2023学年完整公开课版化学与材料

化学与材料嘉禾县石桥中学李小珊材料是人类赖以生存和发展的物质基础，一直是人类进步的重要里程碑。材料科学发展概况代表性的材料将人类社会划分为：（１）石器时代：

（旧石器时代－－原始人采用天然的石、木、竹、骨等材料作为狩猎工具；新石器时代－－公元前６０００年，人类发明了火，掌握了钻木取火技术，用以烧制陶瓷。）瓷器的出现已成为中华民族文化的象征之一，对世界文化产生过深远的影响。（２）青铜器时代：这是人类社会出现最早的金属材料，中国历史上曾有过灿烂的青铜文化。（３）铁器时代：

用铁作为材料来制造农具，铁在农业上的广泛应用，推动了以农业为中心的科学技术日益进步，并使奴隶社会解体，封建社会兴起。英国李约瑟博士说：“3－13世纪，中国保持一个让西方人望尘莫及的科学知识水平”。18世纪发明蒸汽机，爆发产业革命，工厂机械操作代替了小作坊式的手工操作。工业迅猛发展，迫切要求发展铁路、航运，使产品远销他国，占据国际市场。以钢铁为中心的金属材料大规模发展，有力地摧毁了封建社会的生产方式，萌发了资本主义社会。（４）聚合物时代二战后各国致力于恢复经济，发展工农业生产，对材料提出了质量轻、强度高、价格低等一系列要求。具有优良性能的塑料部分代替了金属材料。合成高分子材料的问世是材料发展中的重大突破，从此以金属材料、陶瓷材料、高分子材料为主体，建立了完整的材料体系，形成了材料科学。发展高新技术的关键往往与材料有关，即根据需要来设计具有特定功能的新材料。能源、信息和材料已被公认为当今社会发展的三大支柱产业。计算机发展史1946年世界第一台电子计算机问世，用18000只电子管组装而成，计算机总质量达30多吨，占地150m2，耗电几百千瓦。（计算速度不如现在的一台微型计算器）；半导体材料的发展，用半导体材料代替电子管，使计算机技术跨进了一大步；为了使计算机体积小、质量轻，人们把许多晶体管和连线集成在硅基片上，出现了集成电路。集成电路不仅是计算机技术的基础，也是现代社会中通迅、电视、遥控等微电子技术的基础。化学是材料发展的源泉化学与材料科学保持着相互依存、相互促进。３、材料分类

（１）按用途分：结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性质，广泛用于机械制造、工程建设、交通运输、和能源等各个部门；功能材料则利用材料的热、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。（２）按材料成分和特性分：

金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料。复合材料是由金属材料、陶瓷材料、高分子材料组成的。复合材料的强度、刚度和耐腐蚀性能比单一材料更为优越，是一类更为广阔发展前景的新型材料。（３）材料也可分为传统材料和新型材料。传统材料是指生产工艺已经成熟，并投入工业生产的材料。新型材料是指新发展或正在发展的具有特殊功能的材料，如高温超导材料、工种材料、功能高分子材料。新型材料的特点：（１）具有特殊的性能，能满足尖端技术和设备制造的需要。如能在接近极限条件下使用的超高温、超高压、极低压、耐腐蚀、耐摩擦等材料。（２）新型材料的研制是多学科综合研究成果。它要求以先进的科学技术为基础，往往涉及到物理、化学、冶金等多个学科。（３）新型材料从设计到生产，需要专门的、复杂的设备和技术，它自身形成一个独特的领域，称为新材料技术。4、材料的组成、结构与材料的性能（1）材料的组成和性能的关系

例如：钢铁的性质与其中碳含量有密切关系。不含碳或含碳少(0.04%以下)的铁称熟铁，其质软，不能作为结构材料使用。含碳量在2.0%以上称铸铁，其抟硬而脆。含量在0.7-1.8%之间，则称钢，钢兼具较高的强度和韧性，因此在工程上获得广泛的应用。与此相似合金钢的性能是以合金元素的一定含量为条件的。钢中加铬，可提高钢的耐蚀性，但只有当钢中含铬量在12％以上时，才能成为耐蚀性强的不锈钢。加入锰特别硬，称为猛钢。（2）化学键类型与材料性能的关系化学键类型是决定材料性能的主要依据，三大类材料的划分，就是按各类材料中起主要作用的化学键类型。

