特种无机非金属材料
非金属材料介绍
非金属材料介绍非金属材料指具有非金属性质（导电性导热性差）的材料。
自19世纪以来，随着生产和科学技术的进步，尤其是无机化学和有机化学工业的发展，人类以天然的矿物、植物、石油等为原料，制造和合成了许多新型非金属材料，如水泥、人造石墨、特种陶瓷、合成橡胶、合成树脂（塑料）、合成纤维等。
下面小编为大家介绍下非金属材料。
一、非金属材料特点耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。
此外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上,陶瓷在耐蚀、介电性能上,耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性，为金属材料和高分子材料所不及。
但与金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。
与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。
[2]特种无机非金属材料的特点是：①各具特色,例如:高温氧化物等的高温抗氧化特性；氧化铝、氧化铍陶瓷的高频绝缘特性；铁氧体的磁学性质；光导纤维的光传输性质;金刚石、立方氮化硼的TodayHot}超硬性质；导体材料的导电性质；快硬早强水泥的快凝、快硬性质等。
②各种物理效应和微观现象,例如：光敏材料的光-电、热敏材料的热－电、压电材料的力－电、气敏材料的气体-电、湿敏材料的湿度-电等材料对物理和化学参数间的功能转换特性。
③不同性质的材料经复合而构成复合材料，例如：金属陶瓷、高温无机涂层，以及用无机纤维、晶须等增强的材料。
二、非金属材料分类①属于无机材料的有耐火材料、陶瓷、磨料、碳和石墨材料、石棉等；②属于有机材料的有木材、皮革、胶粘剂和高分子合成材料──合成橡胶、合成树脂、合成纤维等；③以非金属纤维增强树脂基所构成的复合材料。
三、非金属材料用途高强度结构材料非金属材料的密度较钢、铁、铜、铅等金属材料小得多，有些比铝、镁、钛等还轻。
按比强度（强度/比重）计算，有的纤维树脂复合材料的常温比强度超过高强度钢和高强度铝。
这些材料被用来制造手轮、手柄、支架、罩壳、仪表板等一般轻质结构件，也可用来制造飞机机翼和叶片、整体船艇、汽车车身和传动轴、高速纺织综框、高压容器等高强度结构件，这样可以减轻自重、增加运载能力或提高运行速度、节约能源。
常温导电的无机非金属材料
常温导电的无机非金属材料
常温下具有导电性的无机非金属材料主要包括一些特殊的陶瓷、金属氧化物和碳材料等。
这些材料在常温下具有较高的导电性能，可以应用于各种电学、磁学、光学和热学等领域。
以下是几类常温导电的无机非金属材料。
1.碳材料：碳材料是一类具有很高导电性的无机非金属材料，如石墨、碳纳米管、石墨烯等。
这些材料具有优异的导电性能和机械性能，广泛应用于超级电容器、锂离子电池、导电涂料等领域。
2.金属氧化物：一些金属氧化物在常温下具有导电性，如氧化铜、氧化铁、氧化铝等。
这些金属氧化物通常作为导电填料应用于各种复合材料、涂层和导电织物等领域。
3.高温超导材料：高温超导材料是一类在相对较高温度下具有零电阻的导电材料，如YBCO（钇钡铜氧化物）等。
这些材料广泛应用于超导电缆、超导磁浮、超导储能等领域。
4.某些特种陶瓷：某些特种陶瓷，如氧化物陶瓷、碳化物陶瓷和氮化物陶瓷等，具有较高的导电性能。
这些陶瓷材料通常应用于高温、高压、强腐蚀等特殊环境下的电学设备。
需要注意的是，虽然这些无机非金属材料在常温下具有导电性，但与金属材料相比，它们的导电性能仍然有所差距。
因此，在实际应用中，通常需要将这些材料与其他材料（如
金属）进行复合，以提高其导电性能和实用价值。
无机非金属材料的分类
无机非金属材料的分类无机非金属材料是指不含金属元素的材料，主要包括陶瓷材料、玻璃材料、高分子材料和复合材料。
这些材料在工业和日常生活中都有广泛的应用。
陶瓷材料是一类以非金属氧化物为主要成分的材料。
陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性和高温稳定性等特点。
常见的陶瓷材料包括瓷器、陶器、砖瓦等。
瓷器是一种具有高温烧结而成的陶瓷制品，具有高强度、高密度和高耐磨性。
陶器是一种粘土经过高温烧结而成的陶瓷制品，具有透气性和吸水性。
