料
随堂练习
1、下列物质中，不属于新型无机非金 属材料（ A、B ）
A、普通玻璃 B、硅酸盐陶瓷
C、氧化铝陶瓷
D、氧化硅陶瓷
2、下列材料中能高质量传导光的是 （ C ）
A、氮化硅陶瓷
B 氧化铝陶瓷
C光导纤维 D破璃 3、将SO2气体通入悬浮着棕色PbO2的热水 中，一段时间后，发生的现象（ B ） A、悬浮物消失 为白色 逸出 B、悬浮物由棕色变 C有臭鸡蛋味的气体 D析出浅黄色沉淀
高温结构陶瓷 1.氧化铝陶瓷
高 压 钠 灯
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷（人造刚玉）
①高熔点；②高硬度；③可制 主要特 成透明陶瓷；④无毒、不溶于 性 水，强度高；⑤对人体有较好 的适应性 高级耐火材料，刚玉球磨机； 主要用 高压钠灯的灯管、人造骨、人 途 造牙、人造心瓣膜、人造关节 等
2.氮化硅陶瓷
传统无机非金属材料 无机非金属材料 材料
Fe、Cu、Al、合金等
新型无机非金属材料
金属材料 高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维
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。
光导纤维（二氧化硅）
①抗干扰性能好，不发生辐射； 主要特 ②通讯质量好； 性 ③质量轻、耐腐蚀 用于通讯外，还用于医疗、信 主要用 息处理、遥测遥控等 途
光 导 纤 维 手 术 头 灯
光纤面板
光导纤维的视频
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光纤光缆
普通电缆
信息量大，信息量大， 8管同轴电缆每条通话 每根光缆上理论上可 1800路 同时通过10亿路电话 原料来源广（石英玻 资源较少 璃），节约有色金属 质量小，每km27g， 每km1.6t 不怕腐蚀，铺设方便 成本低，每km 10 000 普通光缆每km 200 元左右 000元左右 性能好，抗电磁干扰 保密性强 ，能防窃听， 不发生电辐射
新型无机材料：无机材料成型技术
粉料本征特性
堆集方式 最大填充率为面心立方密堆或六方密堆(74.05%) 简立方堆集 (52.36%) 振动: 可提高堆积密度
粒径配比 大小球搭配, 可能的填充率越高
流动性
粒形圆润,流动性好,可获得较大填充密度
加压方式
单向加压 一端加压, 受压面密度大, 未加压端密度小
双向加压：坯体两边受压，两端密度大，中间密度小 改进的双向加压：
乙烯醇单体不存在，PVA由聚醋酸 乙烯(PVAc）皂化而成。 含大量亲水性羟基，是水溶性物质
（成本1~1.2万元/吨）
皂化PVAc, 生成粉状PVA, PVA溶于乙 醇或甲醇中, 加入酸催化剂和丁醛, 进行缩聚反应而成。
含羟基、乙酰基和羧基 可溶于极性和非极性溶剂中。
（成本9.5万元/吨）
纤维素基团：n×C6H10O5 含有大量羟基，大多数水溶性
和粒径。一般制备的晶粒具有严重的团聚现象 粉体处理（搅拌磨、振动磨、滚动磨）
打开颗粒团聚体，获得窄颗粒尺寸分布的粉料
硬团聚的ZrO2粉末颗粒的电子显微照片
浆料制备
流延浆料配制是流延成型技术的关键: (1) 合适的流动性, (2) 分散特性, (3) 良好的干燥特性, (4) 易加工性
分散剂
浆
增塑剂
流延设备
流延机是流延成型主要设备ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ其结构示意图如下
实验流延机
流延厚度
研究发现，流延干坯片的厚度D与各种流延参数的关系为：
D h (1 h2P ) 2 6 v0 L
其中α为湿坯干燥时厚度的收缩系数，h和L分别是刮刀刀刃间 隙的高度和长度，η为浆料粘度，△P为料斗中的压力，而v0为载 体线速度 厚 膜: 刮刀口间隙↑料浆液面↑载体线速↓料浆粘度↓ 薄膜:相反
新型无机非金属材料
