无机材料概论
无机材料概念
无机材料概念无机材料，指的是由非有机元素组成的材料，主要包括金属、陶瓷和玻璃三类。
无机材料是现代工业中广泛应用的重要材料，其独特的性能和稳定性使其成为各个领域的关键材料。
首先，金属是一类常见的无机材料。
常见的金属材料有铁、铜、铝等。
金属具有良好的导电性和热传导性能，因此在电子领域和能源领域得到了广泛的应用。
此外，金属材料还具有良好的机械性能，可以用于制造汽车、航空器等结构件。
金属材料还可以制备成合金，以调节材料的性能，满足不同领域和应用的需求。
其次，陶瓷是一类具有特殊结构和性能的无机材料。
陶瓷材料具有优异的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性能，因此在工业领域得到了广泛的应用。
陶瓷材料可以用于制造高温炉、催化剂、热障涂层等。
此外，陶瓷材料还具有良好的耐磨性，可以用于制造研磨材料和切割工具。
近年来，新型陶瓷材料的研发和应用进一步拓宽了其在能源、环保等领域的应用范围。
最后，玻璃是一种非晶态无机材料。
与其它无机材料相比，玻璃具有特殊的透明性和光学性能，因此在光学仪器、建筑材料等领域发挥着重要作用。
玻璃还具有优异的电绝缘性能和化学稳定性，因此在电子、化工等领域也有广泛的应用。
近年来，随着纳米技术和功能材料的发展，新型玻璃材料的研发和应用得到了进一步推动。
总之，无机材料是现代工业中不可或缺的重要材料。
金属、陶瓷和玻璃作为无机材料的代表，各自具有独特的性能和应用。
随着科技的不断进步和需求的不断变化，对无机材料的研发和应用提出了新的挑战和机遇。
未来，无机材料将在能源、环保、生命科学等领域发挥更加重要的作用，推动社会的进步和发展。
新无机材料讲义课件
水处理：光催化材料可用于水处 理中的光催化氧化反应，将有机 污染物转化为无害物质，净化水 质。
自清洁玻璃：光催化材料可以用 于制造自清洁玻璃，当阳光照射 时，能够激发光催化反应，使玻 璃表面的污垢被分解和清洗。
案例五：无机复合材料在汽车工业中的应用
01
02
总结词：无机复合材料具有优异的综合性能和 可靠性，因此在汽车工业中具有广泛的应用价
材料结构与性能的调控
根据应用需求，通过改变材料结构和组成，优化其性能并实现功能 化。
05
新无机材料的发展趋势与挑 战
新无机材料的研究热点与发展趋势
高性能陶瓷材料
研究和发展高性能陶瓷材料，如氮化硅、碳化硅等，以满 足高精度、高强度、高温等极端环境下的应用需求。
低维纳米材料
纳米材料由于其独特的物理化学性质，备受关注。研究和 发展低维纳米材料，如纳米管、纳米薄膜等，可应用于能 源、医疗等领域。
机械合金法是一种通过机械球磨或振动磨等方式 制备合金材料的方法，具有制备成本低、材料纯 度高、生产效率高等优点。
电化学沉积法是一种通过在电解液中通电的方式 制备无机材料的方法，具有制备成本低、材料形 状和尺寸可控制等优点，被广泛应用于制备金属 、半导体等无机材料。
04
新无机材料的性能优化
表面改性
用价值。
结构材料
新无机材料在高温、高压、耐腐 蚀等极端环境下的结构材料中具
有重要应用。
03
新无机材料的制备方法
化学气相沉积法
化学气相沉积法是一种常用的制备无 机材料的方法，通过将原材料在高温 下裂解成气体，然后将其沉积到基底 上形成薄膜或材料。
该方法具有制备温度低、纯度高、薄 膜质量好等优点，被广泛应用于制备 陶瓷、金属、半导体等无机材料。
无机材料工厂设计概论绪论
（5）工程设计是一个多影响因素、多学科专业人员配合才能完 成的复杂过程，但设计过程是有一定规律可循的。
设计文件包括图纸、 计算说明书及与工 程相关的其他文件
设计的类型
新建工厂设计 老工厂改造与扩建 车间与厂房局部修建
绪论
4、工厂设计工作的重要性
工程项目的好 坏取决于设计
工程项目要做到：技术先进、经济合理、安全适用
实现：工厂建成或改造后不但产品优良、产品 市场广阔，而且原、燃材料消耗低、劳动生产 率高、成本低、投资回收期短、投资效益高， 同时安全系数高，对环境污染小。 工厂建设与改造后技术先进与否，产品质量如 何，主要取决于工厂设计的质量与水平。
须有良好的 地质条件 工艺布置与土
建关系密切
防尘 脱硝 脱硫
绪论
7、工艺设计人对工程设计应有的基本认识
（1）设计要达标、投资省、工艺流畅、人力少、环保。
（2）在可靠、安全的前提下尽可能采用新技术、新工艺。
（3）追求整体的最优效果，综合考虑各种因数，以达到最佳设 计。
