硅酸盐工业和材料

硅和硅酸盐工业扬州新东方中学朱志荣一、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）展望金刚石结束古代实物展示现代实物展示思考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)按化学组成和特性分类无机非金属材料传统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)按用途分类结构材料：利用材料的力学和物理、化学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3、生活中的无机非金属材料⑴玻璃、水泥、陶瓷⑸金刚石钻头⑶手表上的“19钻”(人造红宝石轴承的数目)⑷玻璃刀⑵石英钟表⑺煤气炉中的电子打火⑹彩电（荧光材料）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）(压电陶瓷)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、结构材料——高温结构陶瓷(1)氧化铝陶瓷性

能用

途熔点高坩埚、高温炉管硬度大刚玉球磨机透明、耐高温高压钠灯灯管

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。高温结构材料与金属材料的性能比较高温结构材料：高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。金属材料：易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用高纯氧化铝透明陶瓷管氧化铝陶瓷制品(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。(3)氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷、(4)人造宝石(请看下页)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）。Si3N4陶瓷球轴承氧化锆陶瓷碳化硅陶瓷沙漠车氮化硅陶瓷部件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(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。(2)光纤光缆与普通电缆比较(见下页)(1)是高质量传导光的玻璃纤维，信息高速公路的“基石

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。2、功能材料——光导纤维（光纤）光导原理光纤光缆普通电缆信息量大,每根光纤理论上可同时通过10亿路电话8管同轴电缆每条通话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27g,不怕腐蚀,铺设方便每公里1.6t成本低,每公里1万元左右每公里20万元性能好,抗电磁干扰保密性强,能防窃听,不发生电辐射光学纤维胃镜现代通信用光缆用光导纤维做手术，不用开刀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。金刚石金刚石钻头金刚石锯片展望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；5、纳米材料将在治疗癌症、存储信息等领域大显神通……

社会需要材料,材料离不开化学。Si3N4陶瓷球轴承高纯氧化铝透明陶瓷管现代通信用光缆光学纤维胃镜用光导纤维做手术，不用开刀人造金刚石锯片金刚石钻头返回金刚石金刚石氧化铝陶瓷制品氧化锆陶瓷F-117是一种单座战斗轰炸机。设计目的是凭隐身性能，突破敌火力网，压制敌方防空系统，摧毁严密防守的指挥所、战略要地、重要工业目标，还可执行侦察任务，具有一定空战能力。传统无机非金属材料简介(硅酸盐材料）一、玻璃工业二、水泥工业三、陶瓷6、我国主要玻璃工业产地玻璃工业3、反应原理主要原料：纯碱、石灰石和石英。1、组成:Na2SiO3+CaSiO3+

SiO24、玻璃态物质5、几种常见的玻璃返回

如秦皇岛耀华玻璃厂，洛阳北玻玻璃厂，洛阳蓝地钢化玻璃有限公司淄博嘉利玻璃工业有限公司等。2、原料:水泥工业原料设备生产过程反应条件水泥成分水泥应用硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙石灰石、粘土、辅助原料水泥回转窑高温生料→熟料建筑粘合剂水泥工业展望3CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O3主要化学反应：Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑高温[说明]这两个反应可看作Na2CO3、CaCO3分解成金属氧化物后与SiO2反应玻璃

没有固定的熔点。

没有一定的熔点而在某一温度范围内逐渐软化的物质。（介于晶体与非晶体之间。）实例特性定义玻璃态物质几种常见玻璃简介普通玻璃因混有铁的化合物显浅绿色蓝玻璃红玻璃化学仪器玻璃如试管等光学仪器玻璃如放大镜钢化玻璃光纤玻璃光导纤维：1964年8月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线，被誉为“纤维光学之父”。比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送3万门电话且中继距离长达20——50Km，保密性能好。

在原料里加入某些金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现出特征颜色。

把普通玻璃放在电炉里加热，使它软化，然后急速冷却，得到钢化玻璃。其机械强度比普通玻璃大4——6倍，不易破碎。返回洛阳蓝地钢化玻璃淄博嘉利玻璃工业有限公司简介

淄博嘉利玻璃工业有限公司是世界上最大的玻璃器皿跨国集团——新加坡嘉丰集团在中国投资兴建的合资企业。

公司总投资１６００万美元，由美国、德国、意大利等国

引进了世界一流的设备与技术，配以进口合金钢模具，是目前

国内唯一全部采用进口设备的玻璃生产企业。公司生产多种规

格型号的玻璃砖及玻璃器皿，具有年产玻璃砖７００万块，玻

璃器皿１０００万件的生产能力，年产值９５００万元。

公司拥有进出口自营权，产品销遍全国各地，并远销美国、澳大利亚、韩国、日本、泰国、埃及、秘鲁、希腊等三十多个国家和地区，深受国内外用户欢迎。中国水泥工业明天更美好

我国水泥工业已经历了100多年的历史。旧中国的水泥工业在漫长的20世纪前50年内，步履维艰，发展缓慢，只有在新中国诞生以后，水泥工业才走一了健康发展之路。

建国后50年，水泥工业发生了翻天覆地的变化，尤其是1979年改革开放以来，随着国民经济发展和人民生活水平的不断提高，水泥工业得到迅速发展，产量和质量都有有了很大提高。水泥产量自1979年到1999年增长了7.８倍，20年间我国水泥产量平均增长达11.08％，水泥产量自1995年以来一直居全世界首位。其中1999年我国水泥产量占世界的37．16％。我国水泥总产量虽高，但由于人口多，所以人均产量较低。如在90年代中期，意大利、西班牙、德国、法国、美国、日本、韩国人均产量（千克）分别为584、630、434、320、339、654、1318，同期我国为412千克。从1994年至1999年，我国人均消费（千克）分别为352、399、412、428、435、472。我国现有水泥企业8000多家，上次许可证发证企业7400家左右，而20万吨以上的企业不足10％，全国水泥企业平均规模不到10万吨，与世界其它国家相经差距极大。

故；埃及玻璃制品古埃及玻璃制品故；埃及玻璃制品战国中晚期玻璃璧满城汉玻璃耳杯广西贵县出土的玻璃杯隋李静训墓出土的玻璃圆盒

魏晋南北朝的玻璃钵网纹玻璃杯河北定县静志寺出土的北宋玻璃杯目前发现的最大的元代玻璃器清乾隆白地套红玻璃双合瓶享有盛誉的中国古代陶瓷南方玻璃陨石返回玻璃仪器钢化玻璃光学玻璃型材石英玻璃陶瓷景德镇传统名瓷之一的薄胎瓷景德镇传统名瓷之一的雕塑瓷景德镇传统名瓷之一的粉彩瓷景德镇传统名瓷之一的玲珑瓷景德镇传统名瓷之一的青花瓷景德镇传统名瓷之一的颜色釉瓷返回陶与瓷的异同之处：

共同点：都是硅酸盐产品不同点：原料、温度、陶瓷的强度、颜色、厚度、透水性、质地等方面有区别。

陶瓷的优点和用途：具有抗氧化性、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、已成型等优点，有着广泛的用途。例如：化学实验中用的坩埚、蒸发皿等也是陶瓷制品。

返回1.与普通玻璃具有相同组成的是（

）A．光学玻璃

B．有色玻璃

C．钢化玻璃

D．有机玻璃2.下列说法正确的是（

）A．硅酸盐材