氧化铝陶瓷和单晶氧化铝

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。 光导原理 (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、传能传像、遥测遥控、照明等许多方面。
3、生活中的无机非金属材料
⑴玻璃、水泥、陶瓷 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）
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）具有生物功能
(1)按化学组wk.baidu.com和特性分
传统无机非金属材料 无机非金属材料 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
(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 和生物工程等许多高新技术领域。
碳化硅陶瓷
(4)人造宝石(请看下页)
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。
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
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） 金刚石 展望
材料是人类赖以生存和发展的物质基础，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。 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 像今天这样丰富多彩。
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 用 途 氧化铝陶瓷制品 熔点高 硬度大 透明、耐高温 坩埚、高温炉管 刚玉球磨机
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 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 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 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 每公里1.6 t 每公里20万元
用光导纤维做手术，不用开刀
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。 金 刚 但是，由于天然金刚石非常少，远远不能满 石 足生产和科研的需要。科学家们通过对石墨和金 钻 刚石同素异形体结构的研究，指出了在一定条件 头 下使石墨转化为金刚石的可能性。 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。
(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
目前，世界上用石墨合成金刚石的研究发展 很快，我国在这方面的研究也在飞速发展，许多 城市都建有人造金刚石的工厂和研究所，以满足 生产发展的需要。
金 刚 石 锯 片
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）； 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；
第七章硅和硅酸盐工业
第三节 新型无机非金属材料
生物陶瓷 指与生物体或生物化学有关的新型陶瓷。根据使用情况，
生物陶瓷可分为与生物体相关的植入陶瓷和与生物化学相关的生物 工艺陶瓷。前者植入生物体内以恢复和增强生物体的机能，是直接 与生物体接触使用的生物陶瓷，主要有人造牙，人造骨，人造心脏 瓣膜，人造血管和其他医用人造气管和穿皮接头等。目前，以经开 发利用的生物陶瓷有；氧化铝陶瓷和单晶氧化铝，临床实用中除做 人造骨、人造关节外，还可制接骨用螺钉；磷酸钙系陶瓷 （又称 磷灰石质陶瓷），磷酸钙陶瓷更类似于人骨和天然牙的性质和结构， 在生物体内，羟基磷灰石的溶解是无害的，而且依靠从体液中补充 Ca2+和PO43-离子等形成新骨，可在骨骼接合界面产生分解，吸收和 析出等反应，实现牢固结合。因此，各国都在积极研制并对其在生 物体方面的应用寄予很大希望。其它生物体陶瓷，如，生物稳定的 碳具有很好的生物体亲和性，在较低温度炭化的碳水化合物制成的 热解炭作为人造心脏瓣膜已有数十万实用病例。后者用于固定酶、 分离细菌和病毒以及作为生物化学反应的催化剂，是使用时不直接 与生物接触的生物陶瓷。在生物工艺学和生物化学领域中，主要应 用的有多孔玻璃和多孔陶瓷。