（4）进行多方案对比、听取多方意见，考虑发展、扩建需要。
无机非金属材料工厂设计概论
无机非金属材料工厂设计概论1. 引言说到无机非金属材料，咱们常常会觉得它们离我们很远，似乎是个高大上的词汇，跟我们平常的生活没啥关系。
其实，真相恰恰相反！这些材料可是咱们生活中无处不在的“小伙伴”。
从建筑的水泥到陶瓷的餐具，再到电器的绝缘材料，它们每天都在默默地为我们的生活添砖加瓦。
今天呢，我就带大家聊聊无机非金属材料工厂设计的那些事儿，保证你听完后能一拍大腿，恍然大悟！2. 无机非金属材料的魅力2.1 材料的分类首先，咱们得搞清楚这些材料到底有哪些。
无机非金属材料其实就是不含金属元素的材料，分为几大类，比如陶瓷、玻璃、混凝土等等。
每一类材料都有自己的特点，像陶瓷那样耐高温、耐磨，玻璃则透光性好，混凝土坚固耐用，简直是“百搭”之选。
你说，日常生活中能没它们的影子吗？2.2 应用的广泛性说到应用，那真是太广泛了！想象一下，没有陶瓷的杯子，咱们喝水得多麻烦？没有混凝土的建筑，那我们可就得在大风大浪中寻求庇护了。
而且，最近无机非金属材料还被用到了新兴的科技领域，像太阳能电池、光纤材料等，真是步步高升，让人眼前一亮。
3. 工厂设计的重要性3.1 功能布局说完了材料的本事，咱们来聊聊工厂设计。
一个好的工厂设计就像一位优秀的指挥家，能让各个乐器和谐地奏出美妙的交响曲。
工厂的功能布局非常关键，得确保原材料的存放、生产线的流畅，以及产品的存储等各个环节都能高效运转。
想象一下，如果你把原材料放在了一边，成品却在另一边，那简直是“东边日出西边雨”，效率肯定低得吓人。
3.2 环境与安全当然，工厂的环境与安全也得放在首位。
无机非金属材料在生产过程中会产生一些粉尘和废气，咱们可不能让这些对环境造成影响。
要是工厂设计得好，通风系统到位，那可真是“春风得意马蹄疾”，生产安全又环保，大家都开心。
4. 现代工厂设计的趋势4.1 智能化再说说现代工厂设计的趋势。
现在可是“智能化”大行其道，咱们的工厂也不能落后。
利用自动化设备、智能控制系统，不仅提高了生产效率，还能减少人工成本，真是一举两得。
无机非金属材料概论绪论
唐三彩马
方韵紫砂壶
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商 陶酒尊
唐 三彩俑
陶的出现，人类可吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可长时间储存食物，促进人类进化。陶器也是最初的耐火材料，为以后的铜、铁冶炼提供物质条件。
猪纹陶盆
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陶器是人类创造的第一种无机非金属材料。人类第一次有意识地创造发明自然界没有的，并且具有全新性能的“新”材料，从此人类能离开上天的赐予而进入自力创造材料的时代。恩格斯论述：人类从低级阶段向文明阶段的发展是从学会制陶开始的。陶器的出现成为新石器时代开始的标志之一。
2、有机材料
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无机非金属材料种类繁多，用途各异，目前无统一完善的分类方法，一般分为传统的（普通的）和新型的（先进的）无机非金属材料两大类。
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耐火材料
传统无机非金属材料
无机非金属材料
传统无机非金属材料
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
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总之：材料是具有一定性能，可以用来制作器件、构件、工具、装置等物品的物质。材料存在于我们周围，与我们的生活、我们的生命息息相关。
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依据化学特征一般划分为：
1、无机材料 （无机材料中除金属以外统称为无机非金属材料，其主要化学组成均为硅酸盐类。因此无机非金属材料亦称为硅酸盐材料，又因其中陶瓷材料历史悠久，应用甚为广泛，故国际上也将无机非金属材料称为陶瓷材料。）
