現代無機非金屬材料的分類與發(fā)展

陳上達

【摘要】目前，我國的建筑行業(yè)方面的能源缺乏問題越來越嚴峻，因此尋找并應用節(jié)能材料是建筑業(yè)者的重要任務，而無機非金屬材料的出現恰恰可以很好地解決這個問題。本文分析了無機非金屬材料在經濟發(fā)展中的地位，詳細地對其分類進行解讀，并同時展望了其應用的前景。

【關鍵詞】無機非金屬材料；分類；前景

當前我國的建筑行業(yè)面臨著嚴峻的能源挑戰(zhàn)，因此必須尋找可以進行利用的節(jié)能材料。經過探尋，發(fā)現無機非金屬材料在這方面很有優(yōu)勢，是實現節(jié)能的理想材料。無機非金屬材料的涵蓋了除了金屬材料和高分子材料之外的幾乎所有材料領域，通常無機非金屬材料具有抗高溫、硬度強以及耐腐蝕等優(yōu)點，但也會出現強度差、韌性不良等缺點。

1無機非金屬材料在經濟發(fā)展中的作用

1.1為信息技術革命奠基

人類的發(fā)展經歷了諸多時代，現在正處于一個信息化高度發(fā)展的科技時代，每個時期的發(fā)展都與材料有著密切的聯系。從這個角度講，材料貫穿了人類的發(fā)展進程，是社會發(fā)展的標志性因素。在高科技背景下，無機非金屬材料成為了社會發(fā)展的基礎。

1.2支撐現代文明

無機非金屬材料具有體輕、硬度和強度較高、抗高溫、抵制腐蝕等優(yōu)良特性，因而具有金屬和高分子材料所無法比擬的優(yōu)勢，在航天、微電子以及海洋事業(yè)中大放異彩，在高科技的競爭領域中占據重要地位、起到重要的作用。

1.3可以促進經濟發(fā)展

事實證明，每次無機非金屬材料的重大進展都會引發(fā)一次重大變革，比如玻璃鋼、芳綸纖維等材料的產生，使得火箭的外部材料發(fā)生了革新，這種效應也擴散到汽車和飛機等領域。光學纖維的橫空出世，讓廣播電視、郵電通訊以及醫(yī)學等領域出現了飛躍性的進步，這種推動效應還擴散到了印刷和自動檢測等領域當中。

2無機非金屬材料的分類

2.1依據分子結構劃分

無機非金屬材料總體上依據分子結構可以劃分晶體和非晶體兩大類，晶體可以分為單晶和多晶，兩者都可以分為單質和化合物兩個類型。單晶的單質具體有單晶硅、金剛石、集成電路材料以及工具材料；單晶的化合物可以分為碲化鉍、電子器件以及半導體敏感材料。

多晶的單質可以分為多晶硅、燒結金剛石、光電材料以及工具材料。其在化合物方面可以分為傳統陶瓷、新型陶瓷以及自然石料三個方面；傳統陶瓷又可以分為日用陶瓷、建筑陶瓷、美術陶瓷以及耐火材料四個方面；新型陶瓷中的結構陶瓷則可以分為耐高溫材料、耐腐蝕材料、耐磨損材料、耐沖擊材料和硬度材料。其功能陶瓷則可以分為電子功能材料、光學功能材料和生物功能材料；自然石料則可以分為裝飾材料、建筑材料以及日用器皿。

非晶體主要指的是玻璃，玻璃可以分為單質玻璃和化合物玻璃。單質玻璃有無定形硅和生物玻璃兩種；化合物玻璃則分為日用玻璃和功能玻璃；功能玻璃包括導光透光玻璃、電學功能玻璃、熱濕等敏感玻璃以及生物玻璃。

2.2依據化學成分劃分

總體可以分為單質和化合物兩大類。單質分為單晶硅，如金剛石、集成電路以及工具領域等使用；多晶硅如多晶石墨、光電材料和電極等；單質硒玻璃如敏感材料；無定形碳包括生物膜材料和導電材料等。