金属材料主要由金属元素所组成，以金属键为其中的基本结合方式，并以固溶体和金属化合物合金形式出现。因此表现出与金属键有关的特性，如金属光泽、良好的导电导热性，较高强度、硬度和机械加工性能。

无机非金属材料多由非金属元素与金属元素所组成。以离子键或共价键为结合方式，以氧化物、碳化物等非金属化合物为表现形式。因而具有许多独特的性能，如硬度大，熔点高，耐热性好，热和电的良好绝缘体。

有机高分子材料，主要是由以共价键结合的碳氢化合物“大分子链”组成的聚合物为基础的材料。这些“大分子链”长而柔曲，相互间以范德华力结合，或以共价键“交联”产生网状或体型结构；或以线型分子链整齐排列而成高聚物晶体。因而它们质轻，有弹性，韧性好，耐磨，自润滑，耐腐蚀，电绝缘性好，不易传热，成型性能好，其比强度能达到或超过钢铁等。（3）晶体结构与材料性能的关系

固体材料可分为两类即晶体和非晶体例如，碳的两种同素异形体－－金刚石和石墨的不同性质，金刚石有很好的化学稳定性，用作高级磨料和切割工具。石墨，较软，高温固体润滑剂，导电材料等。金刚石钻头石墨材料化学组成使用功能非金属材料(如陶瓷)金属材料(如合金)有机高分子材料(如橡胶)复合材料(如多功能)高功能材料(如超导)结构材料(如耐高温)信息材料(如液晶)第一单元功能各异的无机非金属材料1．了解生活中无机非金属材料的应用与人类文明发展的密切关系。

2．知道陶瓷、玻璃、水泥的主要成分、生产原料和生产过程，使学生对化学与生产生活实际的联系有进一步的认识。

3．了解光导纤维和新型陶瓷材料的特点及用途，使学生充分认识到科学技术在现代社会中的重要性。一、学习目标生活中的硅酸盐材料石器——燧石取火硅酸盐——水泥、玻璃、陶瓷二氧化硅——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?一、水泥的定义和分类定义：凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，统称为水泥。

硅酸盐水泥定义：以硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。水泥分类性能和用途铝酸盐系列水泥、硫铝酸盐系列水泥、铁铝酸盐系列水泥

水泥硅酸盐系列水泥通用水泥专用水泥特性水泥化学成分

用于—般土木工程的水泥,如普通硅酸盐水泥专门用途的水泥，如砌筑水泥、道路水泥某种性能比较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥

二、水泥的生产原材料：（１）石灰石质原料（主要成份为碳酸钙，提供氧化钙），如石灰岩、泥灰岩、白垩、贝壳等（２）粘土质原料（提供氧化硅和氧化铝及部分氧化铁），如黄土、粘土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等（３）少量校正原料（铁质校正原料和硅质校正原料，提供氧化铁和氧化硅），铁质校正原料如低品位铁矿石、炼铁厂尾矿以及硫酸厂工业废渣硫酸渣（硫铁矿渣）等；硅质校正原料如砂岩、河砂、粉砂岩等。二、硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成1、生产工艺熟料石灰质原料粘土质原料铁质原料水泥成品石膏生料煅烧1450°C磨细磨细按比例混合水泥回转窑水泥生产示意图生产工艺：“两磨一烧”

生料制备：石灰质原料，粘土质原料与少量校正原料经破碎后，按一定比例配合、磨细，并配合为成分合适，质量均匀的生料

熟料煅烧：生料在水泥窑内煅烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料

水泥粉磨：熟料加适量石膏，有时还加适量混合材料或外加剂共同磨细为水泥水泥窑系统中发生的化学反应(1)干燥与脱水～100℃，脱去物料中的自由水和粘土矿物的层间水～400～600℃，脱去粘土矿物的配位水(2)碳酸盐分解碳酸钙与碳酸镁在煅烧过程中分解放出二氧化碳～590℃，MgCO3≒MgO+CO2-1047~1214J/g～890℃，CaCO3≒CaO+CO2-1645J/g水泥窑系统中发生的物理化学反应过程(3)固相反应~800℃，CaO·Al2O3（CA）、CaO·Fe2O3（CF）与2CaO·SiO2（C2S）开始形成。800~900℃，开始形成12CaO·7Al2O3（C12A7）。900~1100℃，2CaO·Al2O3SiO2（C2AS）形成后又分解。开始形成3CaO·Al2O3（C3A）和4CaO·Al2O3·Fe2O3（C4AF）。所有碳酸钙均分解，游离氧化钙达最高值。1100~1200℃，大量形成C3A和C4AF，C2S含量达最大值。(4)液相和熟料的烧结到达最低共熔温度（1250℃）后，开始出现液相。硅酸二钙与游离氧化钙都逐步溶解于液相中，反应生成硅酸盐水泥的主要矿物硅酸三钙３CaO·SiO2（C３S）。在高温液相作用下，水泥熟料逐渐烧结。