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（4）铁器铁是地球上储量居于第三的元素（前两位为硅、铝），来源于大型恒星的聚变。中国同埃及、美索不达米亚等古国一样，对铁的认识都是从陨铁开始的。
陨铁
世界最早的铁器赫梯铁器
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概论无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)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(advanced ceramics)、非晶态材料(noncrystal material〉、人工晶体〈artificial crys-tal〉、无机涂层(inorganic coating)、无机纤维(inorganic fibre〉等。
无机材料概论
1.1.2 新型无机材料
• • • • • • • 新型陶瓷 特种玻璃 人工晶体 半导体材料 薄膜材料 无机纤维 多孔材料
新型陶瓷
• 传统陶瓷主要采用天然的岩石、矿物、粘 土等材料做原料。 • 而新型陶瓷则采用人工合成的高纯度无机 化合物为原料，在严格控制的条件下经成 型、烧结和其他处理而制成具有微细结晶 组织的无机材料。 • 它具有一系列优越的物理、化学和生物性 能，其应用范围是传统陶瓷远远不能相比 的，这类陶瓷又称为特种陶瓷或精细陶瓷。
波西米亚水晶玻璃
• 早在公元初波西米亚人便从意大利人那里学会了玻璃制造 术，聪明的波西米亚人依赖得天独厚的两种波西米亚森林 资源： （1）优质的石英砂矿带 （2）丰富的橡木树资源， 人们燃烧橡木来熔炼石英砂，又从橡木灰烬中提取优质的 碳酸钾，溶于玻璃溶液中，于是享誉全球的波希米亚“森 林玻璃”诞生了。波希米亚人不仅学会了意大利人的白色 水水晶玻璃制造术，还推出了波希米亚的特有彩色玻璃。 它一举超越了威尼斯玻璃，成为世界上最好的水晶玻璃。 到了十九世纪， 捷克工艺大师们根据不同元素的物理和 化学特性，推出了最新的化学配方，他们在玻璃溶液中加 入金、银、钙、钴、铀、铜氧化锂等不同有色金属元素， 烧制出了红、黄、蓝、绿、紫等不同色彩的水晶玻璃又称 水晶琳。使水晶玻璃变幻出五彩缤纷的色泽，从此“捷克 的水晶——透明的黄金” l的美誉传遍全球。
• 瓷器是中国人发明的，这是举世都公认的。瓷器的发明是在陶器技术 不断发展和提高的基础上产生的。商代的白陶以是用瓷土（高岭土） 作原料，烧成温度达1000℃以上，它是原始瓷器出现的基础。 • 白陶的烧制成功对由陶器过渡到瓷器起了十分重要的作用。 • 在商代和西周遗址中发现的"青釉器"以明显的具有瓷器的基本特 征。它们质地较陶器细腻坚硬，胎色以灰白居多，烧结温度高达 1100-1200℃，胎质基本烧结，吸水性较弱，器表面施有一层石灰釉。 但是它们与瓷器还不完全相同。被人称为"原始瓷"或"原始青瓷"。 • 原始瓷从商代出现后，经过西周、春秋战国到东汉，历经了 1600-1700年间的变化发展，由不成熟逐步到成熟。 • 东汉以来至魏晋时制作的瓷器，从出土的文物来看多为青瓷。这 些青瓷的加工精细，胎质坚硬，不吸水，表面施有一层青色玻璃质釉。 这种高水平的制瓷技术，标志着中国瓷器生产已进入一个新时代。 • 我国白釉瓷器萌发于南北朝，到了隋朝，已经发展到成熟阶段。 至唐代更有新的发展。瓷器烧成温度达到1200℃，瓷的白度也达到了 70%以上，接近现代高级细瓷的标准。这一成就为釉下彩和釉上彩瓷 器的发展打下基础。 • 宋代瓷器，在胎质，釉料和制作技术等方面，又有了新的提高， 烧瓷技术达到完全成熟的程度。在工艺技术上，有了明确的分工，在 我国瓷器发展的一个重要阶段。宋代闻名中外的名窑很多，耀州窑、 磁州窑、景德镇窑、龙泉窑、越窑、建窑以及被称为宋代五大名窑的 汝、官、哥、钧、定等产品都有它们自己独特的风格。
无机材料知识点总结归纳
无机材料是指那些由非碳化合物组成的材料，主要包括金属、陶瓷、玻璃和半导体等。
无机材料在工业生产和科学研究中具有重要的地位，具有较高的硬度、耐热性和化学稳定性，因此被广泛应用于各个领域。
本文将从无机材料的分类、主要性质、加工工艺以及应用领域等方面进行总结归纳。
一、无机材料的分类1. 金属材料：金属材料是一种由金属元素组成的材料，主要包括铁、铝、铜、镁等元素构成的合金和纯金属。
2. 陶瓷材料：陶瓷材料是一种由金属元素与非金属元素（如氧、硅等）形成的化合物，具有高温稳定性和较高的硬度。
