功能各异的无机非金属材料

功能各异的无机非金属材料第一页，共三十八页，2022年，8月28日无机非金属材料种类繁多，功能各异，应用十分广泛，其历史可追溯到远古时代。从我们的祖先用黏土制作陶器，到现代人通过光导纤维通讯联系，人类利用自然界提供的各种资源，研制了许许多多的无机非金属材料。我们日常生活中使用的陶瓷、玻璃器皿，煤气炉具点火装置使用的压电陶瓷，电器设备中的半导体材料，电视显像管中的荧光粉，磁带和磁性陶瓷使用的磁性材料，医疗中使用的人造牙齿等，都属于无机非金属材料。第二页，共三十八页，2022年，8月28日一、生活中的硅酸盐材料石器——燧石取火硅酸盐——陶瓷、玻璃、水泥二氧化硅——光导纤维单晶硅——集成电路传统材料人类文明发展史新型材料信息材料第三页，共三十八页，2022年，8月28日1．普通玻璃和水泥是用什么原料，采用什么方法制造的?2．日常生活中使用的哪些器具是由硅酸盐材料制成的?3．你能列举硅酸盐材料在现代高科技领域的应用吗?第四页，共三十八页，2022年，8月28日陶器、瓷器1、主要原料：2、主要成分：3、反应原理：4、传统生产过程：5、主要特性：黏土混和、成型、干燥、烧结、冷却复杂的物理、化学变化硅酸盐抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点。

1、从黏土到陶瓷一、生活中的硅酸盐材料第五页，共三十八页，2022年，8月28日制陶过程：1、混合2、成型3、干燥4、烧结5、冷却6、筛选1、从黏土到陶瓷第六页，共三十八页，2022年，8月28日红陶罐(新时期时代)灰陶纹豆(崧泽文化)硬陶罐(战国)三彩骆驼(唐)跪射俑(秦)第七页，共三十八页，2022年，8月28日第八页，共三十八页，2022年，8月28日陶瓷分类彩陶、秦汉兵马俑

江苏宜兴的紫砂壶土器：瓷器：炻器：陶器：水缸、砂锅瓷都景德镇碗盘茶具烟缸瓷雕卫生瓷砖瓦1、从黏土到陶瓷一、生活中的硅酸盐材料第九页，共三十八页，2022年，8月28日第十页，共三十八页，2022年，8月28日第十一页，共三十八页，2022年，8月28日2、形形色色的玻璃

原料主要设备生产过程反应原理主要成分

主要性能Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

纯碱、石灰石和石英玻璃熔炉原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却复杂的物理、化学变化，主要反应玻璃态物质，没有固定的熔点CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑高温Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑高温第十二页，共三十八页，2022年，8月28日Fe2+Cu2OCo2O3第十三页，共三十八页，2022年，8月28日几种玻璃的特性和用途种类特性用途普通玻璃石英玻璃光学玻璃玻璃纤维钢化玻璃在较高温度下易软化 窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等膨胀系数小耐酸碱强度大、滤光化学仪器；高压水银灯、紫外灯等的灯壳；光导纤维、压电晶体等透光性能好有折光和色散性眼镜片；照相机、显微镜、望远镜用凹凸镜等光学仪器耐腐蚀、不怕烧、不导电不吸水、隔热、吸声、防虫蛀太空飞行员的衣服玻璃钢等耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂运动器材；微波通讯器材；汽车、火车窗玻璃等SiO2SiO2,BaO，B2O3,ZnO，Pb2O3二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等第十四页，共三十八页，2022年，8月28日几种玻璃的制作及原理变色玻璃2AgBr2Ag＋Br2光CuO玻璃雕刻SiO2＋4HF==SiF4↑＋2H2O玻璃上镀银AgNO3＋NH3·H2O==AgOH↓＋NH4NO3AgOH＋2NH3·H2O==[Ag(NH3)2]OH＋2H2O银氨溶液2[Ag(NH3)2]OH＋CH2OH(CHOH)4CHOCH2OH(CHOH)4COONH4