金属材料： 易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用
(1)氧化铝陶瓷 性能
熔点高
用途
坩埚、高温炉管、 氧化铝陶瓷制品
硬度大
刚玉球磨机、 高压钠灯灯管、
透明、耐高温
高纯氧化铝透明陶瓷管
用途示例：钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决，由 于没有一种能抵御高温钠蒸气（1400℃）强烈腐蚀的特殊材料， 所以，直到1965年才制取第一支高压钠灯。
光学纤维胃镜
光导纤维在医学上的另一个重要应用是通过微细的 光纤将高强度的激光输入人体的病变部位，用激光 来切除病变部位。这种“手术”不用切开皮肤和切 割肌肉组织，而且切割部位准确，手术效果好。
用光导纤维做手术，不用开刀
其他新型无机非金属材料简介
（1）金刚石
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。
(4)智能材料
功能材料主要利用材料的热、光、电、 磁等性能，用于电子、激光、通讯、能源 和生物工程等领域。功能材料的最新发展 是智能材料，它具有环境判断功能，自我 修复功能和时间轴功能。智能材料既能像 人的五官那样感知客观世界，又能主动对 外做功，发射声波、辐射电磁波或热能， 甚至能促进化学反应和改变颜色等类似有 生命物质的智慧反应。
如果把纳米颗粒粉末制成块状金属材料，它会变得 十分结实，强度比一般金属高十几倍，同时又可以像 橡胶一样富有弹性。纳米金属有着奇异的性能——超 塑延展性，纳米铜在室温下可延伸50多倍而不折断。 用这种材料制造飞机、汽车、轮船，会使它们的质量 减少到1/10。
（转下页）
纳米碳管是石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成
的笼状纤维，内部是空的，外部直径只有几到几十纳 米。这样的材料很轻，但很结实。它的密度是钢的1/6， 而强度却是钢的100倍。用来做防弹背心是再好不过 的了。纳米碳管的细尖极易发射电子，用于做电子枪， 可做成几厘米厚的壁挂式电视。
新型无机材料：新型无机材料概述
专题二：新型无机材料概述无机非金属材料概述⏹无机非金属材料的定义除金属材料和高分子材料外的材料，或者除金属外的无机材料都称为无机非金属材料。
⏹无机非金属材料的分类按材料结构状态可分为1、非晶态材料：玻璃、非晶薄膜2、晶态材料：单晶（硅晶）、多晶（陶瓷、水泥）3、混合态材料：液晶、微晶玻璃按材料发展历程分：1、传统无机非金属材料：主要指含硅物质为原料经加热制成的硅酸盐材料：水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料2、新型无机非金属材料：主要指新近发展或正在发展的具有优异性能和特殊功能，对科学技术尤其是对高技术的发展和产业具有决定意义的的无机非金属材料精细陶瓷、新型玻璃、能源材料、智能材料、人工晶体传统无机非金属材料：水泥1、主要性质：水化性、水硬性抗硫酸盐性、膨胀性、耐高温性2、原料条件：石灰石、黏土、辅助原料(包括石膏)3、设备装置：水泥回转窑（干法或湿法）立窑（普通和机械）4、反应条件：高温5、水泥成分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、游离氧化钙3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O36、常见水泥制品：水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土⏹水泥的分类☐硅酸盐水泥，即国外通称的波特兰水泥☐铝酸盐水泥☐硫铝酸盐水泥☐铁铝酸盐水泥☐氟铝酸盐水泥☐以火山灰或潜在水硬性材料及其他活性材料为主要组分的水泥⏹水泥技术性质☐细度☐凝结时间☐安定性☐强度☐碱含量☐水化热水泥生产工艺：两磨一烧熟料水泥冷却加石膏磨细磨烧磨水泥水泥制品水泥电阻普通玻璃1、定义：一种较为透明的固体物质，在熔融时形成连续网络结 