3. 玻璃材料：玻璃材料是一种非晶态结构的无机材料，由硅氧化合物、碱金属和金属氧化物等组成，具有优良的透明性和化学稳定性。
4. 半导体材料：半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的材料，具有良好的电导性能和光电特性，是电子器件的重要组成部分。
二、无机材料的主要性质1. 金属材料的主要性质包括良好的导电性、导热性、延展性和塑性等。
2. 陶瓷材料的主要性质包括高温稳定性、硬度高、耐磨损和耐腐蚀等。
3. 玻璃材料的主要性质包括透明性、化学稳定性和绝缘性等。
4. 半导体材料的主要性质包括良好的电导性和光电特性，具有半导体材料的主要性质包括良好的电导性和光电特性。
三、无机材料的加工工艺1. 金属材料的加工工艺包括铸造、锻造、冲压、焊接、切削和热处理等，主要用于制造各种金属零件和制品。
2. 陶瓷材料的加工工艺包括成型、烧结、抛光和涂层等，主要用于制造陶瓷制品和陶瓷工艺品。
3. 玻璃材料的加工工艺包括熔制、拉伸、冷却和切割等，主要用于制造玻璃容器、玻璃器皿和玻璃建筑。
4. 半导体材料的加工工艺包括单晶生长、晶片加工、激光刻蚀和封装等，主要用于制造集成电路和光电器件。
1. 金属材料的主要应用领域包括航空航天、汽车制造、机械工程、建筑工程和电子工业等。
2. 陶瓷材料的主要应用领域包括电子陶瓷、结构陶瓷、功能陶瓷和生物陶瓷等。
3. 玻璃材料的主要应用领域包括建筑玻璃、家用玻璃、工业玻璃和光学玻璃等。
无机非金属材料概论
传统上的无机非金属材料: 陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四种，主要化学组成均为硅酸盐类第一章玻璃的结构与性质玻璃态的通性：各向同性、介稳性、无固定熔点、性质变化的连续性和可逆性玻璃态是非晶态固体的一种，习惯上称之为“过冷的液体”玻璃结构的假说：微晶学说1）玻璃的微晶学说，认为玻璃由微晶与无定形物质两部分组成，微晶具有规则的原子排列并与无定形物质间有明显的界限，微晶尺寸为1.0~1.5nm，含量为80%以下，微晶取向无序。
2）无规则网络学说：他借助于离子结晶化学的一些原理，描述了离子—共价键的化合物，如熔石英、硅酸盐和硼酸盐玻璃，并指出玻璃的近程有序与晶体相似，即形成氧离子多面体（三角体和四面体），多面体间顶角相连形成三度空间连续的网络，但其排列是拓扑无序的。
根据无规则网络学说将氧化物分为：网络生成体氧化物，网络外体氧化物和中间体氧化物网络生成体氧化物应满足一下条件：1、每个阳离子应与不超过俩个阳离子相联2、在中心阳离子周围的氧离子配位数必须小于或等于4。
3、氧多面体相互共角而不共棱或共面4、每个多面体至少有三个顶角是公用的玻璃的粘度：粘度是指面积为S的二平行液层，以一定速度阶梯dv/dx移动时需克服的内摩察力f f=n•S•dv／dx。
1常见氧化物对玻璃粘度的作用归纳如下：1、SiO2，AL2O3,ZrO等提高玻璃粘度，2、碱金属氧化物R2O降低玻璃粘度，3、碱土金属氧化物对玻璃粘度的作用较为复杂，稀土金属引起粘度增加的能力为：Mg2+>Ca2+>Sr2+>Ba2+，4、PbO,CdO,Bi2O3,SnO等降低玻璃粘度，此外，Li2O,ZnO,B2O3等增加低温粘度，降低高温粘度。
热历史对玻璃密度影响为：1、玻璃从高温状态冷却时，淬冷玻璃密度比退火玻璃小，2、在一定退火温度下保温一段时间后，玻璃密度趋于平衡，3、冷却速度越快，偏离平衡密度越高，其Tg值也越高。
玻璃组成对热膨胀系数的影响主要有以下几个方面：1.能形成网络的氧化物使α降低，能引起断网氧化物使α上升2.R2O和RO主要起断网作用，积聚作用是次要的，而高电荷离子主要起积聚作用3.在玻璃中R2O问题不变情况下，引入两种不同的R+离子产生混合碱效应，同样能使α下降，出现极小值4.中间体氧化在有足够“游离氧”条件下，形成四面体参加网络，α降低第二章玻璃原料及料制备玻璃主要原料及辅助原料：1）引入SiO2的原料主要有硅砂和砂岩2）引入Al2O3的原料主要有长石和高岭土3）引入Na2O的原料主要有纯碱（Na2CO3）和芒硝（Na2SO4）4）引入CaO 的原料：石灰石和方解石。
无机材料概论
玻璃：1.名词解释：桥氧、非桥氧、配位数。
桥氧:玻璃网络中作为两个成网多面体所共有顶角的氧离子，即起“桥梁”作用的氧离子。
