功能各异的无机非金属材料tang

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,*,3,专题,丰富多彩的生活材料,丰富多彩的生活材料,第二单元,功能各异的无机非金属材料,生活中的硅酸盐材料,光导纤维和新型陶瓷材料,无机非金属材料种类繁多，功能各异，应用十分广泛，其历史可追溯到远古时代。,从我们的祖先用黏土制作陶器，到现代人通过光导纤维通讯联系，人类利用自然界提供的各种资源，研制了许许多多的无机非金属材料。我们日常生活中使用的,陶瓷,、,玻璃器皿,，煤气炉具点火装置使用的,压电陶瓷,，电器设备中的,半导体材料,，电视显像管中的,荧光粉,，磁带和磁性陶瓷使用的,磁性材料,，医疗中使用的,人造牙齿,等，都属于无机非金属材料。,一、生活中的硅酸盐材料,石器,燧石取火,硅酸盐,陶瓷、玻璃、水泥,二氧化硅,光导纤维,单晶硅,集成电路,传统材料,人类文明发展史,新型材料,信息材料,1,普通玻璃和水泥是用什么原料，采用什么方法制造的,?,2,日常生活中使用的哪些器具是由硅酸盐材料制成的,?,3,你能列举硅酸盐材料在现代高科技领域的应用吗,?,陶器、瓷器,1,、主要原料：,2,、,主要成分,：,3,、反应原理：,4,、,传统生产,过程,：,5,、主要特性：,黏土,混和、成型、干燥、烧结、冷却,复杂的物理、化学变化,硅酸盐,抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点。,1,、从黏土到,陶瓷,一、生活中的硅酸盐材料,制陶过程：,1,、,混合,2,、,成型,3,、,干燥,4,、,烧结,5,、,冷却,6,、,筛选,1,、从黏土到,陶瓷,红陶罐,(,新时期时代,),灰陶纹豆,(,崧泽文化,),硬陶罐,(,战国,),三彩骆驼,(,唐,),跪射俑,(,秦,),陶瓷分类,彩陶,、,秦汉兵马俑,江苏宜兴的紫砂壶,土,器：,瓷器：,炻器：,陶器,：,水缸、砂锅,瓷都景德镇,碗盘,茶具,烟缸,瓷雕,卫生瓷,砖瓦,1,、从黏土到,陶瓷,一、生活中的硅酸盐材料,2,、形形色色的玻璃,原料,主要设备,生产过程,反应原理,主要成分,主要性能,Na,2,SiO,3,、CaSiO,3,、SiO,2,纯碱、石灰石和石英,玻璃熔炉,原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却,复杂的物理、化学变化，主要反应,玻璃态物质，没有固定的熔点,CaCO,3,+SiO,2,=CaSiO,3,+CO,2,高温,Na,2,CO,3,+SiO,2,=Na,2,SiO,3,+CO,2,高温,Fe,2+,Cu,2,O,Co,2,O,3,几种玻璃的特性和用途,种类,特 性,用 途,普通玻璃,石英玻璃,光学玻璃,玻璃纤维,钢化玻璃,在较高温度下易软化,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；照相机、显微镜、,望远镜用凹凸镜等光学仪器,耐腐蚀,、,不怕烧,、,不导电,不吸水、隔热、吸声、,防虫蛀,太空飞行员的衣服,玻璃钢,等,耐高温、耐腐蚀、,强度大、质轻、抗震裂,运动器材；微波通讯器材；,汽车,、,火车窗玻璃,等,SiO,2,SiO,2,BaO，B,2,O,3,ZnO，Pb,2,O,3,二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等,几种玻璃的制作及原理,变色玻璃,2AgBr 2AgBr,2,光,CuO,玻璃雕刻,SiO,2,4HF=SiF,4,2H,2,O,玻璃上镀银,AgNO,3,NH,3,H,2,O=,AgOH,NH,4,NO,3,AgOH,2NH,3,H,2,O=Ag(NH,3,),2,OH,2H,2,O,银氨溶液,2Ag(NH,3,),2,OHCH,2,OH(CHOH),4,CHO,CH,2,OH(CHOH),4,COONH,4,2Ag3NH,3,H,2,O,水浴加热,19491998,年我国水泥产量示意图,6,4,2,0,产量,/,亿吨,1949 1979 1985 1998,时间,/,年,0.0066,0.6542,1.46,5.36,3、硅酸盐水泥,3、硅酸盐水泥,主要原料,主要设备,反应条件,反应原理,主要成分,主要性质,用 