砖瓦是一种由黏土烧制而成的建筑材料，具有隔热、隔音和防水的特点。
玻璃材料是一种无机非金属材料，主要由石英砂和碱金属或碱土金属的氧化物组成。
玻璃材料具有透明、坚固、耐酸碱腐蚀和导电性能较差的特点。
玻璃材料广泛应用于建筑、家居、光学和电子等领域。
例如，建筑中常用的玻璃制品包括窗户、玻璃门和玻璃幕墙。
光学领域中常用的玻璃制品包括眼镜、镜片和光学仪器。
电子领域中常用的玻璃制品包括显示屏、光纤和太阳能电池板。
高分子材料是一类由高分子化合物组成的材料，具有广泛的应用领域。
高分子材料具有高强度、高韧性、耐磨性和耐腐蚀性等特点。
常见的高分子材料包括塑料、橡胶和纤维。
塑料是一种由合成树脂制成的材料，具有轻、薄、透明和可塑性好的特点。
橡胶是一种由天然橡胶或合成橡胶制成的材料，具有弹性好、耐磨性强和耐腐蚀性好的特点。
纤维是一种由纤维素或合成纤维制成的材料，具有轻、柔软和强度高的特点。
复合材料是一种由两种或两种以上的材料组合而成的材料。
复合材料具有多种材料的优点，具有高强度、高刚度和轻质化等特点。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料和金属基复合材料。
纤维增强复合材料是一种由纤维增强体和基体组成的材料，具有高强度、高模量和低密度的特点。
金属基复合材料是一种由金属基体和增强体组成的材料，具有高强度、高温稳定性和良好的导热性能。
无机非金属材料包括陶瓷材料、玻璃材料、高分子材料和复合材料。
这些材料在工业和日常生活中都有广泛的应用，具有各自独特的特点和优势。
无机非金属材料简介
目
录
一、材料的地位及分类 二、无机非金属材料 三、无机非材料的分类 四、传统无机非材料简介 五、新型无机非材料简介 六、我国无机非金属现状 七、无机非金属材料展望
什么是材料？
材料：指为人类社会所需要并能
用于制造有用器物的质。 材料是人类赖以生存和发展的 物质基础，是人类进步的一个重要里 程碑。
（3） 环境污染严重 水泥工业每年排放 温室气体 CO2 约 5.55 亿吨、SO2 68.6 万吨、 NOx 约 206 万吨；目前其他先进 国家平均吨熟料的粉尘排放1Kg，而 我国 高达 13Kg，全国水泥生产年排放的粉尘 竟高达 1000 万吨以上
（4） 单线生产规模小，落后工艺 大量存在 以悬浮预热和预分解技 术为核心技术的“新型干法”工艺， 是目 前世界水泥工业普遍采用的 最先进的现代化水泥生产技术。
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
材 料
金属材料 高分子材料
1.无机非金属材料 是以某些元素的 、 、 、 、 以及 、 、 、 等物质组成的材料。 2.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 演变 而来的，是与有机高分子材料和金属材料并列的 。
新型无机非材料：
新型的无机非金属材料主要指 用氧化物、氮化物、碳化物、 硼化物、硫化物、硅化物以及 各种无机非金属化合物经特殊 的先进工艺制成的具有特殊性 质和用途的材料。例如铁电、 压电陶瓷、微晶玻璃、光导纤 维等。
其他分类方法：
按照材料中的主要成分分类，有硅酸盐、铝酸盐、钛酸盐、磷
酸盐、氧化物、氮化物、碳化物材料等； 根据材料的用途分，有日用、建筑、化工、电子、航天、通信、 生物、医学材料等； 根据材料的性质分，有胶凝、耐火、隔热、耐磨、导电、绝缘、 耐腐蚀、半导体材料等 ；根据材料的物质状态分，有晶体(单晶体、多晶体、微晶体)、 非晶体及复合材料等, 材料的外观形态分,有块状、多孔、纤维、晶须、薄膜材料等。
无机非金属材料概论
无机非金属材料概论无机非金属材料（inorganicnonmetallicmaterials）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。
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。
无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。
常见种类二氧化硅气凝胶、水泥、玻璃、陶瓷。
成分结构在晶体结构上，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、高键强赋予这一大类材料以高熔点、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。
硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一，硅酸盐材料是陶瓷的主要组成物质。
应用领域无机非金属材料品种和名目极其繁多，用途各异，因此，还没有一个统一而完善的分类方法。
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。
它们产量大，用途广。
其他产品,如搪瓷、磨料（碳化硅、氧化铝）、铸石（辉绿岩、玄武岩等）、碳素材料、非金属矿（石棉、云母、大理石等）也都属于传统的无机非金属材料。
新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的，具有特殊性能和用途的材料。
它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。
主要有先进陶瓷（advancedceramics）、非晶态材料（noncrystalmaterial〉、人工晶体（artificialcrys-tal〉、无机涂层（inorganiccoating）、无机纤维（inorganicfibre〉分类传统陶瓷：其中，瓷是粉体的致密烧结体，较之较早的陶，其气孔率明显降低，致密度升高。
无机非金属材料有哪些
无机非金属材料有哪些
首先，陶瓷是一类无机非金属材料，它具有高强度、耐高温、耐腐蚀等特点，
因此在建筑、化工、电子、医疗等领域得到广泛应用。
陶瓷制品包括陶瓷器、陶瓷砖、陶瓷管道等，它们在日常生活中扮演着重要的角色。
其次，玻璃也是一种重要的无机非金属材料，它具有透明、硬度大、抗化学腐
蚀等特点，被广泛用于建筑、家具、器皿、光学仪器等领域。
随着科技的发展，玻璃的种类和用途也在不断增加，比如防弹玻璃、太阳能玻璃等新型玻璃制品的出现，为人们的生活带来了便利。
此外，橡胶和塑料也是常见的无机非金属材料。
橡胶具有弹性好、耐磨损、耐
老化等特点，被广泛用于轮胎、密封件、橡胶制品等领域。
而塑料具有质轻、易加工、绝缘等特点，被广泛用于包装、建筑、电子、医疗等领域。
随着人们对环保的重视，生物可降解塑料等新型塑料材料也逐渐受到关注和应用。
综上所述，无机非金属材料包括陶瓷、玻璃、橡胶、塑料等，它们在各个领域
都有着重要的应用价值。
随着科技的不断进步，无机非金属材料的种类和性能也在不断提升，为人类的生活和工业生产带来了许多便利和可能。
希望本文对无机非金属材料有关的知识有所帮助，谢谢阅读。
无机非金属材料论文
无机非金属材料论文
无机非金属材料是一类重要的材料，它们在工业生产和日常生活中扮演着重要
的角色。
本文将从其基本特性、应用领域和发展前景等方面来进行论述。
首先，无机非金属材料具有多种基本特性。
它们通常具有高熔点、硬度大、抗
腐蚀性强等特点。
比如，氧化铝、二氧化硅等无机非金属材料在高温、高压下能够保持其稳定性，因此在耐火材料、磨料等方面有着广泛的应用。
此外，无机非金属材料的绝缘性能也是其重要特点之一，因此在电子、通讯等领域也得到了广泛应用。
其次，无机非金属材料在各个领域都有着重要的应用。
在建筑材料方面，水泥、石膏等无机非金属材料是建筑行业不可或缺的材料；在化工领域，氧化铝、氧化硅等材料被广泛应用于催化剂、吸附剂等方面；在电子行业，氧化锌、氧化铝等材料被用于制备电子元件。
无机非金属材料的应用领域之广泛，充分展现了其重要性和不可替代性。
最后，无机非金属材料在未来的发展前景十分广阔。
随着科学技术的不断进步，对材料性能的要求也在不断提高，这就需要无机非金属材料不断进行创新和改进。
比如，通过改变材料的微观结构和添加新的元素，可以使无机非金属材料具有更好的性能，满足不同领域的需求。
同时，无机非金属材料的再生利用和环保性能也将成为未来发展的重要方向，这将进一步推动无机非金属材料的发展。
综上所述，无机非金属材料在工业生产和日常生活中具有重要的地位，其基本
特性、应用领域和发展前景都显示出其重要性和广阔的发展空间。
相信随着科学技术的不断进步，无机非金属材料将会在更多领域得到应用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
特种无机非金属材料和先进复合材料为发展重点
特种无机非金属材料和先进复合材料为发展重点
特种无机非金属材料和先进复合材料是当前的发展重点，这两类材料具有广泛的应用前景和战略意义。
特种无机非金属材料包括陶瓷材料、玻璃材料和硬质材料等。