非桥氧：仅与一个成网离子相键连，而不被两个成网多面体所共的氧离子则为非桥氧.配位数：直接同中心离子（或原子）配位的原子数目叫中心离子（或原子）的配位数.2.了解硅酸盐结构形态与桥氧与非桥氧之间的关系.在无机非金属材料中，硅酸盐晶体结构有一个共同的特点，即均具有［SiO4]四面体，并遵循由此导出的硅酸盐结构定律。
[PO4]四面体，[BO4]四面体,［BO3］三角体，[AlO4］四面体，［AlO6］八面体。
硅酸盐矿物的晶体结构中,最基本的结构单元是Si—O络阴离子。
除硅灰石膏结构中 Si4+具有6次配位,形成Si-O6配位八面体而属于六氧硅酸盐外，其他所有硅酸盐矿物都属于四氧硅酸盐。
其Si4+具有4次配位，形成Si-O4配位四面体.这样的硅氧四面体在结构中可以孤立地存在，彼此间由其他金属阳离子来连接。
但硅氧四面体间经常还可通过共用角顶上的O2-（称为桥氧)而相互连接，从而构成四面体群、环、链、层和架等不同连接形式的所谓硅氧骨干。
硅氧骨干与硅氧骨干之间再借助于其他金属阳离子来连接。
3.无机非金属材料与其它材料相比在结构性能上有哪些特点？1）具有比金属键和纯共价键稳定的离子键和混合键-—脆性.2)比金属的晶体结构复杂,没有自由电子。
3)熔点高，硬度高，脆性大，透明度高，导电性低，抗化学腐蚀能力强.4）绝大多数是绝缘体，导热系数低，受热变形小。
4.什么是玻璃态物质的四个通性？解释之。
1）各向同性玻璃体的任何方向具有相同性质.就是说，玻璃态物质各个方向的硬度、弹性模量、热膨胀系数、热传导系数、折射率、导电率等都是相同的。
2)介稳性玻璃处于介稳状态，就是说，从熔体冷却或其他方法形成玻璃时，系统所含的内能并不处于最低值。
当玻璃从液态向固态转化时，玻璃的内能大于同组成晶体的内能,玻璃的体积大于同组成晶体的体积.从热力学的观点看，玻璃态是不稳定的，但从动力学的观点看，它又是稳定的.3）性质变化的连续性和渐变性在玻璃形成范围内，成分可以连续变化。
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航空航天材料：主要包括新型金属材料（如先进铝 合金、超高强度钢、高温合金、高熔点合金、铍及 其合金）、烧蚀防热材料和新型复合材料。此外， 还包括一些功能材料，如涂层材料、隔热材料、透 明材料、阻尼材料、密封材料、润滑材料、粘合剂 材料等。这些材料大部分属于高分子材料和陶瓷材 料，也有少量是阻尼合金等金属材料。
第一章 无机材料概论
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1.1.5 按材料尺寸及形态分类
零维（纳米）材料 一维（纤维）材料 二维（薄膜）材料 三维（块体）材料
第一章 无机材料概论
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零维材料：即超微粒子，通过Sol-gel法、多相沉积或激光 等方法，可以制备出亚微米级的陶瓷或金属粉末，大小 1~100nm的超微粒比表面积大（可作为高效催化剂）、比 表面能高、熔点低、烧结温度下降、扩散速度快、强度高 而塑性下降慢、电子态由连续能带变为不连续、光吸收也 发生异常现象（可以成为高效微波吸收材料）。
准晶材料：指准周期性晶体材料的简称，准晶仍然 是晶体，准晶中的原子分布有严格的位置序，但位 置序无周期性，即没有周期性平移对称关系，在准 晶材料中存在不符合传统晶体学的五次、八次、十 二次对称轴。 准晶从结构角度看是一种新的物质形态，但实 际上它们仅在特定的金属合金中形成，是成分范围 较窄的金属间化合物。
通常用来制造工具、机械、车辆和修建房屋、桥梁、 铁路等，包括机械制造材料、建筑材料，如结构钢、 工具钢、铸铁、普通陶瓷、耐火材料、工程塑料等 传统的结构材料（一般结构材料）以及高温合金、 结构陶瓷等高级结构材料。
第一章 无机材料概论
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功能材料是具有优良的电学、磁学、光学、热 学、声学、化学和生物学功能及其相互转化的 功能，被用于非结构目的的高技术材料。
第一章 无机材料概论
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第一次产业革命的突破口是推广应用蒸汽机， 但只有在开发了铁和铜等新材料以后，蒸汽机才得 以使用并逐步推广。
