新型无机非金属材料
- 格式:doc
- 大小:35.50 KB
- 文档页数:7
新型无机非金属材料新型无机非金属材料是指在自然界中不存在的、或者是人工合成的,不含金属元素的材料。
这些材料具有独特的物理化学性质,广泛应用于电子、光电、光学、医药、化工等领域。
随着科技的不断进步,新型无机非金属材料的研究和应用也日益受到重视。
首先,新型无机非金属材料具有优异的电学性能。
例如,氧化铝陶瓷具有优良的绝缘性能和高介电常数,可用于制造电容器、绝缘子等电子元器件。
此外,氮化硼材料具有较高的热导率和良好的机械性能,可用于制造高性能散热器和陶瓷刀具。
其次,新型无机非金属材料在光电领域具有重要应用。
例如,氧化锌材料具有优异的光电特性,可用于制造光电器件、发光二极管和太阳能电池。
硅酸盐陶瓷材料具有良好的透光性和耐热性,可用于制造高温光学器件和光纤通信设备。
此外,新型无机非金属材料在医药领域也有着重要的应用。
例如,氢氧化镁材料具有良好的生物相容性和吸附性能,可用于制备医用敷料和人工骨骼。
磷酸钙陶瓷材料具有与人体骨骼相似的化学成分和结构,可用于制造人工关节和骨修复材料。
最后,新型无机非金属材料在化工领域也有着广泛的应用。
例如,氧化锆材料具有优异的耐腐蚀性和耐磨性,可用于制造化工设备的耐磨件和腐蚀件。
氮化硅陶瓷材料具有良好的耐高温性和化学稳定性,可用于制造耐火材料和化工反应器。
综上所述,新型无机非金属材料具有广泛的应用前景和重要的经济价值。
随着科技的不断进步和人们对材料性能要求的不断提高,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和发展。
相信在不久的将来,新型无机非金属材料将会在各个领域展现出更加广阔的发展空间,为人类社会的进步和发展作出更大的贡献。
内蒙古科技大学材料工程基础作业姓名:专业:金属材料工程学号:新型无机非金属材料摘要:新材料是发展高新科技技术的基石,从结构陶瓷、功能陶瓷、复合材料及无机非金属材料的新兴领域等方面起到了举足轻重的作用!新型无机非金属材料将在未来科技发挥更大的作用,应予以高度重视,而用新材料技术改造传统无机。
关键词:新型材料新型无机非金属材料陶瓷材料功能陶瓷材料现状展望正文:无机非金属材料在人类生活中势必可少的的材料,它和金属材料、高分子材料并列为当代三大固体材料,我国的无机非金属材料研究发展历史悠久,成就辉煌,它是中华民族文明的伟大象征之一,在我国的文化和发展史上占有极其重要的地位。
从传统陶瓷到新型无机非金属材料已经有了五千年的发展历史。
1、无机非金属材料的定义及性能1.1、无机非金属材料的定义无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。
无机非金属材料是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。
是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。
1.2、无机非金属材料的优良性能在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂,并且没有自由的电子。
具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。
这种化学键所特有的高键能、高键强赋予无机非金属材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性等优越性能!2、无机非金属材料的分类通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。
传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。
如水泥是一种重要的建筑材料;耐火材料与高温技术,尤其与钢铁工业的发展关系密切;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。
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。
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。
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定义
新型无机非金属材料是一类以无机物质为主要成分,辅以少量金
属或过量元素,由合成、成型和热处理等方法制成的无机复合材料。
它是一类经过先进工艺加工的聚合物复合材料,具有良好的力学性能、耐腐蚀性、耐热和抗元素损害的优良性能,因而受到了广泛的应用。
无机非金属材料通常由几种无机成分组成,如氧化铝、氧化物
(如二氧化硅、氧化铝)、磷酸盐、氢氧化物、氯化物、硫酸盐、硼
