新型无机非金属材料

第15讲 无机非金属材料[课程标准] 1.了解硅酸盐材料及新型无机非金属材料的性质和用途。

2.掌握硅和二氧化硅的性质及应用，了解高纯硅的制备。

考点一 硅和二氧化硅一、硅单质1．存在：硅单质主要有晶体和无定形两大类。

2．物理性质：带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大，有脆性。

3．化学性质(1)常温下不活泼，一般不与其他物质反应，但可以与氟气、氢氟酸、碱反应，反应的化学方程式分别为：与氟气：Si ＋2F 2===SiF 4；与氢氟酸：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑；与碱：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。

(2)在加热或者点燃的条件下可以与氢气、氧气、氯气等反应，与氧气反应的化学方程式为Si ＋O 2=====△ SiO 2。

4．硅的工业制法及提纯 石英砂 ――→①焦炭1 800 ℃～2 000 ℃ 粗硅 ――→②HCl 300 ℃ SiHCl 3 ――→③H 21 100 ℃ 高纯硅 涉及的化学方程式：①SiO 2＋2C =====1 800 ℃～2 000 ℃ Si ＋2CO ↑；②Si ＋3HCl=====300 ℃SiHCl 3＋H 2；③SiHCl 3＋H 2=====1100 ℃ Si ＋3HCl 。

5．用途(1)良好的半导体材料；(2)太阳能电池；(3)计算机芯片。

二、二氧化硅1．存在(1)自然界中，碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。

(2)天然SiO 2有晶体和无定形两种，统称硅石。

2．物理性质：熔点高，硬度大，难溶于水。

3．化学性质(1)SiO 2可以与碱反应，生成硅酸盐，如与氢氧化钠反应的化学方程式为SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O 。

(2)在高温条件下可以与碳酸盐反应，如与碳酸钙反应的化学方程式为SiO 2＋CaCO 3=====高温 CaSiO 3＋CO 2↑。

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。

新型无机非金属材料有哪些新材料全球交易网新型无机非金属材料有哪些？“新材料全球交易网”收集整理最全新型无机非金属材料知识点。

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一、重要概念1、新型无机非金属材料（1）是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。

（2）包括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。

2、陶瓷（1）从制备上开看，陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品。

（2）从组分上来看，陶瓷是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的聚集体。

3、玻璃（1）狭义：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机非金属物质。

（2）一般：若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质，则不管其组成如何都可称为玻璃（具有玻璃转变温度 Tg）。

玻璃转变温度：玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度。

具有Tg的非晶态新型无机非金属材料都是玻璃。

4、水泥凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，能在空气或水中硬化，并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。

5、耐火材料耐火度不低于1580℃的新型无机非金属材料6、复合材料由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。

通过复合效应获得原组分所不具备的性能。

可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能。

二、陶瓷知识点1、陶瓷制备的工艺步骤原材料的制备→坯料的成型→坯料的干燥→制品的烧成或烧结2、陶瓷的天然原料（1）可塑性原料：黏土质陶瓷成瓷的基础（高岭石、伊利石、蒙脱石）（2）弱塑性原料：叶蜡石、滑石（3）非塑性原料：减塑剂——石英；助熔剂——长石3、坯料的成型的目的将坯料加工成一定形状和尺寸的半成品，使坯料具有必要的机械强度和一定的致密度。

4、陶瓷的成型方法（1）可塑成型：在坯料中加入水或塑化剂，制成塑性泥料，然后通过手工、挤压或机加工成型；（传统陶瓷）（2）注浆成型：将浆料浇注到石膏模中成型（3）压制成型：在金属模具中加较高压力成型；（特种陶瓷）5、烧结将初步定型密集的粉块（生坯）高温烧成具有一定机械强度的致密体。