第二次产业革命一直延续到20世纪中叶，以石 油开发和新能源广泛使用为突破口，大力发展飞机、 汽车和其他工业，支持这个时期产业革命的仍然是 新材料开发。如合金钢、铝合金以及各种非金属材 料的发展。
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2. Inorganic Nonmetallic Materials
无机非金属材料（简称无机材料）：由硅酸盐、铝酸盐、 硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐等原料和（或）氧化物、氮化物、 碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、卤化物等原料经一定的 工艺制备而成的材料，是除金属材料、高分子材料以外所有 材料的总称，与广义的陶瓷材料有等同的含义。
第一章 无机材料概论
学习方法
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1. 多分析，多思考，举一反三，理论联系实际；
2. 学习分析问题方法，这一点比记住结论更重要；
3. 认真完成布置的作业及思考题 。
第一章 无机材料概论
参考书目
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1. 浙江大学等．硅酸盐物理化学．北京：中国建筑工业 出版社，1980年
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第一章 无机材料概论
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第一章 无机材料概论
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第一章 无机材料概论
第1章：无机材料概论
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第2~5章：物质聚集状态的结构和性质——应用有关物质结构的 基本理论，介绍无机材料不同聚集状态（如：晶体、非晶体、熔 体、粉体、胶体、固体表面等）的微观结构、结构缺陷以及用结 构的规律性来分析化学现象的本质，重点讨论无机材料组成－结 构－性能三者之间的关系；
第一章 无机材料概论
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材料是当代文明的三大支柱之一
材料、能源、信息是当代社会文明和国民经 济的三大支柱，是人类社会进步和科学技术发展 的物质基础和技术先导。
材料是全球新技术革命的四大标志之一 新材料技术、新能源技术、信息技术、生物技术
第一章 无机材料概论
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Introduction of Inorganic Materials
What is Materials?
Materials and human civilization What is Materials science?
1.1 Category of Materials
1.2 Relationship between Composition-Structure-
property-technics process
第一章 无机材料概论
What is Materials?
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世界万物，凡于我有用者，皆谓之材料。 材料是具有一定性能，可以用来制作器件、构 件、工具、装置等物品的物质。 材料存在于我们周围，与我们的生活、我们的 生命息息相关。
第一章 无机材料概论
第11章：无机材料的环境效应——重点介绍无机材料加工 和使用过程中的性能变化及环境行为效应，以调控无机材 料开发-使用-消亡的整个循环过程。 第一章 无机材料概论
课程特点
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1. 死记硬背内容少，综合分析结论多；
2. 实验数据、图表多，分析方法实用性强；
3. 各章节之间既相对独立又有有机的联系。
What is Materials Science?