构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料2、原料条件：纯碱、石灰石和石英3、设备装置：高温玻璃熔炉4、主要成分：CaO · Na 2 O ·6SiO 25、常见玻璃：窗用玻璃、玻璃器皿、建筑幕墙玻璃、特种建筑玻璃(节能、自洁净、抗菌环保等)6、普通玻璃的生产流程：原料混合→高温融制→快速冷却→后加工加工（退火、镀膜等）⏹普通玻璃的分类☐引上法平板玻璃(分有槽/无槽两种)☐平拉法平板玻璃☐浮法玻璃⏹玻璃通性☐各向同性：均质玻璃在各个方向的性质如折射率、硬度、弹性模量、热膨胀系数等性能相同☐介稳性：当熔体冷却成玻璃体时，它能在较低温度下保留高温时的结构而不变化☐可逆渐变性：熔融态向玻璃态转化是可逆和渐变的☐连续性：熔融态向玻璃态转变时物理化学性质随温度变化是连续的传统陶瓷1、定义：指所有以粘土等无机非金属矿物为原料的工业产品,是陶器和瓷器的总称2、原料条件：粘土（高岭石、叶蜡石、蒙脱土等）3、设备装置：高温窑4、常见传统陶瓷：陶瓷器皿、建筑陶瓷、卫生洁具、工艺陶器5、传统陶瓷的生产流程：配料→原料混合→成型→干燥→烧制→冷却→陶瓷制品釉料制备及施釉⏹传统陶瓷的分类☐日用陶瓷☐艺术陶瓷☐建筑卫生陶瓷⏹传统陶瓷共性☐耐腐蚀☐易碎，抗压强度大，而抗拉、抗弯、抗冲击强度较小☐耐高温☐表面特性⏹耐火材料⏹定义：是由多种不同化学成分及不同结构矿物组成的非均质体，由较高熔点的化合物组成⏹功能：抵抗高温，满足高温使用条件⏹组成：颗粒相及基质相⏹分类☐按化学特性、化学成分分类，分为硅铝系耐火制品、碱性耐火制品、含锆耐火制品、含碳耐火制品☐按制造工艺和烧制方法分类，分为定形耐火材料、不定形耐火材料、隔热耐火材料和特殊耐火材料等☐也可分为非氧化物系和氧化物系匣钵推板三明治棚板铸管、套管新型无机非金属材料：⏹新型玻璃：⏹人工晶体：⏹新型陶瓷：专题报告⏹纳米材料：专题报告⏹多孔材料：⏹无机（光学）纤维：⏹薄膜（涂层）材料：专题报告⏹生物材料：自学⏹半导体材料：自学⏹新能源材料：自学新型玻璃材料⏹新型玻璃是指除平板玻璃和日用器皿玻璃以外的，采用精确、高纯或新型原料，采用新工艺在特殊条件下或严格控制形成过程制得的具有特殊功能或特殊用途的玻璃⏹新型玻璃的特点1、成分：（硅、硼、磷、锗、铅）酸盐、卤族、硫族等2、形状：板状、薄膜、纤维3、玻璃态：单一玻璃态、乳浊玻璃、微晶玻璃、泡沫玻璃4、功能：光、电、磁、声、生物等5、制备工艺：坩埚、池窑、电加热、真空熔炼等⏹新型玻璃材料的分类光学纤维、激光玻璃、红外玻璃1. 光学玻璃材料：SiO22. 电磁玻璃材料：液晶显示器用导电玻璃、磁性玻璃3. 热学玻璃材料：抗热震性、耐热、导热、透明微晶玻璃4. 力学及机械玻璃材料：云母切削微晶玻璃、氧氮玻璃等5. 生物化学玻璃材料：生物微晶玻璃、自清洁玻璃、多孔玻璃⏹新型玻璃材料的制备常规方法：原料混合→高温融制→成型→冷却→热处理（退火或核化晶化）→后精加工（镀膜）新方法：溶胶－凝胶法、气相沉积法、高速冷却法等新型玻璃材料（光导纤维）处于高温下的光导纤维光缆新型玻璃材料（微晶玻璃）微晶玻璃轴承计算机硬盘基板天文望远镜镜坯LCD面板微晶玻璃装饰板电器配套面板人工晶体材料⏹人工晶体定义是指采用人工合成技术及方法制备的晶体。
新型无机功能材料研究与发展
新型无机功能材料研究与发展随着科学技术的不断进步，无机材料领域一直都是科学家们关注的重点之一。
在过去的数十年里，无机材料已经取得了一系列的重要进展。
而在当今世界中，随着国际化和不断发展的经济需求，新型无机材料的研究和发展已成为全球高科技竞争的焦点。
随着人们对于功能材料应用的需求不断增加，新型无机功能材料的研究和发展成为了无机材料领域的趋势。
在新型无机功能材料的研究和发展过程中，学界和产业界都做出了大量的投入。
这些新型无机功能材料具有很多特殊的性质，例如优异的力学性能、磁性、电学性能等等。
