无机非金属材料

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2006-5-9,*,第三节 无机非金属材料,第一课时 硅酸盐材料,Silicate material,1,硅酸盐工业的特点：,(1)原料：含硅的物质、碳酸盐等。,（2）反应条件：高温。,(3)反应原理：复杂的物理、化学变化。,(4)生成物：硅酸盐。,2,二、玻 璃,一、水 泥,三、陶 瓷,3,水泥工业,原料,设备,主要性质,反应条件,水泥 成分,水泥应用,硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙,石灰石、黏土、辅助原料,水 泥 回 转 窑,高温,水硬性,建筑粘合剂,水泥砂浆,混凝土,4,5、主要成分：,硅酸三钙(3CaO,SiO,2,)、,硅酸二钙(2CaO,SiO,2,)、,铝酸三钙(3CaO,Al,2,O,3,)等,5,水泥回转窑,6,3CaO + Al,2,O,3,= 3CaO,Al,2,O,3,2CaO + SiO,2,= 2CaO,SiO,2,3CaO + SiO,2,= 3CaO,SiO,2,水泥生料煅烧成熟料的物理化学变化的过程,高温,高温,高温,7,玻璃工业,2、原料,3、反应原理,主要原料：纯碱、石灰石和石英。,1、组成：,CaO Na,2,O 6SiO,2,4、反应设备,5、几种常见的玻璃,玻璃窑,8,主要化学反应：,Na,2,CO,3,+SiO,2,=Na,2,SiO,3,+CO,2,CaCO,3,+SiO,2,=CaSiO,3,+CO,2,高温,设问这两个反应是否违反了复分解反应规律？,复分解反应规律仅适用于,溶液,，不能套用于,高温,条件下的反应。,9,普通玻璃,有色玻璃,10,石英玻璃,11,无碱,玻璃纤维,无捻粗纱布(以下简称为方格布)，,是由2000孔漏板拉制的直接无捻粗纱织造而成的,增强制品，主要用于手糊成型、模压成型等玻璃,钢成型工艺，典型产品有船艇、汽车配件、贮罐、,大型板材、家具等玻璃钢制品。,12,钢化玻璃,13,光学玻璃,14,几种特殊玻璃,(1) 石英玻璃,：,膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光,(2) 光学玻璃,：,透光性能好、有折光和色散性(,铅玻璃,),用途：眼镜片；望远镱用凹凸透镜等光学仪器,(3) 有色玻璃,：,金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现特征颜色。,蓝色(Co,2,O,3,)红色 (Cu,2,O) 淡绿色 (FeO),PbO,用途： 光导纤维等,15,(4) 钢化玻璃,：,玻璃在电炉里加热软化，再急速冷却得钢化玻璃。,耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂 ，破碎时无尖锐棱角不易伤人。,用途：运动器材；微波通讯器材；,16,玻璃纤维,玻璃在熔化状态下抽成丝成为玻璃纤维，玻璃纤维用合成树脂一层层胶合压制成一定形状，并在加压下加热固化，形成玻璃钢，强度大如钢，比钢轻。玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀等。,注意：,有机玻璃、水玻璃都不是玻璃,。,玻璃钢,(5),与,17,几种玻璃的特性和用途,石英玻璃,光学玻璃,玻璃纤维,普通玻璃,钢化玻璃,高温下易软化,窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等,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,透光性能好、有,折光和色散性,眼镜片；凹凸透镜,等光学仪器,电子、通讯、核能、航空等,耐高温、抗腐蚀、比重较小、延展小、绝缘好,具有高的机械强度、良好的热稳定性、安全性能强,门窗、幕墙、雨棚、采光顶、家具、家电、电扶梯等,18,三、陶瓷(China),1、主要原料：黏土,2、传统生产过程：混和、成型、干燥、烧结、冷却,3、反应原理：复杂的物理、化学变化,4、主要成分：硅酸盐,5、主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点。,现在，景德镇的陶瓷工艺已经完全电气化了，考虑到环境保护、降低制作成本和提高成功率等方面因素，不论是仿古陶瓷、艺术瓷类，还是日用陶瓷的瓷器都在电脑的控制下用汽窑烧制而成。