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。

新型无机非金属材料第一种材料是石墨烯。

石墨烯是由原子薄层构成的碳材料，具有特殊的二维结构。

它的热导率极高，电导率也很高，还具有较高的机械强度和化学稳定性，被广泛应用于电子、能源和材料等领域。

例如，它可以用于制造高效的电池、超级电容器和太阳能电池等能源设备。

第二种材料是陶瓷材料。

陶瓷是一类以无机非金属化合物为主要组分的材料。

它具有优良的耐磨、耐高温和电绝缘性能，被广泛应用于航空航天、化工和医疗等领域。

例如，陶瓷材料可以用于制造高温炉、高压容器和人工关节等。

第三种材料是光学材料。

光学材料是一类能够调控和传播光信号的材料。

它具有优良的透光性、折射率可控性和非线性光学效应等特点，被广泛应用于通信、显示和传感等领域。

例如，光学材料可以用于制造光纤、液晶显示器和激光器等光学器件。

第四种材料是高分子材料。

高分子材料是由无机非金属构成的聚合物材料。

它具有优良的柔韧性、机械强度和导电性能，被广泛应用于塑料、橡胶和纺织品等领域。

例如，高分子材料可以用于制造塑料袋、橡胶密封件和纤维素纤维等。

第五种材料是陶瓷纳米材料。

陶瓷纳米材料是一种由纳米粒子组成的陶瓷材料。

它具有较大的比表面积和较好的化学稳定性，被广泛应用于催化剂、传感器和生物医药等领域。

例如，陶瓷纳米材料可以用于制造汽车尾气催化剂、生物传感器和药物缓释载体等。

综上所述，新型无机非金属材料在科技发展中起着重要的作用。

它们的独特特性使其成为众多行业的重要组成部分，推动了现代社会的进步和发展。

随着科学技术的不断进步，相信新型无机非金属材料将在更多的领域发挥更大的应用潜力。

(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新型无机非金属材料是指一类不含金属元素的材料，通常由非金属元素或化合物组成。

这些材料具有独特的物理和化学性质，广泛应用于电子、光电、能源、环境保护等领域。

本文将介绍几种常见的新型无机非金属材料及其应用。

1. 碳纳米管碳纳米管是由碳原子以特定的结构排列而成的纳米级管状结构材料。

它具有极高的强度和导电性能，被广泛应用于电子器件、传感器、储能材料等领域。

碳纳米管还具有良好的导热性能，可用于制备高性能的导热材料。

2. 石墨烯石墨烯是一种由碳原子以二维晶格排列而成的材料，具有极高的导电性和导热性，同时具有优异的机械性能。

石墨烯被广泛应用于电子器件、柔性显示器、传感器等领域，同时也被用于制备高强度的复合材料。

3. 二氧化硅纳米颗粒二氧化硅纳米颗粒是一种由二氧化硅组成的纳米级颗粒材料，具有较大的比表面积和优异的光学性能。

它被广泛应用于光学涂料、生物传感器、纳米药物载体等领域，同时也被用于制备高性能的隔热材料。

4. 氧化锌纳米颗粒氧化锌纳米颗粒是一种由氧化锌组成的纳米级颗粒材料，具有优异的光电性能和光催化性能。

它被广泛应用于太阳能电池、光催化材料、柔性电子器件等领域，同时也被用于制备高性能的抗菌材料。

5. 硼氮化物硼氮化物是一种由硼和氮元素组成的化合物材料，具有极高的硬度和热导率，同时具有优异的化学稳定性。

硼氮化物被广泛应用于超硬刀具、高温陶瓷、热导材料等领域，同时也被用于制备高性能的电子器件。

总的来说，新型无机非金属材料具有独特的物理和化学性质，广泛应用于电子、光电、能源、环境保护等领域。

随着纳米技术和材料科学的发展，新型无机非金属材料的研究和应用将会得到进一步的推动，为各个领域的发展带来新的机遇和挑战。

3. 种 类： 氮化硅陶瓷 光导纤维 4. 用 途：医学、日常生活、交通、通讯、机械、建筑
航空、航天等
一、高温结构陶瓷
1. 定义：
主要指利用其强度、硬度、韧性 等机械性能制成的各种材料。
2. 特性：
耐高温、抗氧化、耐酸碱腐蚀、 硬度大、耐磨损、密度小等
陶瓷柴油机
3. 用途
制坩埚、高温炉管等 制刚玉耐磨机 可制高压钠灯的灯管
（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）
第三节 新型无机非金属材料 练习题
1. 定 义： 具有特殊结构和特殊功能（性质）的新材料。
2. 特 性： • 能承受高温、强度大：氮化硅陶瓷（耐1200OC • 具有光学特性：光导纤维 • 具有电学特性：K3C60超导体 • 具有生物功能：如Ca3(PO4)2系陶瓷
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）。
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 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。
练习题
1. 试写出下列物质的化学式：
氮化硅
碳化硅
碳化硼
Si3N4
SiC
B4C3
2.下列属于新型无机非金属材料的是（C D ）
3. 新型的无机非金属材料？特性？
人类社会所需要，用于制造有用器物的物质。陶
化学组成
P3
材
无机非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷（普通）
氮化硅陶瓷、光导纤维
金属材料： 普通金属、 合金 有机高分子材料： 橡胶、塑料、纤维
料
使用功能
复合材料：碳纤维增强材料、