因此，这些材料在许多领域都有着广泛的应用，如传感器、光电子、光电器件、储能器件、催化剂、生物材料等等。
从研究的角度来看，无机材料中的新型无机功能材料更像是一项跨学科的研究。
该领域中的研究人员涉及到材料学、化学、物理、电子学等多个领域。
这有助于在材料的性质和化学组成之间建立关联。
新型无机功能材料的研究和发展是一个复杂的过程。
首先，需要研究人员对材料进行设计和制备，以确保所需性能的实现。
其次，材料的性能和特性也是需要精细的测试和分析的。
这样才能确保材料是符合其预期应用的。
最后，研究人员还需要进行长期的实际应用试验，以确定这些材料的可靠性和实际的应用效果。
在新型无机功能材料中，纳米材料也是备受研究人员关注的一个重要领域。
通过纳米结构的设计和制备，这些材料的独特性能可以被进一步提高。
在过去的几年中，纳米技术的不断发展，使得现在已经可以制备出纳米级别的无机功能材料。
这些新型纳米无机材料在生物医学、电化学和光学领域均有着广泛的应用。
当然，新型无机功能材料的研究和发展需要不断进行创新。
这就需要研究人员不断地深入探究材料的特性和性能。
另外，也需要制定更完善的研究计划和科研支持政策，以确保新型无机功能材料的研究和发展可以得到长期的发展。
总而言之，新型无机功能材料的研究和发展对于现代科技的进步有着至关重要的作用。
不断改进和研究无机材料的新特性，可以为人类的生产和生活带来更多的福祉。
新型无机材料
【高一化学选修课内容10】新型无机材料材料是人类生产活动和生活必需的物质基础，与人类文明和技术进步密切相关。
随着科学技术的发展，材料的种类日新月异，各种新型材料层出不穷，在高新技术领域中占有重要的地位。
材料科学是研究材料的成分、结构、加工和材料性能及应用之间相互关系的科学。
本讲主要介绍几种新型的无机非金属材料。
一、耐磨耐高温材料碳化硅、氮化硼及Ⅳ～Ⅵ副族元素和Ⅷ族元素与碳、氮、硼等形成的化合物具有硬度大、熔点高的情诠，是重要的耐磨耐高温材料。
（一）碳化硅（SiC）碳化硅的晶体结构和金刚石相近，属于原子晶体，它的熔点高（2827℃），硬度近似于金刚石，故又称为金刚砂。
将石英和过量焦炭的混合物在电炉中锻烧可制得碳化硅。
纯碳化硅是无色、耐热、稳定性好的高硬度化合物。
工业上因含杂质而呈绿色或黑色。
工业上碳化硅常用作磨料和制造砂轮或磨石的摩擦表面。
常用的碳化硅磨料有两种不同的晶体，一种是绿碳化硅，含SiC 97%以上，主要用于磨硬质含金工具。
另一种是黑碳化硅，有金属光泽，含SiC 95%以上，强度比绿碳化硅大，但硬度较低，主要用于磨铸铁和非金属材料。
（二）氮化硼（BN）氮化硼是白色、难溶、耐高温的物质。
将B2O3与NH4Cl共熔，或将单质硼在NH3中燃烧均可制得BN。
通常制得的氮化硼是石墨型结构，俗称为白色石墨。
另一种是金刚石型，和石墨转变为金刚石的原理类似，石墨型氮化硼在高温（1800℃）、高压（800Mpa）下可转变为金刚型氮化硼。
这种氮化硼中B－N键长（156pm）与金刚石在C－C键长（154pm）相似，密度也和金刚石相近，它的硬度和金刚石不相上下，而耐热性比金刚石好，是新型耐高温的超硬材料，用于制作钻头、磨具和切割工具。
（三）硬质合金IV B、V B、VI B族金属的碳化物、氮化物、硼化物等，由于硬度和熔点特别高，统称为硬质合金。
下面以碳化物为重点来说明硬质含金的结构、特征和应用。
IV B、V B、VI B族金属与碳形成的金属型碳化物中，由于碳原子半径小，能填充于金属品格的空隙中并保留金属原有的晶格形式，形成间充固溶体。
新型无机材料
新型无机材料
新型无机材料是指具有特殊结构和性能的无机材料，是当今材料科学领域的研究热点之一。
它们具有独特的物理、化学和机械性能，广泛应用于电子、光电、储能、传感、催化等领域。
本文将重点介绍新型无机材料的种类、特性及应用前景。
首先，新型无机材料可以分为多种类型，如纳米材料、多孔材料、无机-有机复合材料等。
纳米材料具有纳米尺度的特殊性能，如量子效应、表面效应等，可应用于纳米电子器件、纳米传感器等领域。