C2S+CaOC3S液相三、水泥的基本组成（1）硅酸盐水泥熟料氧化物组成

CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3~95%MgO、SO3、TiO2、P2O5、K2O和Na2O等~5%

主要氧化物含量波动范围：

CaO62~67%；SiO220~24%；Al2O34~7%；Fe2O32.5~6.0%。矿物组成经高温煅烧后，两种或两种以上的氧化物反应生成多种矿物集合体，结晶细小（30~60μm）。四种主要矿物：硅酸三钙3CaO·SiO2，可简写为C3S；硅酸二钙2CaO·SiO2，可简写为C2S；铝酸三钙3CaO·Al2O3，可简写为C3A；铁相固溶体4CaO·Al2O3·Fe2O3作为代表式，可简写为C4AF。另外，还含有少量的游离氧化钙（f-CaO）、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物以及玻璃体等。硅酸盐矿物，75%溶剂矿物，22%一、水泥混合材料二、混合材料的类别三、普通硅酸盐水泥四、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥第二节掺混合材料的硅酸盐水泥

掺入目的：（1）提高产量，降低成本。（2）充分利用工业废料。（3）调节水泥强度等级。（4）改善性能，扩大应用范围。

一、水泥混合材料水泥混合材料在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级而加到水泥中去的人工的和天然的矿物材料，称为水泥混合材料。水泥混合材料包括非活性混合材料、活性混合材料。二、混合材料的类别活性混合材料非活性混合材料二、混合材料的类别活性混合材料非活性混合材料

混合材料磨成细粉，与石灰或与石灰和石膏拌合在一起，并加水后，在常温下，能生成具有胶凝性的水化产物，既能在水中，又能在空气中硬化的，称为活性混合材料。粒化高炉矿渣,火山灰质,粉煤灰二、混合材料的类别活性混合材料非活性混合材料

非活性混合材料是指不与水泥成分起化学作用或作用很小的混合材料。主要起惰性填充作用，掺入的目的主要是为了提高水泥的产量，调整水泥的标号，减少水化热，故又被称为填充性混合材料。（1）活性混合材：具有火山灰性和水硬性的矿物质材料。粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰都属于活性混合材料，含有大量活性氧化硅（SiO2）与活性氧化铝（Al2O3）。与水调和后，本身不会硬化或硬化极慢，强度很低。在氢氧化钙溶液中，就会发生显著的水化，特别是在饱和的氢氧化钙溶液中及有石膏存在的条件下水化更快。

二次反应的特点：先熟料水化，熟料的水化产物氢氧化钙及掺入水泥中的石膏，与活性氧化硅（SiO2）和活性氧化铝（Al2O3）反应。

石膏——硫酸盐激发剂，氢氧化钙——碱激发剂（1）活性混合材来源：①粒化高炉矿渣：高炉冶炼生铁时，得到以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后的产物，简称矿渣。②粉煤灰：从煤粉炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰。③火山灰质混合材料：天然或人工的以活性氧化硅、氧化铝为主要成分的矿物材料，称为火山灰混合材料。物理特性：

①粒化高炉矿渣：表面粗慥、棱角多，保水性差，需水量大；②粉煤灰：球形玻璃体、表面光滑，需水量小，保水性差；③火山灰质混合材料：多孔结构，需水量大，保水性好；混合材水泥品种水泥熟料+6~20%活性混合材普通硅酸盐水泥P.O20~50%矿渣A型矿渣硅酸盐水泥P.S.A50~70%矿渣B型矿渣硅酸盐水泥P.S.B20~40%火山灰火山灰硅酸盐水泥P.P20~40%粉煤灰粉煤灰硅酸盐水泥P.F20~50%两种以上混合材复合硅酸盐水泥P.C混合材水泥的水化特点-----二次反应水泥熟料+水水化硅酸钙水化铝酸钙水化铁酸钙氢氧化钙钙矾石混合材SiO2/Al2O3+Ca(OH)2+H2O水化硅酸钙水化铝酸钙第一次反映第二次反应

