無(wú)機(jī)非金屬材料前景及應(yīng)用領(lǐng)域

1、無(wú)機(jī)非金屬材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料。是除有機(jī)高分子材料和金屬材料以外的20 40 年月以后,隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展從傳統(tǒng)的硅酸鹽材料演化而來(lái)的。無(wú)機(jī)非金屬材料是與有機(jī)高分子材料和金屬材料并列的三大材料之一。硅酸鹽材料是無(wú)機(jī)非金屬材料的主要分支之一，硅酸鹽材料是陶瓷的主要組成物質(zhì)。應(yīng)用領(lǐng)域無(wú)機(jī)非金屬材料品種和名目極其繁多,用途各異,因此,還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一而完善的分類方法。通常把它們分為一般的(傳統(tǒng)的)和先進(jìn)的(型的)必需的根底材料。如水泥是一種重要

2、的建筑材料;耐火材料與高溫技術(shù),尤其與鋼鐵工業(yè)的進(jìn)展關(guān)系親熱;各種規(guī)格的平板玻璃、儀器玻璃和一般的光學(xué)玻璃以及日用陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和電瓷等巖、玄武巖等)、碳素材料、非金屬礦(石棉、云母、大理石等)也都屬于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料。型無(wú)機(jī)20 世紀(jì)中期以后進(jìn)展起來(lái)的,具有特別性能和用途的材料。它們是現(xiàn)代技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造、現(xiàn)代國(guó)防和生物醫(yī)學(xué)所不行缺少的物質(zhì)根底。主要有先進(jìn)陶瓷(advanced ceramics)、非晶態(tài)材料(noncrystal materialartificial crys-tal(inorganic coating)、無(wú)機(jī)纖維(inorganic f

3、ibre等。傳統(tǒng)工藝傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料:水泥和其他膠凝材料 硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、石灰、石膏等陶瓷 粘土質(zhì)、長(zhǎng)石質(zhì)、滑石質(zhì)和骨灰質(zhì)陶瓷等 耐火材料 硅質(zhì)、硅酸鋁質(zhì)、高鋁質(zhì)、鎂質(zhì)、鉻鎂質(zhì)等 玻璃 硅酸鹽 搪 瓷 鋼片、鑄鐵、鋁和銅胎等 鑄石 輝綠巖、玄武巖、鑄石等 研磨材料 氧化硅、氧化鋁、碳化硅等 多孔材料 硅藻土、蛭碳素材料 石墨、焦炭和各種碳素制品等非金屬礦 粘土、石棉、石膏、云母、大理石、水晶和金剛石等型無(wú)機(jī)非金屬材料鋯鈦酸鉛系材料等鋅、鎳鋅、錳鎂、鋰錳等鐵氧體、磁記錄和磁泡材料等導(dǎo)體陶瓷 鈉、鋰、氧離子的快離子導(dǎo)體和碳化硅等半導(dǎo)體陶瓷 鈦酸鋇、氧化鋅、氧化錫、氧化釩、氧化鋯等過(guò)濾金屬

4、元素氧化物系材料等高溫構(gòu)造陶瓷 高溫氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等難熔化合物超硬材料 碳化鈦、人造金剛石和立方氮化硼等人生物陶瓷 長(zhǎng)石質(zhì)齒材、氧化鋁、磷酸鹽骨材和酶的載體材料等無(wú)機(jī)復(fù)合材料 陶瓷基、金屬基、碳素基的復(fù)合材料征如：強(qiáng)度高、具有電學(xué)、光學(xué)特性和生物功能等。業(yè)務(wù)培育目標(biāo)：等方面工作的高級(jí)工程技術(shù)人才。業(yè)務(wù)培育要求：技術(shù)治理的力量。主干學(xué)科：材料科學(xué)與工程主要課程：工藝學(xué)(含硅酸鹽、復(fù)合材料)等主要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)：包括專業(yè)試驗(yàn)、金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)(含畢業(yè)實(shí)習(xí))、課程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用與上機(jī)實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)。主要專業(yè)試驗(yàn)：材料物化性能、材料工藝性能試驗(yàn)、材料晶相分析等開(kāi)設(shè)院校北京科