＋2Ag↓＋3NH3↑＋H2O水浴加热第十五页，共三十八页，2022年，8月28日第十六页，共三十八页，2022年，8月28日1949—1998年我国水泥产量示意图6420产量/亿吨1949197919851998时间/年0.00660.65421.465.363、硅酸盐水泥第十七页，共三十八页，2022年，8月28日3、硅酸盐水泥主要原料主要设备反应条件反应原理主要成分主要性质用途粘土,石灰石(适量石膏)水泥回转窑高温复杂的物理、化学变化硅酸三钙：3CaO·SiO2硅酸二钙：2CaO·SiO2铝酸三钙：3CaO·Al2O3水硬性建筑、修路石膏(调节水泥的硬化速度)水泥不宜久放，易受潮结块第十八页，共三十八页，2022年，8月28日几个概念：水泥砂浆混凝土钢筋混凝土水泥的分类：——水泥、沙子和水的混合物——水泥、沙子、碎石和水的混合物——混凝土和钢筋混合在一起普通硅酸盐水泥矿渣水泥沸石岩水泥…一般水泥白水泥彩色水泥…3、硅酸盐水泥水泥的强度等级（42.5、52.5、62.5）等级越高，水泥的性能越好第十九页，共三十八页，2022年，8月28日炼钢厂排出的炉渣主要含有哪些成分?为什么在炼钢厂附近常建有水泥厂?请从资源充分利用的角度谈谈这样布局的好处。炼钢厂排出的炉渣含有多种化学成分，其中以氧化钙、二氧化硅、硅酸钙为主，氧化钙含量一般都在50％以上。这些都可用作水泥的生产原料，生产矿渣硅酸盐水泥，同时还可以利用产生的粉煤灰生产粉煤灰水泥。因此，为了提高原料的利用率，实现绿色工业的目标，创造更多的效益，通常可在炼钢厂周围建水泥厂以便合理利用炼钢炉渣。第二十页，共三十八页，2022年，8月28日二、光导纤维和新型陶瓷材料1.光导纤维主要成份：二氧化硅第二十一页，共三十八页，2022年，8月28日光导纤维原理示意图第二十二页，共三十八页，2022年，8月28日光纤光缆与普通电缆的比较

光纤光缆普通电缆每根光缆可同时通过10亿路电话8管同轴电缆，每条通话1800路原料来源广、成本低资源较少质量轻，不怕腐蚀，铺设方便质量大，怕腐蚀抗电磁干扰，保密性好，不发生电辐射不抗电磁干扰，发生电辐射第二十三页，共三十八页，2022年，8月28日光纤通信有哪些优点呢？1、信息量大，每根光纤理论上可同时通过10亿路电话。2、质量小：每公里27g，不怕腐蚀。4、成本低：每公里1万元左右。3、性能好，抗电磁干扰、保密性强。用途：光纤通信、传输激光、制造传感器等。（1）制取：

1300℃SiCl4(g)+O2(g)=SiO2(s)+2Cl2(g)第二十四页，共三十八页，2022年，8月28日2．新型陶瓷结构陶瓷（工程陶瓷）功能陶瓷结构陶瓷制品生物陶瓷制品第二十五页，共三十八页，2022年，8月28日氮化硅陶瓷A、结构陶瓷（工程陶瓷）2、新型陶瓷材料具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷，如纳米陶瓷。陶瓷发动机以氮化硅为材料的陶瓷发动机，发动机的工作温度能稳定在1300度左右，由于燃料充分燃烧而又不需要水冷却，使热效率大幅度提高。这种陶瓷发动机能够节约20％至30％燃料，具有重量轻、无需润滑和冷却等优点！此外，还有氧化铝、碳化硅和二氧化锆等高温结构陶瓷。第二十六页，共三十八页，2022年，8月28日高温结构陶瓷高压钠灯透明陶瓷第二十七页，共三十八页，2022年，8月28日高温结构材料与金属材料的性能比较：高温结构材料:耐高温、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

高温结构陶瓷第二十八页，共三十八页，2022年，8月28日B、功能陶瓷性能：具有电、光、磁、化学和生物的功能，且有相互转换功能的陶瓷.如生物陶瓷具有良好的生物兼容性，对肌体无免疫排异反应，无溶血、凝血反应，对人体无害，用途：可用于人体器官和组织的修复和再造。第二十九页，共三十八页，2022年，8月28日透明陶瓷和纳米陶瓷一般陶瓷因为内部有杂质和气孔而不透明。用高纯度的原料可获得透明陶瓷。这些透明陶瓷不仅光学性能优异，而且耐高温，熔点一般都在2000℃以上。透明陶瓷的透明度、强度、硬度都高于普通玻璃。用透明陶瓷制造高压钠灯，发光效率比高压汞灯高一倍，使用寿命可达2万小时。人们把陶瓷粉体的颗粒加工到纳米级，便得到了纳米陶瓷。纳米陶瓷成功地解决了陶瓷易碎的问题。纳米陶瓷还具有延展性，如室温下合成的Ti02陶瓷可以弯曲，塑性、韧性好。纳米氧化锆陶瓷颗粒第三十页，共三十八页，2022年，8月28日传统无机非金属材料与新型非金属材料的比较：性质稳定、抗腐蚀耐高温、质脆、经不起热冲击耐高温强度高、具有电学性质、

具有光学性质、具有生物功能传统无机非金属材料：新型无机非金属材料：二、光导纤维和新型