烷羟基化合物和有机碳水素杂形体等。
这些构成无机非金属材料的物质,具有良好的力学性能和耐腐蚀性,可以抵抗腐蚀、耐热和耐元素
损害。
新型无机非金属材料通常由几种无机物质的复合体组成,包括复
合系统、金属材料、多相材料;它们具有高强度、高刚性、高抗热变
形和高电气导率等特性,可以抵抗腐蚀,抗高温、抗热应力和抗元素
侵蚀等损坏作用。
新型无机非金属材料还可以调控介电参数以提高吸
热和热稳定性,保持较好的性能。
新型无机非金属材料具有多种特性,在应用中各有优势,因此得到了广泛的应用,既可以应用于航空航天及船舶建造,也可以应用于轻型设备的制造及电子行业、医药行业和新材料行业等。
特别是其在航空航天、船舶建造、直升机维护和核设施分析等领域里有着越来越广泛的应用。
从安全、抗腐蚀性、环保以及其他方面来看,新型无机非金属材料性能优良,具有良好的耐热性、耐冲击性和抗元素侵蚀性等特点,是未来绿色新能源研发的重要材料,对提高新能源利用率和减少污染具有重要作用。
材料科学概论论文姓名:***新型无机非金属材料姓名:***材料是人类赖以生存和发展的物质基础,是人类进步的里程碑。
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。
石器、陶瓷、铁、铜、玻璃、水泥、有机高分子(如塑料等)、单晶材料,每一种新型材料的研制成功,都引起人类文化和生活的新变化。
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。
下面我将介绍一下新型无极非金属材料:一般无机非金属材料具有耐高温、高硬度和抗腐蚀等优良工程性能,其主要缺点是抗拉强度低、韧性差。
现代科学技术的发展,要求材料具有强度高、耐腐蚀、耐高温和其他一些特殊性能,这大大促进了无机非金属材料的发展,使无机非金属材料领域除使用传统的硅酸盐材料外,出现了氧化物陶瓷、氮化物陶瓷和碳化物陶瓷等许多具有特殊性能的新型材料,广泛应用于建筑、冶金、机械及尖端科技领域。
而新型无机非金属材料的特征却正好弥补了一般无机非金属的不足。
它的特征是:耐高温、强度高、具有电学性质、具有生物功能、具有光学性质。
下面我从几个例子来了解一下新型无机非金属材料的一些高性价比的特性。
结构材料——高温结构陶瓷高温结构陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化的优良特性,与之相比的技术材料就捉襟见肘:易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用。
比如,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年氧化铝陶瓷的出现,才解决啦这一让人头疼问题,才制造出了世界上第一只高压钠灯!!!氧化铝陶瓷具有硬度大、熔点高、透明、耐高温的特性。
用于制造坩埚、高温炉管、氧化铝陶瓷制品、刚与球磨机、高压钠灯灯管、高纯氧化铝透明陶瓷管等等多种多样的陶瓷制品。
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。
而这却使氧化铝的另一种重要用途。
由此可见这些材料的出现带动了社会的发展,促使了社会的繁荣。
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。
这就是光导原理。
一个简单的原理却造就了一种不简单的无机新型材料——光导纤维!!!光导纤维的主要特性:抗干扰性能好,不发生辐射;通讯质量好;质量轻、耐腐蚀。
除用于通讯外,还用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等。
是高质量传导光的玻璃纤维,信息高速公路的“基石”与普通电缆相比光纤光缆具有无与伦比的优势:信息量大,每根光纤理论上可同时通过10亿路电话,而普通电缆8管同轴电缆每条通话1800路;光纤光缆原料来源广(石英玻璃),节约有色金属,而普通电缆呢,资源较少;光纤光缆质量小,每公里27 g,不怕腐蚀,铺设方便,而普通电缆每公里1.6 t;光纤电缆成本低,每公里1万元左右,而普通光缆每公里20万元;更有优势的地方是性能好,抗电磁干扰保密性强,能防窃听,不发生电辐射。
真正的光通信时代即将到来。
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,而是将声音或图象直接转换成光信号用光纤进行传输,电只是作为能源加以使用。
到那时电话、电报、电视等电通信方式将变成“光话”“光报”“光视”等光通信方式,人类将进入一个无限美好的真正的光通信时代。
而光导纤维的应用也绝不止这些。
光导纤维不但是通信技术中的重要材料,还是医生的得力助手。
目前在医学领域,普遍使用着一种连接着许多光纤的胃镜,光纤胃镜的光源是在体外由光纤传进去的,它不产生热辐射,能减轻病人的痛苦。