5、技大學(xué) 西南工學(xué)院 貴州大學(xué)河北理工大學(xué) 燕山大學(xué)河北建筑科技學(xué)院無(wú)機(jī)非金屬材料行業(yè)進(jìn)展趨勢(shì)無(wú)機(jī)非金屬材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用和地位作為四大材料中(鋼鐵、有色、有機(jī)和無(wú)機(jī)非金屬材料)工業(yè)之一的無(wú)機(jī)非金屬材料工業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著重要的作用。近年來(lái)，無(wú)機(jī)非金屬材料不僅在品種上有了空前的進(jìn)展，而且在內(nèi)涵上有了進(jìn)一建筑材料和無(wú)機(jī)非金屬材料。體材料等。其產(chǎn)量占無(wú)機(jī)非金屬材料的絕大多數(shù)。建筑材料與人們的生活質(zhì)量息息相關(guān)。型無(wú)機(jī)非金屬材料是指具有如高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐磨、抗腐、耐高溫、抗氧化以及特別的電、光、聲、磁等一系列優(yōu)異綜合性能的型材料，是其它材料難以替代的功能材料和構(gòu)造材料。無(wú)機(jī)非金屬材料具有獨(dú)特的

6、性能，是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)不行缺少的關(guān)鍵材料。例如稀土摻雜石英玻璃廣泛應(yīng)用于、衛(wèi)星及坦克火控武器等激光測(cè)距系統(tǒng)，耐輻照石英玻璃應(yīng)用于各種衛(wèi)星及宇宙飛船的姿控系統(tǒng)；光學(xué)纖維面板和微通道板作為像增加器和微光夜視元件在全天候兵器中得到應(yīng)用；航空玻璃為中國(guó)各類軍用飛機(jī)供給了關(guān)鍵部件。人工晶體材料中激光、非線性光學(xué)和紅外等晶體，用于彈道制導(dǎo)、電子對(duì)抗、潛艇通訊、激光武器等。特種陶瓷中，耐高溫、高韌性陶瓷可用于航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)、衛(wèi)星遙感，可制作特別性能的防彈裝甲陶瓷及特種纖維及用于電子對(duì)抗等。目前已開(kāi)發(fā)了近四千種高性能、多功能無(wú)機(jī)非金屬材料品種。這些高性能材料在進(jìn)呈現(xiàn)代武器裝備中起到格外重要的作用。國(guó)際進(jìn)展趨勢(shì)趨

7、勢(shì)。生態(tài)與環(huán)保意識(shí)加強(qiáng),建立科學(xué)的評(píng)價(jià)體系,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)進(jìn)展西方興旺國(guó)家在促進(jìn)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料產(chǎn)業(yè)安康、可持續(xù)進(jìn)展方面的實(shí)行了很多重要措施。世界興旺國(guó)家格外重視建材工業(yè)的可持續(xù)進(jìn)展與綠色評(píng)價(jià)。生態(tài)評(píng)價(jià)也成為世界可持續(xù)進(jìn)展的一個(gè)重要手段。目前,很多國(guó)家正在進(jìn)展“生態(tài)城市”的建設(shè)與實(shí)踐,推廣建筑節(jié)能技術(shù)材料,使用可循環(huán)材料等,改善城市生態(tài)系,并開(kāi)展了大量的爭(zhēng)辯與實(shí)踐工作。與西方興旺國(guó)家相比,我國(guó)還存在很大的差距,特別是缺乏立法支持與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)以及相應(yīng)組織的治理與監(jiān)視,使,國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)進(jìn)展戰(zhàn)略顯得愈加重要。向著節(jié)能、降耗的方向進(jìn)展傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料工業(yè)是能源消耗大戶,在世界能源日益短缺的今

8、日,如何生產(chǎn)節(jié)能、降耗,以及如何生產(chǎn)出高質(zhì)量的建筑節(jié)能、保溫產(chǎn)品是建材工業(yè)進(jìn)展的重要趨勢(shì)。選擇資源節(jié)約型、污染最低型、質(zhì)量 使用壽命的方向進(jìn)展。低壽命設(shè)計(jì)、大量重復(fù)建設(shè)已經(jīng)嚴(yán)峻制約城市建設(shè)的進(jìn)展。現(xiàn)代化建筑需要高性能 建筑材料的支持,而提高建筑的耐久性又對(duì)建筑材料的使用壽命提出了更高的要求。單線生產(chǎn)力量向大型化進(jìn)展化可以有效提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低能源消耗。向著智能化方向進(jìn)展,建筑材料的安全性智能診斷等智能技術(shù)將更多的應(yīng)用于建筑中。、多功能化方向進(jìn)展,是建筑材料的進(jìn)展趨勢(shì),對(duì)建筑材料的功能要求越來(lái)越趨向于多功能化。在美國(guó)、日本、西歐等全部興旺國(guó)家在其科技進(jìn)展戰(zhàn)略中都把無(wú)機(jī)非金屬材料的進(jìn)展放在優(yōu)先進(jìn)