它们具有优异的物理、化学和机械性能，具备高温耐热、耐腐蚀、绝缘、透明和抗磨损等特性，被广泛应用于航空航天、能源、电子、化工和冶金等领域。
特种无机非金属材料在新能源、新材料和节能环保等领域具有重要的战略地位，对于发展高技术产业、推动产业升级和经济转型具有重要意义。
先进复合材料是以成形性好、高性能、多功能和结构轻量化为特点的新型材料。
它是多种材料的复合体，在结构和性能上具有优势，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑、电子、医疗和体育器材等领域。
先进复合材料的研发和应用有助于提高产品的性能和质量，降低能耗和环境污染，推动产业结构调整和提升国家制造业竞争力。
发展特种无机非金属材料和先进复合材料需要加强科技创新，增加研发投入，提高产业化水平。
同时，还需要加强材料设计和制备技术的研究，加大材料性能测试和评价的力度，推动材料应用与产业化的紧密结合，促进材料科技的转化和推广。
只有不断推动特种无机非金属材料和先进复合材料的发展，才能满足社会经济发展对新材料的需求，推动我国经济发展和实现可持续发展的目标。
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7.1 无机非金属材料的分类和特点 7.2 水泥与玻璃 7.3 陶瓷 7.4 半导体材料 7.5 超导材料
Chapter7 Non-metallic Inorganic Materials
1
学习目的
• 结合前面所学内容，理解无机非金属材料结构 与性能特点；
• 了解常用无机非金属材料的合成和工艺。 • 了解各种新型无机非金属材料的特殊性能、作
CaO SiO2 + 2CaO 1300－ 1400℃ 3CaO SiO2 （硅酸三钙）
所得熟料经碾磨成细粉，加少量石膏，用以调节水 泥的水硬化时间，即得水泥成品。
4
传统（普通）无机非金属材料
品种 水泥等胶凝材料 陶瓷 耐火材料 玻璃 搪瓷 铸石 研磨材料 多孔材料 碳素材料 非金属矿
品种示例 硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰、石膏等 粘土质、长石质、滑石质和骨灰质陶瓷等 硅质、硅酸铝质、高铝质、镁质、铬镁质等 硅酸盐 钢片、铸铁、铝和铜胎等 辉绿岩、玄武岩、铸石等 氧化锆、氧化铝、碳化硅等 硅藻土、蛭石、沸石、多孔硅酸盐和硅酸铝等 石墨、焦炭和各种碳素制品等 粘土、石棉、石膏、云母、大理石、水晶和金刚 石等
3
7.1 无机非金属材料的分类及特点
• 无机非金属材料——以氧化物、碳化物、 氮化物、硼化物、硫系化合物（包括硫 化物、硒化物及碲化物）和硅酸盐、钛 酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主 要组成的无机材料。
传统（普通）无机非金属材料 新型（特种）无机非金属材料
Chapter7 Non-metallic Inorganic Materials
– 硅酸三钙（3CaO·SiO2），C3S – 硅酸二钙（2CaO·SiO2），C2S – 铝酸三钙（3CaO·Al2O3），C3A – 铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3），C4AF
Chapter7 Non-metallic Inorganic Materials
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硅酸盐水泥
• 熟料比例对水泥性质的影响
钛酸钡系、锆钛酸铅系材料等
锰—锌、镍—锌、锰—镁、锂—锰等铁氧体、磁记录 和磁泡材料等 钠、锂、氧离子的快离子导体和碳化硅等 钛酸钡、氧化锌、氧化锡、氧化钒、氧化锆等过滤金 属元素氧化物系材料等 钇铝石榴石激光材料，氧化铝、氧化钇透明材料和石 英系或多组分玻璃的光导纤维等 高温氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等难熔化合物 碳化钛、人造金刚石和立方氮化硼等 铝酸锂、钽酸锂、砷化镓、氟金云母等 长石质齿材、氧化铝、磷酸盐骨材和酶的载体材料等 陶瓷基、金属基、碳素基的复合材料
–提高C3S的含量,可得到高强硅酸盐水泥 –提高C3S和C3A的含量,即可制得快硬硅酸盐
水泥 –降低C3S和C3A的含量,提高C2S的含量可得低
热或中热硅酸盐水泥.