____。 • (5)分析反应③，你能得出的结论是________(合理即可)。
7
【解析】 由 E Ag―NO―3→溶液 G 稀――硝→酸 G 可知，E 中含有 Cl
－，即 B 为氯化物，由 F ――△→ H Na―O―H→ 溶液 I 过―量―C→O2 F 可知，
F 是一种酸性比碳酸弱的非金属氧化物对应的水化物，即为硅 酸或原硅酸，则 C 为硅化物，因此 B 为 SiCl4。Si(NH2)4 隔绝空 气高温分解可得 A，可知 A 为由 Si 和 N 组成的化合物，根据硅 和氮元素的价态可知 A 的化学式为 Si3N4，另一种生成物为 NH3，
据此可得 C 分解的化学方程式为 3Si(NH2)4 ＋8NH3↑。
Si3N4
8
【答案】 (1)SiCl4 AgCl (2)原子晶体 4 (3)SiO2＋2OH－===SiO32－＋H2O (4)3Si(NH2)4隔=绝==空==气==，==高==温Si3N4＋8NH3↑ (5)H2CO3 的酸性比 H2SiO3 强(或 C 的非金属性比硅强等)
一般为醛类和酚类的缩聚产物， 苯环补氢，另一部分的碳上加12氧
•
高分子化合物A和B的部分结构如下：
• (1)合成高分子化合物A的单体是________，生成A的反应是________反应。 • (2)合成高分子化合物B的单体是________，生成B的反应是________反应。
13
• 【解析】 (1)由高分子化合物A的结构片段可看出其重复的结构单元为 ，则A的结构简式为
1
2
3
4
• 传统无机非金属材料与新型无机非金属材料工业对比
类别 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料
①高强度、硬度，耐高

新型无机非金属材料
一、新型无机非金属材料简介
新型无机非金属材料是新兴材料，主要由碳纳米管、氧化物纳米粒子、微晶玻璃等组成。

新型无机非金属材料结构均匀、结合稳固、机械性能等
方面大大改善。

它们具有体积小、表面粗糙、电性能良好、结构可塑性好、水吸收低、耐腐蚀性强等传统非金属材料所不具备的优点。

这种新型非金
属材料已广泛应用于建筑、能源、军事、航空、电子信息和光学领域等，
以满足人们对新材料的需求。

二、新型无机非金属材料的种类
1、碳纳米管：碳纳米管是一种以单分子碳为基础的管状材料，其结
构极其薄而坚固，具有高的强度、良好的电性能和机械性能，是新型无机
非金属材料中性能最优的一种。

它可以用于汽车发动机零部件的制造，以
及航空航天和太空技术的发展。

2、氧化物纳米粒子：氧化物纳米粒子是一种在极小尺度上的材料，
它们具有表面大、体积小、物质密度高、热稳定性好、抗腐蚀性强、电阻
率低等特点。

目前，它们被广泛应用于电子领域，如电子管、芯片、电阻器、变容器、光学镜片等。

新型无机非金属材料作为高新技术发展的物质基础，新型材料和与其相关的如高温电子学、超导材料、纳米材料、生物材料、微电子材料、信息存储材料等科学领域，已经成为了现如今新型技术的领军者，并在未来的高新科技发展领域中占有重要位置。

新型无机非金属材料在新型材料中是较为受到重视的部分，在新材料科技研发中占有一定的比重。

1新型无机非金属材料研究现状的介绍1.1结构陶瓷我国的航空、航天事业正处于蓬勃发展的阶段，以及先进的科学技术发展都对材料的抗高温能力、抗高强度能力提出了更高的要求。