多孔材料具有高比表面积和孔隙结构，可用于气体吸附、分离、催化等领域。
无机-有机复合材料具有有机物和无机物的优点，可应用于光电器件、储能材料等领域。
其次，新型无机材料具有许多特性，如高强度、高硬度、高热导率、高化学稳定性等。
这些特性使其在各种领域具有广泛的应用前景。
例如，高强度和高硬度的材料可用于制备高性能结构材料；高热导率的材料可用于制备高效散热材料；高化学稳定性的材料可用于制备耐腐蚀材料。
最后，新型无机材料在电子、光电、储能、传感、催化等领域具有广泛的应用前景。
在电子领域，新型无机材料可用于制备高性能半导体器件、光电器件等；在光电领域，新型无机材料可用于制备高效光催化材料、光电转换材料等；在储能领域，新型无机材料可用于制备高能量密度电池材料、超级电容器材料等；在传感领域，新型无机材料可用于制备高灵敏度、高选择性的传感材料；在催化领域，新型无机材料可用于制备高效催化剂。
综上所述，新型无机材料具有多种类型、多种特性和广泛的应用前景，是当今材料科学领域的研究热点之一。
随着科学技术的不断进步，相信新型无机材料将在更多领域展现出其独特的价值和潜力。
高温结构陶瓷新型无机非金属材料
高温结构陶瓷新型无机非金属材料
高温结构陶瓷新型无机非金属材料是指具有优异高温性能和结构
稳定性的陶瓷材料。
它们具有高的熔点、高的热稳定性和化学稳定性，能够在极端高温环境下保持结构完整性和性能稳定性。
高温结构陶瓷新型无机非金属材料在许多高温应用领域具有广泛
的应用潜力，例如航空航天、能源、化工等。
它们可以用于制造高温
炉膛、温度传感器、催化剂载体、耐火材料等。
一些常见的高温结构陶瓷新型无机非金属材料包括氧化铝
（Al2O3）、碳化硅（SiC）、氮化硼（BN）、碳化硼（B4C）等。
这些
材料具有高的抗热震性、抗氧化性和耐腐蚀性，能够在高温环境下保
持稳定的结构和性能。
高温结构陶瓷新型无机非金属材料的研究和开发是材料科学领域
的一个热点研究方向。
通过改进材料的制备工艺、优化材料的微观结
构和控制材料的化学组成，可以进一步提高材料的高温性能和结构稳
定性，为高温应用领域提供更多优质材料。
矿用新型无机加固材料
矿用新型无机加固材料
矿用新型无机加固材料主要包括无机高水充填加固材料和新型无机加固材料。
无机高水充填加固材料是一种新型的矿用加固材料，具有施工工艺简单、凝固时间快、双组分、无毒无味、无污染等特点。
它可以在远距离泵送下实现加固工作，并且具有良好的加固效果。
新型无机加固材料也是一种常用的矿用加固材料，具有高强度、高粘结性、高耐久性等优点。
它可以用于矿井巷道的加固，能够有效地提高巷道的稳定性和安全性。
在选择矿用新型无机加固材料时，需要根据具体的使用环境和要求进行选择，同时需要注意材料的性能和质量，保证加固效果和使用安全。
新型无机材料主要包括
新型无机材料主要包括在现代科技的进步中，无机材料作为重要的研究方向之一，一直受到学术界和工业界的广泛关注。
无机材料以其独特的物理性质和优异的化学稳定性，在各个领域都具有广泛的应用价值。
本文将介绍一些目前研究较为热门的新型无机材料，包括氧化物、硫化物、氮化物和磷化物等。
1. 氧化物氧化物是一种重要的无机材料类型，具有良好的化学稳定性和电学性能。
例如，二氧化钛是一种常见的氧化物，具有优异的光催化性能，可以应用于光催化分解有机污染物、制备高效太阳能电池等方面。
此外，氧化铝、氧化锆等具有良好的机械性能和耐热性能，广泛应用于高温材料、陶瓷等领域。
2. 硫化物硫化物是另一类重要的无机材料，由硫元素和其他金属元素组成。
硫化物具有多种结构类型和性质，常见的有硫化镉、硫化锌和硫化铁等。
这些材料具有优异的电学性质和光学性质，被广泛应用于太阳能电池、LED器件和传感器等方面。
3. 氮化物氮化物是一类以氮元素为主要成分的无机材料，具有优良的导电性、热导性和耐热性能。
氮化硅是一种常见的氮化物，被广泛应用于电子器件领域，如高电压功率设备和射频功率器件等。
此外，氮化镓、氮化铝等在光电子器件和高功率电子器件中也有重要的应用。