第三节特种水泥

一、高铝水泥(high-aluminacement)二、快硬硅酸盐水泥三、白水泥与彩色水泥四、膨胀水泥与自应力水泥一、高铝水泥

凡以铝酸钙为主、氧化铝含量50%的熟料磨细制成的水硬性胶凝材料，称为高铝水泥原料为石灰石、铝矾土（Al2O3>50%）

矿物组成:铝酸一钙、二铝酸一钙、铝方柱石、七铝酸十二钙一、高铝水泥水化产物：

<20C

CA+10H2O===CaO.Al2O3.10H2O20C-30C

CA+11H2O===2CaO.Al2O3.8H2O+Al2O3.3H2O

>30C

3CA+12H2O===3CaO.Al2O3.6H2O+2(Al2O3.3H2O)一、高铝水泥性质:

1、强度发展迅速，24小时内可达到最高强度的80%左右。2、低温下（5-10C）能很好硬化。3、耐腐蚀性好。4、耐浓酸、碱溶液性能不好5、放热大且集中。6、耐高温好。7、长期强度及其他性能有下降的趋势。二、快硬硅酸盐水泥

凡是以硅酸盐水泥熟料、适量的石膏磨细制成的以3天抗压强度表示的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥

特点是水化热高、细度大、抗冻性抗渗性好，早期收缩较大，易风化。三、白水泥与彩色水泥凡是以白色硅酸盐水泥熟料加适量石膏磨细制成的水硬性的胶凝材料，称为白水泥。白色硅酸盐水泥熟料是指一适当成分的生料烧到部分熔融，得到的以硅酸钙为主要成分氧化铁含量少的熟料。彩色水泥是白水泥、石膏加颜料制得的。混凝土一、混凝土定义（组成）

1.1混凝土的定义混凝土是以胶凝材料、水和骨料按适当比例配合拌制成拌和物，经硬化后得到的人工石材。以水泥为胶凝材料、砂石为骨料的混凝土称为水泥混凝土，在建筑工程中最为常用。混凝土

胶凝材料

骨料

水

混凝土的组成材料胶凝材料

细集料粗骨料

外加剂

混凝土的组成外掺料

普通混凝土的组成水泥砂（细集料）水石（粗集料）外加剂外掺料普通混凝土的组成水泥混凝土

水玻璃混凝土

沥青混凝土

聚合物浸渍混凝土

聚合物胶结混凝土

胶凝材料不同分类二、混凝土的分类按施工工艺分普通浇注混凝土喷射混凝土泵送混凝土离心成型混凝土混凝土的分类港工混凝土水工混凝土耐碱混凝土耐酸混凝土耐热混凝土防水混凝土按使用功能分混凝土的分类膨胀混凝土防水混凝土大体积混凝土结构混凝土装饰混凝土道路混凝土按用途分类

混凝土的分类

普通混凝土的构成混凝土拌合物

水泥砂浆水泥浆水泥水砂石凝结硬化1．从黏土到陶瓷

科学家用五个里程碑和三大技术突破来总结中国陶瓷的整个发展过程：1。新石器时代早期陶器的出现；2。新石器时代晚期印纹硬陶和商、周时期原始瓷的烧制成功；3。汉晋时期南方青釉瓷的诞生；4。隋唐时期北方白釉瓷的突破；5。宋代到清代颜色釉瓷、彩绘瓷和雕塑陶瓷的辉煌成就。传统的陶瓷工艺

陶器和瓷器的坯体都是用黏土制成的，制作瓷器的黏土较纯净。普通陶器较为粗糙，有不同程度的渗透性。如果在坯体上涂上彩釉，烧制后可得到表面光滑、不渗水、色彩绚丽的陶瓷器具。2．形形色色的玻璃

采光、隔热及装饰都需要使用玻璃。色彩斑斓的玻璃器皿和玻璃工艺品美化了人们的生活。普通玻璃的暗绿色、浅棕色是因为分别含有氧化亚铁和氧化铁等杂质。主要原料主要设备主要成分玻璃窑中发生的主要反应纯碱石灰石石英