由于金属材料与合金材料的抗高温能力较为有限，不适用于先进科技，所以，研发性能更加优越的材料就显得十分必要了。

特种陶瓷材料在各个领域中的采用越来越广泛，其对金属的不能黏合性、耐高温性能、低耐磨性、高硬度等优势逐渐彰显出。

氧化锆陶瓷具备低比重、耐腐蚀性和耐磨性，在油田深井泵的阀座中应用领域广为，适用于于这种极度的作业环境。

耐腐蚀性、耐磨性、高硬度就是多品种陶瓷所共计的特点，这也使陶瓷在储存液体泵部件、并无杀菌轴承、高温轴承等领域获得了制造业与工业的亲睐。

常用的高温结构陶瓷包括：硅化物、氮化物、硼化物、碳化物、高熔点氧化物等，结构陶瓷也有其缺陷：不易回收、加工困难、价格高、性能分散、温室脆性高等。

在研制阶段，可通过提高结构陶瓷的韧性，太拓宽陶瓷的用途。

提高其韧性的手段包括：对原理的细度、纯度进行控制、加强纤维与晶须、颗粒弥散、晶界控制等。

1.2功能陶瓷具有多种种类的功能陶瓷，对经济建设与科学技术发展具有重要的影响。

功能陶瓷具有的多种功能包括：化学、生物、机械、光、磁、声、电等，在多个领域应用。

功能陶瓷比传统陶瓷的产值高、能耗少、成本低，具有更高的社会与经济的综合效益。

而与结构陶瓷相同，功能陶瓷也具有缺陷：获取情报与技术困难、难度大、制造条件苛刻等。

篇二：高中化学《新型无机非金属材料》教学案例高中化学《新型无机非金属材料》教学案例海南三亚榆林八一中学周冬阳572021新课标中，科学课程的基本理念是以全面提高每一个学生的科学素养为核心，要求教师在教学中应面向全体学生，立足学生发展，体现科学本质，突出科学探究，反映当代科学成果。

新型无机非金属材料新型无机非金属材料是指那些不含金属元素的无机材料，通常包括陶瓷材料、玻璃材料、高分子材料等。

在现代工业和科学技术领域，新型无机非金属材料具有广泛的应用前景和重要的研究价值。

首先，新型无机非金属材料具有优异的物理化学性能。

例如，陶瓷材料具有高温稳定性、耐腐蚀性和硬度高等特点，可以用于制造高温工具、化工设备和结构材料；玻璃材料具有透明、绝缘和耐热性能，可用于制造光学器件、电子元件和建筑材料；高分子材料具有轻质、柔韧和绝缘性能，可用于制造塑料制品、纤维材料和橡胶制品等。

这些优异的性能使得新型无机非金属材料在工程技术中有着广泛的应用。

其次，新型无机非金属材料具有丰富的资源和环保特性。

相比于金属材料，新型无机非金属材料通常采用原料资源更为广泛，且在生产过程中产生的废弃物和污染物较少，对环境的影响较小。

例如，陶瓷材料通常采用的原料包括石英、长石、粘土等，这些原料在地球上广泛分布，且开采过程对环境影响较小；玻璃材料通常采用的原料包括石英砂、碳酸钠等，这些原料也较为丰富。

因此，新型无机非金属材料在资源利用和环保方面具有明显的优势。

再次，新型无机非金属材料在科学研究和技术创新中发挥着重要作用。

例如，陶瓷材料的超导性能、光学性能和力学性能等方面的研究，对于超导材料、光学器件和结构材料的发展具有重要意义；玻璃材料的光学特性、热学特性和化学稳定性等方面的研究，对于光学玻璃、光学纤维和特种玻璃的应用具有重要意义；高分子材料的合成方法、结构性能和功能应用等方面的研究，对于塑料制品、纤维材料和橡胶制品的改性和应用具有重要意义。

因此，新型无机非金属材料的研究和应用对于推动科学技术的发展和推动产业的进步具有重要意义。

总之，新型无机非金属材料具有优异的物理化学性能、丰富的资源和环保特性，对于科学研究和技术创新具有重要的意义。

未来，随着科学技术的不断进步和工业化的深入发展，新型无机非金属材料必将发挥越来越重要的作用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。