Chapter7 Non-metallic Inorganic Materials
12
硅酸盐水泥生产
熟料制备的化学过程：
750－ 1000 ℃
• 离子键与共价键混合
Chapter7 Non-metallic Inorganic Materials
7
部分陶瓷化合物化学键混合特征
陶瓷化合物 结合原子 电负性差
MgO Al2O3 SiO2 Si3N4 SiC
Mg-O Al-O Si-O Si-N Si-C
2.13 1.83 1.54 1.14 0.65
Chapter7 Non-metallic Inorganic Materials
5
新型（特种）无机非金属材料
品种 绝缘材料
铁电和压电材ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 磁性材料
导体陶瓷 半导体陶瓷
光学材料
高温结构陶瓷 超硬材料 人工晶体 生物陶瓷 无机复合材料
品种示例 氧化铝、氧化铍、滑石、镁橄榄石质陶瓷、石英玻璃 和微晶玻璃等
Chapter7 Non-metallic Inorganic Materials
6
结构特征
• 离子键：无方向性、无饱和性
– 紧密堆积；键强较高 – 密度大，高强度、高硬度、高脆性、耐热
• 共价键：具有方向性与饱和性
– 键强度较高，具有稳定化学结构 – 密度较小，熔点高，硬度大，脆性大，热膨胀
系数小，绝缘性好。
• 硅酸盐水泥 • 铝酸盐类水泥 • 硫铝酸盐水泥 • 氟铝酸盐水泥 • 铁铝酸盐水泥
按矿物 组成 分类
Chapter7 Non-metallic Inorganic Materials
9
Chapter7 Non-metallic Inorganic Materials
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硅酸盐水泥
• 熟料成分：
CaCO3
CaO + CO2
2CaCO3 + SiO2 1000－ 1300℃ 2CaO SiO2 （ 硅 酸 二 钙 ） 3CaCO3 + Al2O3 1000－ 1300℃ 3CaO Al2O3 （ 铝 酸 三 钙 ）
4CaCO3 + Al2O3 + Fe2O3 1000－ 1300℃ 4CaO Al2O3 Fe2O3 （铁铝酸四钙）
4. M. W. Barsoum, Fundamentals of Ceramics, IOP, 2003 5. J. G. P.Binner, Advanced Ceramic Processing and
Technology, Vol. 1, Noyes, 1990
Chapter7 Non-metallic Inorganic Materials
用原理、结构及用途。
Chapter7 Non-metallic Inorganic Materials
2
学习参考书目
1. 杨兴钰. 材料化学导论. 武汉：湖北科学技术出版社， 2003
2. 戴金辉，葛兆明 主编，无机非金属材料概论，哈尔滨 工业大学出版社，1999
3. H. F.W. Taylor, Cement Chemistry, Academic Press, 1990
离子键比例 (%)
68 57 45 28 10
共价键比例 (%)
32 43 55 72 90
Chapter7 Non-metallic Inorganic Materials
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7.2 水泥与玻璃
7.2.1 水泥（cement）
——一种水硬性胶凝材料，通过水化过程发生凝 结和硬化，硬化后甚至在水中也可保持强度和稳 定性。