玻璃窑

Na2SiO3CaSiO3SiO2

变色玻璃

在玻璃中加入适量的溴化银(AgBr)和氧化铜的微小晶粒，经过适当的热处理，可以制成变色玻璃。当强光照射到玻璃上，溴化银分解为银和溴单质，分解出的银原子聚集成银的微小晶粒，使玻璃呈现暗棕色，能挡住大部分光线。光线变暗，银和溴在氧化铜的催化作用下，重新生成溴化银。于是玻璃的颜色自动变浅，透光性增强。玻璃加工1。玻璃加热到一定温度后急剧冷却，就可以得到钢化玻璃。2。氢氟酸(HF)对玻璃具有腐蚀作用，可用于在玻璃上雕刻各种精美图案，也可用于在玻璃仪器(量筒、滴定管等)上标注刻度及文字。氢氟酸与玻璃发生的反应可以表示为：

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O3。在玻璃表面镀金属膜可以制得镀膜玻璃。镀膜玻璃外形美观，还可以阻挡红外线及紫外线的穿透。在玻璃上镀银、真空镀铝是制造镀膜玻璃常用的方法。玻璃加工4。玻璃加热到一定温度后急剧冷却，就可以得到钢化玻璃。5。夹层玻璃

夹层玻璃受到撞击时只会裂开，而不会粉碎。夹层玻璃共有三层，两层玻璃夹着厚度约为0.76mm的中间层。夹层玻璃中间层的材料通常为性能较好的聚乙烯醇丁醛（PVB）。当玻璃受到撞击而损坏时，中间的胶片便可粘着外面的玻璃，防止碎片四处飞散。玻璃聚乙烯醇丁醛玻璃几种玻璃的特性和用途种类特性用途普通玻璃高温下易软化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯彩色玻璃氧化钴（Co2O3)蓝色氧化亚铜（Cu2O)红色二氧化锰（MnO2)紫红色氟化钙（CaF2)乳白色钢化玻璃耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂运动器材，微波通讯器材，汽车、火车的窗玻璃等玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀太空飞行员的衣服、玻璃钢等光学玻璃透光性能好，有折光性和色散性眼镜片，照相机、显微镜、望远镜等中的凹凸透镜石英玻璃膨胀系数小、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，压电晶体等有机玻璃高度透明性，机械强度高，重量轻，易于加工主要原料主要设备主要成分性质应用粘土石灰石石膏水硬性水泥回转窑3CaO·SiO22CaO·SiO2

3CaO·Al2O3水泥沙浆混凝土钢筋混凝土

3．硅酸盐水泥

水泥是最常用的建筑材料右图是1949——1998年我国水泥产量示意图检索咨询

水泥(cement)的硬化过程可以分为两个阶段。第一阶段是水泥加水后逐步发生水化反应，从具有可塑性与流动性的水泥浆，变成非流动性的水泥颗粒并丧失可塑性。第二阶段是水泥颗粒逐步吸收水，进一步发生水化反应，硬化成机械强度高的固体。水泥的硬化

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。

硅酸盐水泥的品种日益扩大，白水泥、快干水泥、彩色水泥等已越来越为人们所熟悉。其中，彩色水泥主要用来配制彩色水泥浆，可用于建筑的饰面刷浆以及室外墙面装饰等，具有特殊的装饰效果。在建筑工程中，水泥和沙、碎石、水按一定比例混合，以钢筋作结构，硬化后形成结构坚固的钢筋混凝土。水泥不宜久存生活向导

保存不当或存放时间太长会导致水泥受潮结块，影响水泥的强度。受潮后的水泥表面结块，从而丧失凝聚力，导致强度下降。轻微结块的水泥，强度降低10％～20％。即使在良好的储存条件下，水泥也不宜储存过久．因为水泥会吸收空气中的水分和二氧化碳，发生质变。据统计，储存三个月后，水泥的强度降低10％～20％，六个月后降低15％～30％，一年后降低25％～40％。购买水泥时要了解水泥的生产日期。二、光导纤维和新型陶瓷材料

光导纤维和各种新型陶瓷的开发和应用不仅为高科技发展提供了优质材料，也提高了人们的生活质量。光导纤维在信息工程中的应用，使人们可以坐在家中通过信息网络获取信息，联络亲友。新型高强度陶瓷材料的出现，克服了传统陶瓷的脆性。由光导纤维组成的光缆可以代替通讯电缆，用于光纤通信，传送高强度的激光。光纤通信的容量比微波通信大103～104倍，而且传输速度快。用光缆代替通讯电缆可以节约大量有色金属。据统计，生产lkm长的光缆只需几克超纯石英玻璃，约可节省铜1.1t。1．光导纤维的制造与应用