,19,、主要种类：,、主要种类：,土器：砖瓦,红瓦（自然冷却，Fe,2,O,3,含量较多）,青瓦(淋水冷却，Fe,3,O,4,、FeO较多),陶器：,江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑,瓷器：,青瓷、中国宋代瓷窑,炻器：,水缸、砂锅,20,陶瓷工业,唐三彩,21,宋代钧瓷,22,23,24,新型无机非金属材料,1、新型无机非金属材料的特征,（1）耐高温、强度高,（2）具有电学性质,（3）具有光学性质,（4）具有生物功能,25,2、几种典型的新型无机非金属材料,1、结构材料高温结构陶瓷,2、功能材料光导纤维(光纤),26,1、结构材料高温结构陶瓷,(1) 氧化铝陶瓷,性 能,用 途,熔点高,坩埚、高温炉管,硬度大,刚玉球磨机,透明、耐高温,高压钠灯灯管,高温结构材料与金属材料的性能比较,耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化,易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用,27,28,(2) 氮化硅陶瓷,氮化硅基陶瓷具有密度小、高强、高硬、高韧性、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、隔热、电绝缘等一系列优良性能。,29,Si,3,N,4,基陶瓷球轴承,30,31,制造发动机部位的受热面，提高柴油机的质量，节省燃料(不用水冷却，减少热散失)。,32,(3) 氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷,33,氧化锆陶瓷,34,35,人造宝石,红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al,2,O,3,（刚玉）。,红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；,蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛化合物。,1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量氧化铬的方法，制出了质量为2g-4g的红宝石。现在，,已经能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。,红宝石和蓝宝石及,人造宝石,(4)人造宝石,36,37,1870年，英国科学家丁达尔做了一个有趣的实验：让一股水流从玻璃容器的侧壁细口自由流出，以一束细光束沿水平方向从开口处的正对面射入水中。丁达尔发现，细光束不是穿出这股水流射向空气，而是顺从地沿着水流弯弯曲曲地传播。这是光的全反射造成的结果。,2、功能材料光导纤维(光纤),38,39,(3)光导纤维的用途：,光纤除了可以用于退通讯外，还用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等许多方面。,(2)光纤光缆与普通电缆比较(见下页),(1) 是高质量传导光的玻璃纤维，信息高速公路的“基石”,40,光学纤维胃镜,现代通信用光缆,用光导纤维做手术，不用开刀,41,现代通信用光缆,42,光学纤维胃镜,43,用光导纤维做手术，不用开刀,44,展望21世纪，材料科学的前景是美好的：,1.光电转换材料，分解水的催化材料和储氢材料等能源材料将实现高效化；,2.集多种功能于一身的复合材料可使我们的生活质量得到进一步改善（如“白色污染”将被消除）；,3.高温超导材料进入实用阶段；,4.智能材料和机敏材料将得到广泛应用；,5、纳米材料将在治疗癌症、存储信息等领域大显神通社会需要材料,材料离不开化学。,45,高纯氧化铝透明陶瓷管,46,人造金刚石锯片,47,金刚石钻头,48,金刚石,49,氧化铝陶瓷制品,50,F-117,是一种单座战斗轰炸机。设计目的是凭隐身性能，突破敌火力网，压制敌方防空系统，摧毁严密防守的指挥所、战略要地、重要工业目标，还可执行侦察任务，具有一定空战能力。,51,52,53,1光电转换材料，分解水的催化材料和储氢材料等能源材料将实现高效化；,2集多种功能于一身的复合材料可使我们的生活质量得到进一步改善；,3高温超导材料将进入实用阶段；,4智能材料和机敏材料将得到广泛应用；,5纳米材料将在治疗癌症，存储信息等领域大显神通。,展望21世纪，材料科学的前景是美好的：,54,