知识精要 1.碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷的综合比较 碳化硅 (SiC)陶瓷 性 能 特 点 氮化硅 (Si3N4)陶瓷 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, 硬度高,可耐 2 000 ℃的高温,化学 抗腐蚀能力强,高温时也能抗氧化。而且 性质稳定,耐腐蚀性 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 强 碎裂
思考探究 1.生产氮化硅陶瓷时能否在空气中加强热使 N2 与 Si 反应? 答案:不能。因为制备 Si3N4 陶瓷需要控制温度在 1 300 ℃左 右,如果有空气存在,Si 可与 O2 反应生成 SiO2。
2.在 3C+SiO2 SiC+2CO↑的反应中,被氧化的 C 和被 还原的 C 的物质的量之比为多少? 答案 :反应中有 3 mol C 参加反应,其中 1 mol C 转化为 SiC,被 还原;2 mol C 转化为 CO,被氧化,故被氧化的 C 和被还原的 C 的物 质的量之比为 2∶1。
第 2 课时 目标导航
新型无பைடு நூலகம்非金属材料
1.了解新型无机非金属材料与传统无机非金属材料的区别。 2.了解高温结构陶瓷和光导纤维的特点及用途。 1.了解新型无机非金属材料的制备原理。 2.了解新型无机非金属材料的结构特点及用途。
激趣诱思
预习导引
一、新型陶瓷 1.新型陶瓷概述 新型陶瓷已突破了以 Si 和 O 两种元素为主的传统组成体系, 进一步提高了陶瓷的性能,现代科技赋予陶瓷在光、电、磁、化学 和生物学等方面新的特性和功能。 2.碳化硅 (1)碳化硅的化学式为 SiC,又称金刚砂 ,其结构与金刚石相似 ,硬 度高,化学性质稳定,耐 2 000 ℃的高温,可作航天器的涂层材料。 (2)工业制造的化学方程式:SiO2+3C SiC+2CO↑。

新型无机非金属材料定义新型无机非金属材料是一类由无机基质组成的物质，具有各种特定的化学、物理和机械性能。

与传统的金属材料相比，新型无机非金属材料具有更广泛的应用领域和更优越的性能特点。

在当今科技发展的浪潮中，新型无机非金属材料正日益受到人们的关注，成为了材料研究领域的热点之一。

一、新型无机非金属材料的分类新型无机非金属材料可以分为多种不同的类型，根据其结构和性能来进行分类。

常见的分类方法包括：1.氧化物：包括氧化铝、氧化硅、氧化锆等。

2.碳化物：包括碳化硅、碳化硼等。

3.窑石类材料：包括氧化铝、氧化硅、氮化硼等。

4.钼酸盐类材料：包括钼酸铅、钼酸锂等。

5.硼化合物：包括硼酸盐、硼氮化合物等。

二、新型无机非金属材料的性能新型无机非金属材料具有众多优秀的性能，使其在不同领域具备广泛的应用价值。

主要性能包括：1.高温稳定性：许多新型无机非金属材料在高温环境下具有良好的稳定性，能够保持其结构和性能不发生明显变化。

2.机械强度：新型无机非金属材料通常具有良好的机械强度和硬度，在复杂的工程应用中能够发挥良好的作用。

3.耐腐蚀性：许多新型无机非金属材料能够抵抗酸碱和化学物质的侵蚀，具有较好的耐腐蚀性。

4.绝缘性能：部分新型无机非金属材料具有优良的绝缘性能，可用于电气绝缘材料等领域。

5.光学性能：部分新型无机非金属材料具有良好的光学性能，可用于光学器件、光学镜片等领域。

三、新型无机非金属材料的应用由于其优越的性能特点，新型无机非金属材料在各个领域都具有广泛的应用价值。

主要应用包括：1.高温结构材料：新型无机非金属材料在高温环境下具有良好的稳定性和机械强度，适用于航空航天、石油化工、冶金等领域的高温结构材料。

2.光学器件：部分新型无机非金属材料具有优良的光学性能，可用于制造光学器件、光学镜片等产品。

3.电气绝缘材料：部分新型无机非金属材料具有良好的绝缘性能，适用于电气绝缘材料的制造。

4.生物医学材料：新型无机非金属材料在医学领域具有广泛的应用，可用于骨科植入材料、牙科修复材料等。

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。

蚀部件。
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
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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