把氧气和四氯化硅蒸气的混合气体通过在高温炉中旋转和移动的石英管，能反应生成二氧化硅。把得到的沉积在管内的二氧化硅熔化，形成“玻璃棒”，在1900～2000℃的高温下再将其熔化、拉制成粗细均匀的光纤细丝。SiCl4(g)＋O2(g)1300℃SiO2＋2Cl2(g)

用于铺设光纤通讯线路的光导纤维是由若干条柔韧、没有脆性、有高折射率的光纤细丝(直径在10μm以下)用聚丙烯或尼龙套包裹制成的。

光纤通信较之普通电缆通信有许多突出的优点。首先，光纤通信有巨大的信息容量，一根头发丝那么细的光导纤维可以通几万路电话或2000路电视。如果用许多根光导纤维组合成光缆，它的通信容量更大得惊人。其次，光纤通信不受外界电磁场的干扰，工作稳定可靠，保密程度高。第三，光纤通信损耗低，目前无中继传送距离一般为30～70km(而同轴电缆每隔1．5km就需设立一个中继站，来补偿电信号在传输中的损耗)，很适合远距离信息传输。目前，人们已建成大西洋海底光缆(全长约7000km)。计划中的南太平洋光缆(全长约16000km)也正在紧锣密鼓的准备之中。进一步降低光纤损耗，减少中继站数目，甚至不用中继站，是人们的下一步目标。

医生的好助手 目前，在医学领域上，普遍使用一种连接着许多光纤的胃镜。这些光纤并成一束，束中各条光纤的相对位置保持不变。把胃镜插入病人胃里，胃镜接收到的光线沿着这些光纤传到体外。每条光纤中的光仅反映胃中一小点的情况，整束光纤中的光就拼合成胃里某一部分的图像。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上精致小巧的微型镜头，将胃内的情况传到体外拍摄下来或显示在屏幕上。还可以在胃镜光纤中留出空的通道，以插入切取生理切片的镊子。 因为光纤又细又软，故可将医生用来观察人体内部病变情况的内窥镜做得小巧玲珑。胃镜是内窥镜中比较粗的一种，但也只有15mm左右，其他如食道镜、膀胱镜还要细小得多。可见：光导纤维的应用，使医用内窥镜从构造到功能都发生了重要的变化。 近年来，一种激光光纤药头内窥镜碎石系统已研制成功。这种系统利用胃镜把带有药头的光纤导管送入胃中，然后沿光纤通入激光。激光可以像引爆雷管一样，使药头炸裂并产生冲击波，击碎胃石，再用胃镜把碎石取出。利用该系统已成功地击碎大小为8cm×10cm×6cm的胃石并取出碎石。这种系统还可以用来治疗膀胱结石、输尿管结石和胆结石等疾病。 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，减少了病人的痛苦，而且切割部位准确，手术效果好。

陶瓷应用的新天地当宇宙飞行器完成航天任务返回地球时，它面临着与陨星一样的处境。研究结果表明：当宇宙飞行器的飞行速度等于声速的3倍时，其前端的温度可达330℃；当飞行速度等于6倍声速时，可达1480℃。宇宙飞行器邀游太空归来，到达离地面60～70km的高度时，其速度仍保持在声速的20多倍，温度在10000℃以上，这样的高温足以把宇宙飞行器化作一团熊熊的烈火。高速带来了高温，这似乎是一道不可逾越的障碍。人们把这种障碍称为“热障”。怎样使宇宙飞行器克服“热障”，安全地返回地面呢?科学家在分析了“宇宙不速之客”——陨石后发现，陨石表面虽已熔融，但里面的化学成分没有变化。这说明陨石在下落过程中，尽管表面因摩擦生热产生几千度高温而熔融，但由于穿过大气层的时间很短，热量还来不及传到陨石内部。这给科学家以启发：让宇宙飞行器的头部戴一顶用烧蚀材料做成的头盔”，把重返大气层时摩擦产生的热量消耗在烧蚀材料的熔融、气化等一系列物理和化学变化中，“丢卒保车”，达到保护宇宙飞行器的目的。2．新型陶瓷结构陶瓷（工程陶瓷）功能陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷，如纳米陶瓷。具有电、光、磁、化学和生物特性，且有相互转换功能的陶瓷属于功能陶瓷，如生物陶瓷等。结构陶瓷制品生物陶瓷制品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