材料科学是一门以固体材料为研究对象，以固体物理、 热力学、动力学、量子力学、冶金、化工为理论基础的边缘 交叉基础应用学科
材料科学运用电子显微镜、X射线衍射、热谱、电子离 子探针等各种精密仪器和技术，探讨材料的组成、结构、制 备工艺和加工使用过程与其机械、物理、化学性能之间的规 律的一门基础应用学科，是研究材料共性的一门学科。
第一章 无机材料概论
1. Metallic Materials
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金属材料：由化学元素周期表 中的金属元素组成的材料。
金属材料可分为由一种金属元素 构成的单质（纯金属）；由两种或 两种以上的金属元素或金属与非金 属元素构成的合金。合金又可分为 固溶体和金属间化合物。
第一章 无机材料概论
1.1.1 按化学组成（或基本组成）分类
1. 金属材料（metallic materials） 2. 无机非金属材料（inorganic nonmetallic materials） 3. 高分子材料（聚合物）（organic polymer materials） 4. 复合材料（complex materials）
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1.1.4 按结晶状态分类
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单晶材料：由一个较完整晶粒构成的材料，如单晶纤维、 单晶硅；
多晶材料：由许多晶粒组成的材料，其性能与晶粒大小、 晶界的性质有密切的关系。
非晶态材料：由原子或分子排列无明显规律的固体材料， 如玻璃、高分子材料。
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能源材料：指能源工业和能源技术所使用的材料，按使用 目的不同分为新能源材料、节能材料和储氢材料等。新能 源材料包括增值堆用核材料、聚变堆材料、太阳能电池 （单晶硅、多晶硅、非晶硅等）；节能材料包括非晶体金 属磁性材料（用作变压器铁芯的Fe-Mn-B-Si合金）和超导 材料（Nb-Ti、Nb-Sn巨型磁体用材料）；储氢材料以及高 比能电池（如钠硫电池）等。目前钠硫电池的比能量达 137W.h/kg，而铅蓄电池的比能量只有30W.h/kg。
第6章：凝聚多相系统相平衡——从相平衡的观点，介绍凝聚单 元系统到四元系统相图的基本知识、基本类型和有关实际相图， 重点讨论凝聚三元系统相图的规律性及其在无机材料研究和生产 等方面的应用；
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第7~10章：过程动力学——重点介绍无机材料研究和制备 中物理化学变化过程（扩散、固相反应、相变、烧结）的 机理、过程的动力学以及影响因素
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1.1.3 按服役领域分类
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根据材料服役的技术领域可分为信 息材料、航空航天材料、能源材料、生 物医用材料等。
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信息材料：指用于信息的探测、传输、显示、 运算和处理的光电信息材料。主要包括信息 的监测和传感（获取）材料、信息的传输材 料、信息的存储材料、信息的运算和处理材 料。
2. 叶瑞伦等．无机材料物理化学．北京：中国建 筑工业出版社，1986年
3. 陆佩文．无机材料科学基础（硅酸盐物理化学）．南 京：东南大学出 版社，2019年
4. 周亚栋．无机材料物理化学．武汉：武汉工业大学出 版社，1994年
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5. [美]W·D·金格瑞等著．清华大学无机非金属材料教研 组译．陶瓷导论. 北京：中国建筑工业出版社，1982 年
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复合材料种类繁多，目前无统一分类方法，一般可根据复 合材料三要素分类。
按基体材料分类，有金属基复合材料，陶瓷基复合材料， 水泥、混凝土基复合材料，塑料基复合材料，橡胶基复合材料 等；
按增强剂形状可分为粒子、纤维及层状增强复合材料； 按性能可分为结构复合材料和功能复合材料。
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1.1.2 按材料性能分类
根据材料在外场作用下其性质或 性能对外场的响应不同，可分为：
结构材料 功能材料
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结构材料：指具有抵抗外场作用而保持自己形状和 结构不变的优良力学性能（强度和韧性等），用于 结构目的的材料。
无机非金属材料种类繁多，用途各异，目前无统一完善的 分类方法，一般分为传统的（普通的）和新型的（先进的） 无机非金属材料两大类。