4. 磷化物磷化物是一类以磷元素为主要成分的无机材料，具有优秀的化学性质和物理性质。
磷化铝是一种典型的磷化物材料，具有良好的导热性和导电性，广泛应用于集成电路散热器和高功率电子器件中。
此外，磷化镓和磷化镓铟等在光电子器件领域也有重要应用。
综上所述，新型无机材料主要包括氧化物、硫化物、氮化物和磷化物等。
这些材料以其独特的物理性质和优异的化学稳定性，广泛应用于能源、光电、电子等领域。
随着科技的不断进步，无机材料领域的研究和应用将会越来越广泛，为人类社会的发展做出更大的贡献。
新型无机非金属材料高一化学系列
高温
氧化 CO2+CaO=CaCO3
物
SiO2+CaO=CaSiO3
HF
不反应
碳酸 盐
CO2 +H2O+Na2CO3 ===2NaHCO3
碳
CO2+C=2CO
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
高温
SiO2+Na2CO3 高===温=Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2↑
盐酸
CO2(HCl)
CaCO3
饱和Na2SiO3溶液
自主探究 如何通过实验来证明硅酸的酸性比碳酸弱？
盐酸
CO2(HCl)
CO2
CaCO3
饱和 NaHCO3 溶液
饱和Na2SiO3溶液
Na2SiO3 + CO2+H2O = H2SiO3(胶体)+ 2NaCl
硅胶
硅酸
聚合
硅酸凝胶
干燥脱水
硅酸干凝胶
“硅胶”
高温
SiO2＋CaO===CaSiO3
高温
SiO2＋2C===Si+2CO↑
特性——与氢氟酸反应
SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O
酸性： H2CO3>H2SiO3
如何通过实验来证明硅酸的酸性比碳酸弱？
盐酸
CO2(HCl)
CaCO3
饱和Na2SiO3溶液
自主探究 如何通过实验来证明硅酸的酸性比碳酸弱？
由碳原子构成的一系列 笼形分子的总称（代 表物C60）
可看成是由石墨片层卷 成的管状物，
具有纳米尺度的直径
具有超导性能
在电学、磁学、光学等方面 都有重要应用
新型无机非金属材料PPT
碳化硅陶瓷的制备与应用
要点一
碳化硅陶瓷的制备
碳化硅陶瓷的制备工艺主要包括原料选择、配料、混合、 成型、烧结等步骤。其中，原料的选择是关键，需要选择 高纯度、粒度分布均匀的原料。在烧结过程中，需要控制 温度和气氛，以获得致密化的碳化硅陶瓷。
要点二
碳化硅陶瓷的应用
碳化硅陶瓷具有高强度、高硬度、优良的耐磨性和高温稳 定性等优异性能，因此在许多领域有广泛应用。例如，在 汽车领域中，碳化硅陶瓷可以用于制造刹车片、密封件等 部件；在能源领域中，碳化硅陶瓷可以用于制造太阳能电 池板、燃气轮机叶片等部件。此外，碳化硅陶瓷还可以用 于制造耐腐蚀部件和高温炉具等。
精密零部件材料
新型无机非金属材料具有高精度、 高稳定性和低膨胀系数等特点， 可用于航空航天领域精密零部件 的制造，如石英晶体、单晶硅等。
在新能源领域的应用
太阳能电池材料
新型无机非金属材料具有高光电转换效率和长寿命等特点，可用于太阳能电池 的制造，如硅基太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池等。
核能材料
新型无机非金属材料具有高耐辐照性和优异的中子传输性能等特点，可用于核 反应堆的结构材料和热工材料的制造。
微乳液法是一种制备无机非金属材料的特殊方法。该方法利用微乳液模板，通过控制微乳液的相变和 化学反应，制备出具有特定结构和组成的无机非金属材料。微乳液法制备的材料具有高纯度、高分散 性和高稳定性等优点，广泛应用于催化剂、吸附剂、光电器件等领域。
燃烧合成法
总结词
利用燃烧反应制备无机非金属材料的方 法
VS
感谢您的观看
THANKS
分类
新型无机非金属材料可根据其组 成和用途分为陶瓷材料、玻璃材 料、水泥材料、石墨材料等。