途,粘土,石灰石,(,适量石膏,),水泥回转窑,高温,复杂的物理、,化学变化,硅酸三钙：,3CaO,SiO,2,硅酸二钙：,2CaO,SiO,2,铝酸三钙：,3CaO,Al,2,O,3,水硬性,建筑、修路,石膏,(,调节水泥的硬化速度,),水泥不宜久放，易受潮结块,几个概念：,水泥砂浆,混凝土,钢筋混凝土,水泥的分类：,水泥、沙子和水的混合物,水泥,、,沙子,、,碎石和水的混合物,混凝土和钢筋混合在一起,普通硅酸盐水泥,矿渣水泥,沸石岩水泥,一般水泥,白水泥,彩色水泥,3,、硅酸盐水泥,水泥的,强度,等级 （,42.5,、,52.5,、,62.5,）,等级越高，水泥的性能,越好,炼钢厂排出的炉渣主要含有哪些成分,?,为什么在炼钢厂附近常建有水泥厂,?,请从资源充分利用的角度谈谈这样布局的好处。,炼钢厂排出的炉渣含有多种化学成分，其中以,氧化钙、二氧化硅、硅酸钙为主,，氧化钙含量一般都在,50,以上。这些都可用作水泥的生产原料，生产,矿渣硅酸盐水泥,，同时还可以利用产生的粉煤灰生产,粉煤灰水泥,。因此，为了提高原料的利用率，实现绿色工业的目标，创造更多的效益，通常可在炼钢厂周围建水泥厂以便合理利用炼钢炉渣。,二、光导纤维和新型陶瓷材料,1.,光导纤维,主要成份：二氧化硅,光导纤维原理示意图,光纤光缆与普通电缆的比较,光纤光缆,普通电缆,每根光缆可同时通过,10,亿路电话,8,管同轴电缆，每条通话,1800,路,原料来源广、,成本低,资源较少,质量轻，不怕腐蚀，铺设方便,质量大，怕腐蚀,抗电磁干扰，保密性好，不发生电辐射,不抗电磁干扰，发生电辐射,光纤通信有哪些优点呢？,1,、信息量大，每根光纤理论上可同时 通过,10,亿路电话。,2,、质量小：每公里,27g,，,不怕腐蚀。,4,、成本低：每公里,1,万元左右。,3,、性能好，抗电磁干扰、保密性强。,用途,：,光纤通信、传输激光、制造传感器等。,（,1,）制取：,1300,SiCl,4,(g)+O,2,(g)=SiO,2,(s)+2Cl,2,(g),2,新型陶瓷,结构陶瓷（工程陶瓷）,功能陶瓷,结构陶瓷制品,生物陶瓷制品,氮化硅陶瓷,A,、结构陶瓷（工程陶瓷）,2,、新型陶瓷材料,具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷，如纳米陶瓷。,陶瓷发动机,以氮化硅为材料的陶瓷发动机，发动机的工作温度能稳定在,1300,度左右，由于燃料充分燃烧而又不需要水冷却，使热效率大幅度提高。这种陶瓷发动机能够节约,20,至,30,燃料，具有,重量轻、无需润滑和冷却,等优点！,此外，还有氧化铝、碳化硅和二氧化锆等高温结构陶瓷。,高温结构陶瓷,高压钠灯,透明陶瓷,高温结构材料与金属材料的性能比较：,高温结构材料,:,耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。,金属材料：易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用,高温结构陶瓷,B,、功能陶瓷,性能：具有电、光、磁、化学和生物的功能，且有相互转换功能的陶瓷,.,如生物陶瓷具有良好的生物兼容性，对肌体无免疫排异反应，无溶血、凝血反应，对人体无害，,用途：可用于人体器官和组织的修复和再造。,透明陶瓷和纳米陶瓷,一般陶瓷因为内部有杂质和气孔而不透明。用高纯度的原料可获得透明陶瓷。这些透明陶瓷不仅光学性能优异，而且耐高温，熔点一般都在,2 000,以上。透明陶瓷的透明度、强度、硬度都高于普通玻璃。用透明陶瓷制造高压钠灯，发光效率比高压汞灯高一倍，使用寿命可达,2,万小时。,人们把陶瓷粉体的颗粒加工到纳米级，便得到了纳米陶瓷。纳米陶瓷成功地解决了陶瓷易碎的问题。纳米陶瓷还具有延展性，如室温下合成的,Ti0,2,陶瓷可以弯曲，塑性、韧性好。,纳米氧化锆陶瓷颗粒,传统无机非金属材料与新型非金属材料的比较：,性质稳定、抗腐蚀耐高温、,质脆、经不起热冲击,耐高温强度高、具有电学性质、具有光学性质、具有生物功能,传统无机,非金属材料：,新型无机,非金属材料：,二、光导纤维和新型陶瓷材料,水泥回转窑,江苏宜兴的陶器 紫砂壶,水泥回转窑,