化合物則包括氧化物、非氧化物以及多元化合物。氧化物分為二氧化鋁和二氧化鋯、非氧化物分為氮化硅和氮化鋁；多元化合物分為生物玻璃和鈦酸鋇。

2.3依據功能劃分

總體可分為工程材料和功能材料。工程材料可以分為高強高韌材料、耐高溫抗熱震材料、耐磨耐腐蝕材料各種界面材料以及其他材料；功能材料分為電學材料、光學材料和生物材料三種；電學材料可以分為壓電材料、磁性材料、電導材料、熱電材料、電子材料以及敏感材料；光學材料可以分為導光材料、透光材料和光信息材料；生物材料則可以分為生物惰性材料、生物體內可控表面活性材料、生物體內可吸收材料。

3無機非金屬材料的分類的展望

按照其類型逐一展望。

3.1新型玻璃

新型玻璃應該在傳統工藝基礎上運用溶膠-凝膠、CVD、超急冷以及失重等工藝，通過各種微觀方法實現新型玻璃領域的突破。

3.1.1新型的激光玻璃

未來會生產出輸出功率更為強悍、性能品質更加優(yōu)良的摻餌玻璃以及磷酸鹽類型的激光玻璃，還有更新的激光放大纖維等材料。

3.1.2光集成電路玻璃

其制作方法為離子交換法，制成的成品玻璃成分包含Feo、Ce203等，本身能散發(fā)出磁光以及熱光等效應。

3.1.3超平玻璃

這種玻璃主要的應用范圍為光存儲器，還可以應用在光磁存儲器和大型液晶顯等基板上面，對于那些大規(guī)模以及特大規(guī)模類型的光掩用途模板也起到較大作用。

3.2高性能陶瓷

這種陶瓷材料在性能上體現出極強的優(yōu)點，比如能夠抵抗高溫、強度和硬度系數都很高等，因而在航天和電子領域被廣泛應用。

3.2.1結構陶瓷

制作材料為碳化硅、氧化鋁以及莫來石等，改進措施為增加韌性、改善纖維強度，對材料的內部構成進行調節(jié)，使之具有堅硬、耐磨、抗腐蝕等特性，可以對軸承、不銹鋼等材料進行更新換代，可直接制作成發(fā)動機和電極材料等進行運用，具有使用延長壽命、節(jié)能等效果。

3.2.2功能陶瓷

其在功能方面起到的作用為絕緣、堅硬、光敏和熱敏等，可以用在壓電元件和磁記錄存儲等領域，使其成為促進信息產品容量擴大、密度增大的有力武器。

3.3人工晶體

這個材料的應用范圍很廣，而且前進步伐迅速。晶體原有形態(tài)和功能以及用途不斷被刷新，而且新型的晶體也在不斷地取代傳統類型晶體，比如金剛石之所以被廣泛應用就是因為其在硬度方面體現出超高的性能，其實它還具有高導熱的特殊功能，可以利用這個方面將其當做熱沉材料進行應用，使其具有半導體功能，讓其在信息技術領域得到應用。人造水晶原本是用來發(fā)揮壓電效能的，但是經過對其功能進行探索，其應用領域也變得開闊，當前還應用在延遲線以及表面波器件之中。另外，可以對輻射產生抵抗功能的水晶還被廣泛地應用在航空航天領域，甚至可以在軍事領域發(fā)揮出很大作用。

4總結

無機非金屬材料在高科技領域占有重要地位，是伴隨高科技進步而出現的朝陽產業(yè)，具有很強的發(fā)展?jié)摿蜕Γ囟ㄔ趯淼母偁幹忻摲f而出，因此已經受到各方面的重視。本文分（下轉第129頁）（上接第119頁）析了無機非金屬材料在經濟發(fā)展中的地位，詳細地對其分類進行解讀，展望了其應用前景。

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［責任編輯：湯靜］