無機(jī)非金屬材料及其發(fā)展前景

無機(jī)非金屬材料及其發(fā)展前景無機(jī)非金屬材料也和金屬材料以及有機(jī)高分子材料等一樣，是當(dāng)代完整的材料體系中的一個重要組成部分。普通無機(jī)非金屬材料的特點是：耐壓強(qiáng)度高、硬度大、耐高溫、抗腐蝕。此外，水泥在膠凝性能上，玻璃在光學(xué)性能上,陶瓷在耐蝕、介電性能上,耐火材料在防熱隔熱性能上都有其優(yōu)異的特性，為金屬材料和高分子材料所不及。但與金屬材料相比，它抗斷強(qiáng)度低、缺少延展性，屬于脆性材料。與高分子材料相比，密度較大，制造工藝較復(fù)雜。特種無機(jī)非金屬材料的特點是：①各具特色,例如:高溫氧化物等的高溫抗氧化特性；氧化鋁、氧化鈹陶瓷的高頻絕緣特性；鐵氧體的磁學(xué)性質(zhì)；光導(dǎo)纖維的光傳輸性質(zhì);金剛石、立方氮化硼的｛TodayHot｝超硬性質(zhì);導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性質(zhì)；快硬早強(qiáng)水泥的快凝、快硬性質(zhì)等。②各種物理效應(yīng)和微觀現(xiàn)象，例如：光敏材料的光-電、熱敏材料的熱－電、壓電材料的力－電、氣敏材料的氣體-電、濕敏電阻材料的濕度-電等材料對物理和化學(xué)參數(shù)間的功能轉(zhuǎn)換特性。③不同性質(zhì)的材料經(jīng)復(fù)合而構(gòu)成復(fù)合材料，例如：金屬陶瓷、高溫?zé)o機(jī)涂層，以及用無機(jī)纖維、晶須等增強(qiáng)的材料。沿革舊石器時代人們用來制作工具的天然石材是最早的無機(jī)非金屬材料。20世紀(jì)以來，隨著電子技術(shù)、航天、能源、計算機(jī)、通信、激光、紅外、光電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境保護(hù)等新技術(shù)的興起，對材料提出了更高的要求，促進(jìn)了特種無機(jī)非金屬材料的迅速發(fā)展。30?40年代出現(xiàn)了高頻絕緣陶瓷、鐵電陶瓷和壓電陶瓷、鐵氧體（又稱磁性瓷）和熱敏電阻陶瓷（見半導(dǎo)體陶瓷）等。50?60年代開發(fā)了碳化硅和氮化硅等高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、氧化鋁透明陶瓷、0—氧化鋁快離子導(dǎo)體陶瓷、氣敏和濕敏電阻陶瓷等。至今，又出現(xiàn)了變色玻璃、光導(dǎo)纖維、電光效應(yīng)、電子發(fā)射及高溫超導(dǎo)等各種新型無機(jī)材料。分類無機(jī)非金屬材料的名目繁多，用途各異，因此，還沒有一個統(tǒng)一而完善的分類方法。通常把它們分為普通的（傳統(tǒng)的）和特種的（新型的）無機(jī)非金屬材料兩大類。前者指以硅酸鹽為主要成分的材料并包括一些生產(chǎn)工藝相近的非硅酸鹽材料；例如：碳化硅,氧化鋁陶瓷,硼酸鹽、硫化物玻璃，鎂質(zhì)、鉻鎂質(zhì)耐火材料和碳素材料等。無機(jī)非金屬材料在現(xiàn)實生活中有著很廣泛的應(yīng)用，簡單的舉幾個例子生活中的日用陶瓷，工業(yè)陶瓷，玻璃，建筑用的水泥，現(xiàn)在新型的墻體磚等等，在社會的基礎(chǔ)建設(shè)中材料是不可少的無機(jī)材料所涉及的方面也是很廣泛的，目前為止還沒有什么新型材料可以替代無機(jī)非金屬材料的地位，因為傳統(tǒng)非金屬材料工業(yè)的原料來源是最廣泛的也是最便宜的是地球上最多的：粘土，巖石等礦物。而新型的非金屬材料更是基礎(chǔ)建設(shè)乃至國防建設(shè)的重要方面：比如說航空用陶瓷，隱形飛機(jī)使用的吸收電磁波的材料等等都是無機(jī)非金屬材料的范圍。這個專業(yè)現(xiàn)階段處于過渡時期，傳統(tǒng)的無機(jī)材料在社會建設(shè)中廣泛應(yīng)用，但是從事傳統(tǒng)的無機(jī)材料工作工資比較低，而從事新型材料研究和開發(fā)就比較大的發(fā)展空間了我國是一個經(jīng)濟(jì)和社會正在迅速發(fā)展的世界大國，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與結(jié)構(gòu)調(diào)整、環(huán)保國策的全面落實，以及在未來20年全面建設(shè)小康社會發(fā)展目標(biāo)的實施，將給我國非金屬礦物材料帶來前所未有的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇。緊緊抓住這一難得的歷史機(jī)遇，加速非金屬礦物材料的研發(fā)和生產(chǎn)，不僅可以滿足我國經(jīng)濟(jì)、科技和社會發(fā)展對非金屬礦物材料日益增長的需求，促進(jìn)非金屬礦產(chǎn)資源的綜合利用，全面提升我國非金屬礦加工應(yīng)用的水平，而且還將成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新增長點，促進(jìn)我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)及環(huán)保產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展和進(jìn)步。