特性与优势
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功能陶瓷研究进展与发展趋势
【摘要】功能陶瓷是具有电、磁、声、光、热、力、化学或生物功能等的介质材料。
功能陶瓷材料种类繁多，用途广泛，主要包括铁电、压电、介电、热释电、半导体、电光和磁性等功能各异的新型陶瓷材料。
它是电子信息、集成电路、移动通信、能源技术和国防军工等现代高新技术领域的重要基础材料。
随着现代新技术的发展，功能陶瓷及其应用正向着高可靠、微型化、薄膜化、精细化、多功能、智能化、集成化、高性能、高功能和复合结构方向发展。
关键词：功能陶瓷材料；研究进展；趋势
利用陶瓷对声、光、电、磁、热等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料称为功能陶瓷。
功能陶瓷种类繁多，用途各异。
例如，根据陶瓷电学性质的差异可制成导电陶瓷、半导体陶瓷、介电陶瓷、绝缘陶瓷等电子材料。
功能陶瓷的发展始于20世纪30年代，经历从电介质陶瓷→压电铁电陶瓷→半导体陶瓷→快离子导体陶瓷→高温超导陶瓷的发展过程，目前己发展成为性能多样、品种繁多、使用广泛、市场占有份额很高的一大类先进陶瓷材料。
近十年来，在人类社会对能源、计算机、信息、激光和空间等现代技术的迫切需求的牵引下，随着微电子技术、光电子技术、计算技术等高新技术的发展以及高纯超微粉体、厚膜和薄膜等制备工艺的进一步完善，功能陶瓷在新材料探索、现有材料潜在功能的开发和材料、器件一体化以及应用等方面都取得了突出的进展，成为材料科学和工程中最活跃的研究领域之一，也成为现代微电子技术、光电技术、计算技术、激光技术等许多高技术领域的重要基础材料。
当前功能陶瓷发展的趋势可以归纳为以下几个特点:复合化，多功能化，低维化，智能化和设计、材料、工艺一体化。
单一材料的特性和功能往往难以满足新技术对材料综合性能的要求，材料复合化技术可以通过加和效应与藕合乘积效应开发出原材料并不存在的新的功能效应，或获得远高于单一材料的综合功能效应。
最近提出的梯度功能材料也可看作一类特殊的复合材料。
功能性与结构性结合的材料，或者具有多种良好功能性的材料，为提高产品的性能和可靠性，促使产品向薄、轻、小发展提供了基础。
当材料的特征尺寸小到纳米级，由于量子效应和表面效应十分显著，可能产生独特的电、磁、光、热等物理和化学特性，功能陶瓷进入纳米技术领域是研究的热点之一，如铁电薄膜和超细粉体的制备等。
智能材料是功能陶瓷发展的更高阶段，它是人类社会的需求和现代科学技术发展的必然结果。
一、研究现状
1、导电陶瓷
导电陶瓷具有良好的导电性能，而且能耐高温，是磁流体发电装置中集电极的关键材料。
半导体陶瓷指采用陶瓷工艺成型的多晶陶瓷材料。
与单晶半导体不同的是，半导体陶瓷存在大量晶界，晶粒的半导体化是在烧结工艺过程中完成的，因此具有丰富的材料微结构状态和多样的工艺条件，特别适用于作为敏感材料。
除半导体晶界层陶瓷电容器外，目前已使用的敏感材料，主要有热敏材料、电压敏材料、光敏材料、气敏材料、湿敏材料等。
如PTC（positive temperature coefficient的缩写）材料在国内无论是基础理论研究还是工业生产规模都有长足进步，其应用范围已渗透到航天、航空、航海、无线通讯、有线通讯、电子工业和民用电器等各个领域。
而铬酸镧（La-CrO3）是一种钙钛矿型（ABO3）复合氧化物，具有很高的熔点（2490℃），它在掺杂Ca、Sr和Mg 等二价碱土金属后具有很多特殊的性质。
在高温发热材料、固体氧化物燃料电池连接材料、催化剂、NTC热敏电阻等方面都得到广泛的应用，是一种很有前途的功能陶瓷材料。
高温超导陶瓷指相对金属而言具有较高超导温度的功能陶瓷材料。
从20世纪80年代对超导陶瓷的研究有重大突破以来，对高温超导陶瓷材料的研究及应用就倍受关注。
目前高温超导材料的应用正朝着大电流应用、电子学应用、抗磁性等方面发展。
2、压电陶瓷
