新型无机非金属材料

《无机非金属材料》导学案一、学习目标1、了解无机非金属材料的定义、分类和特点。

2、掌握常见无机非金属材料（如陶瓷、玻璃、水泥等）的制备方法、性能和应用。

3、理解无机非金属材料在现代科技和生活中的重要地位和发展趋势。

二、知识梳理（一）无机非金属材料的定义与分类1、定义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。

2、分类（1）传统无机非金属材料包括陶瓷、玻璃、水泥等。

（2）新型无机非金属材料主要有先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等。

（二）常见传统无机非金属材料1、陶瓷（1）原料黏土等天然矿物。

（2）制作过程原料混合→成型→干燥→烧结。

（3）性能硬度高、耐高温、耐腐蚀、绝缘性好。

（4）应用餐具、工艺品、建筑材料、电子元件等。

2、玻璃（1）原料纯碱、石灰石、石英砂。

（2）制作过程原料混合→熔融→成型→退火。

（3）性能透明、坚硬、耐腐蚀、绝缘性好。

（4）应用窗户、器皿、光学仪器等。

3、水泥（1）原料石灰石、黏土和少量石膏。

（2）制作过程生料粉磨→熟料煅烧→水泥粉磨。

（3）性能水硬性。

（4）应用建筑工程。

（三）常见新型无机非金属材料1、先进陶瓷（1）定义采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于进行结构设计及控制制造的方法进行制造、加工的，具有优异特性的陶瓷。

（2）性能高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、耐磨等。

（3）应用航空航天、机械、电子等领域。

2、非晶态材料（1）定义原子排列短程有序、长程无序的材料。

（2）性能具有高强度、高韧性、良好的磁性和导电性等。

（3）应用变压器铁芯、传感器等。

3、人工晶体（1）定义通过人工方法合成的具有特定结构和性能的晶体。

（2）性能光学、电学、磁学等性能优异。

（3）应用半导体、激光技术等。

4、无机涂层（1）定义在金属或其他材料表面涂覆的无机物质。

（2）性能耐磨、耐腐蚀、耐高温等。

无机非金属材料发展的新趋势及其影响随着科技的不断发展，无机非金属材料行业也在不断创新与进步。

本文将探讨无机非金属材料发展的新趋势及其影响，主要包括以下方面：1.新材料研发近年来，随着新材料研发的不断深入，新型无机非金属材料层出不穷，如碳纳米材料、激光晶体等。

这些新材料具有优异的性能和潜在的应用价值，为现代科技和工业领域的发展提供了强有力的支持。

2.环保和可持续发展在环保和可持续发展的背景下，无机非金属材料行业也在积极探索绿色、环保的生产方式和应用领域。

例如，平板显示、智能环卫等领域的应用，以及政策支持和发展机遇的涌现，为无机非金属材料的环保和可持续发展提供了广阔的空间。

3.高性能材料无机非金属材料具有高性能化和多功能性的特点，如陶瓷材料、玻璃材料等。

这些材料在航空航天、汽车、电子等领域的应用越来越广泛，并具有巨大的市场潜力。

4.智能化制造随着智能化制造技术的不断发展，无机非金属材料的制造过程也变得更加高效、智能化。

例如，智能机器人、3D打印等技术应用于无机非金属材料的生产过程中，大大提高了生产效率和产品质量。

5.新能源领域应用在新能源领域，无机非金属材料发挥着越来越重要的作用。

例如，光伏发电、新型电池等领域的应用，以及政策支持下的市场前景和机遇，为无机非金属材料在新能源领域的发展提供了巨大的动力。

6.生物医学应用无机非金属材料在生物医学领域的应用不断拓展，如医疗影像、生物传感器等。

这些材料具有安全、可靠、高效的特性，为医疗诊断和治疗提供了新的解决方案。

同时，随着生物技术的不断发展，无机非金属材料的生物医学应用前景十分广阔。

7.高附加值产品为了满足市场的多样化需求，无机非金属材料行业不断开发高附加值产品。

例如，功能材料、特种材料等，这些产品在性能、质量和应用领域方面具有较高的附加值，为行业的发展带来了新的增长点。

8.跨界融合发展无机非金属材料与其他领域的跨界融合发展也取得了显著的进展。

例如，智能制造、生物技术等领域的融合发展，为无机非金属材料的创新和应用提供了新的机会和挑战。

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。