在光导纤维的一头装着精致小巧的微型镜头,可将胃内的情况传到体外拍摄下来或显示在屏幕上。
(例如: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。
其他一些新型无机非金属材料的也可以看出无机非金属材料的重要性。
首提的是金刚石,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。
但是,由于天然金刚石非常少,远远不能满足生产和科研的需要。
科学家们通过对石墨和金刚石同素异形体结构的研究,指出了在一定条件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。
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。
其次是新型的C材料。
长期以来,人们总认为碳元素只有两种同素异形体——金刚石和石墨,1985年,科学家发现了由60个碳原子组成的分子——C60,由于对它的结构认识源于建筑师巴克敏斯特富勒所设计的圆拱形屋顶的启示,人们把它亲切地称为“巴基球”。
巴基球现在已发展成一个大家族,有C60、C70、C90等。
C60由于其结构的特殊性,使它在超导、磁性、光学、催化等方面表现出优异的性能。
当碱金属嵌入C60分子间的空隙后形成K3C60 、Rb3C60 等,均为良好的超导体,具有很高的临界温度。
科学家预言,掺杂的C240、C540有可能成为室温超导体。
C60有很强的抗压性、良好的复原性、及高度的稳定性,加上其分子没有棱角,使它成为最优良的润滑剂。
将C60作为新型功能基团引入高分子体系,可以得到具有优异导电性能和光学性质的新型功能高分子材料。
随着对巴基球研究的深入,它的奇异性能和潜在应用价值相继被发现,人们认为其前途不可限量。
还有纳米材料。
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。
如果把透明、防油、防水的纳米材料颗粒组合在大楼表面或窗玻璃上,大楼不会被空气中的油污弄脏,玻璃也不会沾上水蒸气而永远透明。
纳米材料在医学上前途不可限量。
用数层纳米材料包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。
在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排异反应。
使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液,就能诊断出各种疾病。
纳米颗粒还可用于人体的细胞分离或细胞染色,也可以用来携带DNA 进行DNA治疗基因缺陷症。
还有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。
还有生物材料。
生物材料的目标是对人体组织的矫形、修复、再造以维持其原有的功能。
生物材料除了应具有人体的组织或器官的功能外,还必须有与人体组织的相容性,对肌体无免疫排异反应,血液相溶性好,无溶血、凝血反应(如人造血),不会引起代谢作用异常现象,对人体无毒、不致癌。
目前已经发展起来的生物合金、生物高分子和生物陶瓷(以生物陶瓷为优)基本上能满足这些要求,利用这些材料已经制造出了许多人工器官,如肾、肝、肺、骨关节等。
还有超导材料。
超导材料是一类在低温下(23.2K或更低温度下)电阻可以完全消失的材料。
用超导材料做成导线,电阻几乎为零,可以实现远距离无损耗输电;超导材料可以产生极强的磁场,用于制造磁悬浮列车;用超导材料制成的发电机将会比现有的发动机输出功率高100倍以上。
由于超导现象发生在很低的温度下,使其应用受到很大的限制,因此寻找研制在较高临界温度下具有超导特性的材料成为近30年来科学家研究的重要课题。
1986年,瑞士的IBM公司实验室的J.G.Bendnorz和K.A.Mtiller首先在高温氧化物超导体的研究中取得了决定性的突破。
在通式为AxByCuzOw(A=La,Y……;B=Ba,Sr……等)的钙钛矿结构的体系中,获得了临界温度Tc达35K的超导体,因此他们获得了1987年诺贝尔物理奖。
1987年,美国休斯敦大学的朱经武小组、中科院物理研究所赵忠贤等发现了临界温度Tc为90K的Y-Ba-Cu-O材料,实现了在液氧(77K)中的超导性。
在能源危机面前,怎样才能节省能源、降低能耗?开发新能源?材料就像空气,无所不在,跟我们每个人的生活息息相关。
材料就在我们生活的每一个细节中,住房,装修、家具、办公用品、衣服,甚至我们的皮肤、器官、骨头等等都是由材料构成,关键是要更科学,更有效地运用材料……20世纪的我们肩负着更大的责任。
能源、材料、环境、污染等等的一系列问题,所为了祖国、为了社会、也为了自己。
好好努力的学好自己每一门课,为以后打下坚实的基础。