压电陶瓷的晶体结构上没有对称中心，因而具有压电效应，即具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。
压电陶瓷材料具有成本低、换能效率高、加工成型方便等优点，常用于制作压电器材、滤波器、谐振器和变压器等。
常用的压电元件：传感器、气体点火器、报警器、音响设备、医疗诊断设备及通讯等。
通常的压电材料是PZT，新型的压电陶瓷材料主要有高灵敏、高稳定压电陶瓷材料，电致伸缩陶瓷材料、热释电陶瓷材料等。
压电陶瓷作为电、力、热、光敏感材料，在超声换能、传感器、无损检测和通讯技术等领域已获得了广泛的应用。
3、纳米功能陶瓷
纳米功能陶瓷是指通过有效的分散、复合而使异质相纳米颗粒均匀、弥散地保留于陶瓷基质结构中而得到的复合材料，当其具有某种特殊功能时便称之为纳米功能陶瓷。
纳米功能陶瓷的性能是和其特殊的微观结构相对应的，它的性能不仅取决于纳米材料本身的特性，还取决于纳米材料的物质结构和显微结构。
4、光催化功能陶瓷
先制备钛酸溶胶和掺入Fe3+的钛酸溶胶，用溶胶-凝胶法分别将它们负载于炻器管和矩形蜂窝陶体上，再用程序升温法煅烧得到纳米TiO2光催化功能陶瓷。
经扫描电镜（SEM）测定炻器载体上负载的光催化膜厚度为300～400nm，TiO2的粒径为15～20nm。
将光催化炻器管用于模拟苯酚废水和某地表水的处理试验，在紫外光强一定、流速为40ml/min条件下的结果表明无论掺Fe3+与否的TiO2光催化炻器管都有净化效果。
其中以掺Fe3+最好，苯酚去除率为70.3%，灭菌率亦能达到99.5%。
将光催化蜂窝陶瓷体用于净化空气试验时，在紫外光强、循环风量一定的条件下，其净化效果也是以掺Fe3+的TiO2最好。
5、陶瓷泡沫
陶瓷泡沫(Ceramic Foam)含有大量的亚结构一胞单元，具有比表面积大、热导率低、耐热性能优异等特性，这些性质引起学者们极大地关注。
根据其结构组成特点，可将其分为开孔泡沫和闭孔泡沫。
由固体棱柱组成的具有三维网络结构的泡沫体，称为开孔泡沫体，如图1(a)所示。
由棱柱和壁面组成的具有空腔结构的泡沫体，称为闭孔泡沫体，如图1(b)所示。
(a)开孔陶瓷泡沫(b)闭孔陶瓷泡沫
图1
陶瓷泡沫材料的发展始于20世纪70年代，Schwartzwalder运用有机泡沫浸渍法制备了高孔隙率陶瓷，并将其过滤熔融金属，大大提高了产品质量。
陶瓷泡沫产品极大的商业价值引起了科技界的重视，各国陆续开展相关的研究工作。
我国在陶瓷泡沫力一面的研究工作始于20世纪80年代初，据报道，哈尔滨工业大学于1982年研制出用于铝合金过滤的陶瓷泡沫过滤器。
此后，南昌航空工业学院、上海机械制造工艺研究所等单位先后开展了相关工作。
近年来，陶瓷泡沫材料的应用又扩展到航空、电子应用、热能管理等领域，展现出良好的应用前景。
二、功能陶瓷发展的趋势
当前功能陶瓷发展的趋势可以归纳为以下几个特点：复合化，多功能化，低维化，
智能化和设计、材料、工艺一体化。
单一材料的特性和功能往往难以满足新技术对材料综合性能的要求，材料复合化技术可以通过加和效应与耦合乘积效应开发出原材料并不存在的新的功能效应，或获得远高于单一材料的综合功能效应。
最近提出的梯度功能材料也可看作一类特殊的复合材料。
功能性与结构性结合的材料，或者具有多种良好功能性的材料，为提高产品的性能和可靠性，促使产品向薄、轻、小发展等方面提供了基础。
当材料的特征尺寸小到纳米级，由于量子效应和表面效应十分显著，可能产生独特的电、磁、光、热等物理和化学特性，功能陶瓷进入纳米技术领域是研究的热点之一，如铁电薄膜和超细粉体的制备等。
智能材料是功能陶瓷发展的更高阶段，它是人类社会的需求和现代科学技术发展的必然结果。
参考文献
【1】_功能陶瓷材料的制备与研究进展探讨.pdf
【2】_功能陶瓷材料研究进展综述.pdf
【3】_功能陶瓷研究进展与发展趋势.pdf
【4】一种新型多功能陶瓷泡沫材料的研究进展.pdf
【5】_新型功能陶瓷材料的分类与应用.pdf。