9、展的重要位置。例如，美國(guó)為了保持在高技術(shù)和軍事裝備方面的領(lǐng)先地位，在先后制定的先進(jìn)材料與技術(shù)打算AMP比例；日本發(fā)表的21 14 項(xiàng)根底爭(zhēng)辯打算中，其中七項(xiàng)涉及無(wú)機(jī)非金屬材料的爭(zhēng)辯領(lǐng)域。化；產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，促進(jìn)了技術(shù)的成熟和創(chuàng)；應(yīng)用材料刺激產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)生，制造出的應(yīng)用領(lǐng)域。我國(guó)無(wú)機(jī)非金屬材料差距和問(wèn)題傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料大的差距，主要有：產(chǎn)品等級(jí)低在傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料中，無(wú)論是水泥、玻璃還是陶瓷的產(chǎn)品等級(jí)普遍偏低。例如：興旺國(guó)家的水泥70MPa 50 MPa。我國(guó)高等級(jí)水泥ISO42.518%，大量生產(chǎn)的是中、低等級(jí)水泥590以上。資源消耗高在資源的消耗方面，水泥和陶瓷工業(yè)更為突出。由于大量的無(wú)序開(kāi)采，

10、未能充分利用有限資源，造成了極大鋪張。例如：生產(chǎn)水泥熟料的主要原料是相對(duì)優(yōu)質(zhì)的石灰石，其化學(xué)成份須滿足 CaO 含量不低于45%、MgO 3%250 億噸。目前每年生產(chǎn)水泥5.5 200 40 年的水泥生產(chǎn)需要。能源消耗高9106 萬(wàn)噸，電力 650 117Kg 標(biāo)煤，173.5Kg 50%而僅有為數(shù)不多玻璃纖維生產(chǎn)線使用了該項(xiàng)技術(shù)。環(huán)境污染嚴(yán)峻CO2 5.55 億噸、SO2 68.6 萬(wàn)噸、NOx 206 萬(wàn)噸；目前其他先進(jìn)國(guó)家平均噸熟料的粉塵排放1Kg13Kg1000 萬(wàn)噸以上。單線生產(chǎn)規(guī)模小，落后工藝大量存在以懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)為核心技術(shù)的“型干法”工藝，是目前世界水泥工業(yè)普遍承受的最

11、先進(jìn)的現(xiàn)96%96.5%100%90%的水泥產(chǎn)量承受這種型干法生15。我國(guó)水泥制造業(yè)處于先進(jìn)工藝與落后工藝并存的簡(jiǎn)單狀態(tài)。在玻璃行業(yè)，我國(guó)浮450 噸/550 噸/天。而且在玻璃產(chǎn)品的品質(zhì)上與國(guó)外相比有格外的差距。無(wú)機(jī)非金屬材料雖然我國(guó)無(wú)機(jī)非金屬材料取得了很多成就，但由于我國(guó)無(wú)機(jī)非金屬材料研制、開(kāi)發(fā)至產(chǎn)業(yè)的形成起步較晚，底子薄，投入強(qiáng)度小等緣由，使之與興旺國(guó)家相比，仍有較大差距根底爭(zhēng)辯和關(guān)鍵技術(shù)落后、品種少、批生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定雖然我國(guó)已根本上建立了無(wú)機(jī)非金屬材料的爭(zhēng)辯、開(kāi)發(fā)與局部產(chǎn)品的生產(chǎn)體系，但材料的品種尚不齊全，一些重要工程的關(guān)鍵配套材料還須進(jìn)口。性能低、質(zhì)量差的問(wèn)題仍舊存在，而且在進(jìn)展批量生產(chǎn)時(shí)質(zhì)量不穩(wěn)定、成品率低、效益差的問(wèn)題嚴(yán)峻，必需下大力氣解決。例如，電磁屏蔽玻璃目前我國(guó)只能到達(dá)屏85dB 110dB。我們?cè)谄帘尾ǘ畏秶确矫孢h(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)防工業(yè)進(jìn)展的需要。而航空玻璃方面高強(qiáng)、多功能(隱身、防激光等)圓弧整體風(fēng)擋在我國(guó)還剛起步爭(zhēng)辯，極大的制約了我國(guó)航空工業(yè)的進(jìn)展。制備技術(shù)落后(性能)800-6000 孔漏板池窯拉絲95以上，無(wú)紡材料全部用池窯法生產(chǎn)，坩堝拉絲法早已被淘汰，而我國(guó)現(xiàn)有的池窯拉800-2022 孔生產(chǎn)技術(shù)，4000 孔技術(shù)正在開(kāi)發(fā)，坩堝拉絲還沒(méi)有完全淘汰，與國(guó)外相比還有較大的差距。我國(guó)纖維增加復(fù)合材料機(jī)械化生產(chǎn)只占40