今后我國非金屬礦物材料的發(fā)展方向主要包括非金屬礦物材料的基礎(chǔ)理論及應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究，非金屬礦物材料的深加工裝備技術(shù)研究，發(fā)展優(yōu)勢非金屬礦種的深加工產(chǎn)品技術(shù)研究，逐步實現(xiàn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、配套化，納米材料技術(shù)研究，智能材料技術(shù)研究等幾個方面。國家發(fā)展與改革委員會在制定建材工業(yè)“十五”規(guī)劃中，非金屬礦物材料行業(yè)的發(fā)展方針和主要目標(biāo)就是發(fā)展非金屬礦深加工裝備技術(shù)，圍繞建筑、石化、汽車、機(jī)電、環(huán)保等產(chǎn)業(yè)的需要，發(fā)展超細(xì)粉碎、精細(xì)提純、表面改性與改型、超微細(xì)和微孔技術(shù)，復(fù)合與制品技術(shù)。發(fā)展高性能摩擦材料、絕緣材料、密封材料、工程塑料功能填料、電子工程材料和環(huán)保礦物材料，提高產(chǎn)品的科技含量和產(chǎn)業(yè)化水平。在技術(shù)裝備水平、產(chǎn)品質(zhì)量、規(guī)格品種等方面盡快縮小與國際先進(jìn)水平的差距，加大非金屬礦大型低能耗及專用設(shè)備的研發(fā)，非金屬礦成套裝備的綜合集成和工程化轉(zhuǎn)化。近年來，在微米技術(shù)上出現(xiàn)的非金屬礦物的納米技術(shù)是以化學(xué)的方法制備的。這是一門新技術(shù)。非金屬礦物納米材料是納米材料的重要組成部分。目前，主要納米非金屬材料有納米二氧化鈦、納米碳酸鈣、納米碳管、納米棒、納米絲、納米電纜、納米金剛石、納米半導(dǎo)體、納米陶瓷材料以及聚合物-黏土礦物納米復(fù)合材料等。其中聚合物-黏土礦物納米復(fù)合材料已成為日本、美國、德國等發(fā)達(dá)國家近年來材料科學(xué)研究的熱點。我國的納米技術(shù)將在未來20年后變成主導(dǎo)技術(shù)，現(xiàn)在它有一個孕育期、生長期和高速發(fā)展期，納米技術(shù)必定代替現(xiàn)在的微米技術(shù)。就目前而言，現(xiàn)在還處于孕育期。當(dāng)今世界的主導(dǎo)技術(shù)還是微米技術(shù)，或者說是剛剛進(jìn)入微米技術(shù)與納米技術(shù)交叉階段，納米技術(shù)的應(yīng)用所占比重還很小，甚至不到1%.權(quán)威專家預(yù)測，納米技術(shù)與信息技術(shù)和生物技術(shù)成為21世紀(jì)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的3大支柱。它將引起加工技術(shù)、信息技術(shù)、材料技術(shù)、分子生物技術(shù)、微電子技術(shù)等領(lǐng)域的革命性變化，引發(fā)一場新的產(chǎn)業(yè)革命。智能材料是指具有對環(huán)境可感知、可響應(yīng)并具有功能發(fā)現(xiàn)能力的新材料，它是由非金屬礦物復(fù)合制備而成，由日本高木俊宜教授于20世紀(jì)90年代首先提出了智能材料概念，它是新材料中的佼佼者。由它制成的合金、復(fù)合物、流體、塑料、玻璃、陶瓷等物件，在應(yīng)用時，既可感知環(huán)境條件的變化，又可根據(jù)需要作出相應(yīng)反應(yīng)。智能材料是功能陶瓷發(fā)展的更高階段，它是人類社會的需求和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。日前，歐洲科學(xué)家已研制出能協(xié)助清除汽車所排放的包括氧化氮在內(nèi)的廢氣的生態(tài)涂料，氧化氮?dú)怏w是會形成煙霧和引發(fā)人類呼吸道疾病的污染源。據(jù)悉，當(dāng)生態(tài)涂料涂在建筑物表面后，能吸附和消除氧化氮?dú)怏w，這種作用長達(dá)5年，直到其神奇功能耗竭為止。生態(tài)涂料的神奇奠基在直徑僅20納米的光觸媒二氧化鈦和碳酸鈣微粒上，它與聚硅氧烷樹脂混合而產(chǎn)生作用。由于微粒非常細(xì)小，這種涂料是清澈透明的，能添加各種顏料調(diào)成想要的顏色。聚硅氧烷具有相當(dāng)多的細(xì)孔，能讓氧化氮?dú)怏w通過后被吸附在二氧化鈦微粒上。二氧化鈦微粒吸收太陽光中的紫外線，利用其能量產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)將氧化氮?dú)廪D(zhuǎn)化成硝酸，再利用堿性的碳酸鈣予以中和。如此一來僅會釋出“無害”的二氧化碳、水和硝酸鈣，這些副產(chǎn)品將被雨水等沖刷流失。進(jìn)入21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，科技進(jìn)步和創(chuàng)新已成為增強(qiáng)各個國家及地區(qū)綜合實力的主要途徑和方式。黨的十六屆五中全會已提出自主創(chuàng)新的戰(zhàn)略，全國科技大會也提出加強(qiáng)自主創(chuàng)新，建設(shè)創(chuàng)新型國家。2006年2月，中共中央和國務(wù)院發(fā)布、實施《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006?2020年）》，經(jīng)過15年的努力，使我國進(jìn)入創(chuàng)新型國家的行列。今后我國非金屬礦物材料行業(yè)的發(fā)展主要目標(biāo)也就是圍繞著發(fā)展方向進(jìn)行創(chuàng)新。因此，我們應(yīng)該首先認(rèn)清形勢，大