淺析我國(guó)無(wú)機(jī)非金屬材料的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

王家驊+于嶠

摘 要：在現(xiàn)階段的工業(yè)發(fā)展中，材料成為了具有決定性的因素。金屬材料在以往的工作中是絕對(duì)的主力，但隨著金屬礦產(chǎn)能源的過(guò)渡開(kāi)發(fā)，人們也正在尋求一些能替代金屬材料的資源，而無(wú)機(jī)非金屬材料自身所具備的優(yōu)異性能、節(jié)能環(huán)保和低成本的優(yōu)勢(shì)使其成為現(xiàn)階段材料學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)，它在人們生活的日常應(yīng)用中也獲得了非常廣泛的歡迎。文章介紹了無(wú)機(jī)非金屬材料的概念、特點(diǎn)、應(yīng)用、發(fā)展以期能對(duì)我國(guó)加快發(fā)展無(wú)機(jī)非金屬材料提供一些參考性建議。

關(guān)鍵詞：無(wú)機(jī)非金屬材料；應(yīng)用；發(fā)展

1 無(wú)機(jī)非金屬材料概念及特點(diǎn)

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。它是除有機(jī)高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統(tǒng)稱(chēng)。無(wú)機(jī)非金屬材料的提法是20世紀(jì)40年代以后，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展從傳統(tǒng)的硅酸鹽材料演變而來(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，它主要包括耐火材料、 陶瓷玻璃以及特種陶瓷等新型無(wú)機(jī)工程材料等。在晶體結(jié)構(gòu)上，無(wú)機(jī)非金屬的晶體結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比金屬?gòu)?fù)雜，并且沒(méi)有自由的電子。具有比金屬鍵和純共價(jià)鍵更強(qiáng)的離子鍵和混合鍵。這種化學(xué)鍵所特有的高鍵能、高鍵強(qiáng)賦予這一大類(lèi)材料以高熔點(diǎn)、高硬度、耐腐蝕、耐磨損、高強(qiáng)度和良好的抗氧化性等基本屬性，以及寬廣的導(dǎo)電性、隔熱性、透光性及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性。但同時(shí)，它也有一定的弊端，比如抗拉強(qiáng)度低、韌性差等。

2.無(wú)機(jī)非金屬材料的應(yīng)用

無(wú)機(jī)非金屬材料品種和名目極其繁多，用途各異。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料是工業(yè)和基本建設(shè)所必需的基礎(chǔ)材料。新型無(wú)機(jī)非金屬材料是20世紀(jì)中期以后發(fā)展起來(lái)的，具有特殊性能和用途的材料。它們是現(xiàn)代新技術(shù)、新產(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)所不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.1 在建筑工程中的應(yīng)用

近年來(lái)，我國(guó)的建筑行業(yè)發(fā)展的十分迅猛，但同時(shí)也帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題，就是能源短缺問(wèn)題，而無(wú)機(jī)非金屬材料成本低、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)卻可以滿(mǎn)足其發(fā)展需求。無(wú)機(jī)非金屬材料多用于建筑樓體的保溫隔熱，以維護(hù)其結(jié)構(gòu)及外表面，既能保

證建筑的保溫性能和使用性能，又能對(duì)建筑起到保護(hù)作用，使建筑物避免直接暴露于大氣環(huán)境中。使其免受大氣環(huán)境中的各種腐蝕和破壞作用。

2.2 在國(guó)防裝備中的應(yīng)用

先進(jìn)陶瓷（advanced ceramics）、非晶態(tài)材料（noncrystal material）、人工晶體（artificial crys-tal）、無(wú)機(jī)涂層（inorganic coating）、無(wú)機(jī)纖維（inorganic fibre）等作為新型的無(wú)機(jī)非金屬材料，被廣泛的應(yīng)用于人民的生產(chǎn)生活和國(guó)家現(xiàn)代化的國(guó)防建設(shè)中，是不可替代的物質(zhì)基礎(chǔ)。舉例來(lái)說(shuō)，無(wú)機(jī)非金屬材料“人工晶體”更多的被運(yùn)用在潛艇通訊、電子對(duì)抗、彈道制導(dǎo)、激光武器等方面；“特種陶瓷”由于其具有耐高溫、高韌性特點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用在航空航天方面。

3.無(wú)機(jī)非金屬材料的發(fā)展趨勢(shì)

3.1復(fù)合化發(fā)展

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)向縱深領(lǐng)域的發(fā)展和人們物質(zhì)生活水平的提高，對(duì)用于改善生活提高品質(zhì)的建筑材料也提出了更高的要求。作為全球通用材料之一的無(wú)機(jī)非金屬材料雖具備高強(qiáng)度、耐高溫、防水性和抗腐蝕性的眾多優(yōu)點(diǎn)，但這種結(jié)構(gòu)相對(duì)緊密的固體材料卻存在抗拉強(qiáng)度低、韌性差的缺點(diǎn)。因此，人們期待在順應(yīng)現(xiàn)階段無(wú)機(jī)非金屬材料迅猛發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，科研人員能加大研發(fā)力度，為人們提供一種集其他材料性能優(yōu)勢(shì)又保留無(wú)機(jī)非金屬材料自身特色、特點(diǎn)的復(fù)合型材料。也就是說(shuō)，“復(fù)合化”是未來(lái)無(wú)機(jī)非金屬材料的發(fā)展趨勢(shì)。

3.2 節(jié)能、低耗化發(fā)展

由于傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的取材十分廣泛，加之企業(yè)目前對(duì)該種材料的生產(chǎn)能力薄弱和技術(shù)水平有限等多方面原因，直接導(dǎo)致了在材料加工、產(chǎn)出的過(guò)程中出現(xiàn)了耗能高、污染重等具體現(xiàn)實(shí)特征。這不僅浪費(fèi)了自然界寶貴的資源也給環(huán)境保護(hù)出了一道難題，帶來(lái)了挑戰(zhàn)。節(jié)能環(huán)保是我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的突破口?！敖ㄔO(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計(jì)?！币虼?，生產(chǎn)企業(yè)要從源頭上減少污染，在生產(chǎn)過(guò)程及產(chǎn)品的原料成份、能效、回收、廢棄和處置中都能夠符合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，這關(guān)系到增加企業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)、外貿(mào)活動(dòng)的可持續(xù)發(fā)展。在十九大報(bào)告中，習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)，必須樹(shù)立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策，像對(duì)待生命一樣對(duì)待生態(tài)環(huán)境。

4 促進(jìn)無(wú)機(jī)非金屬材料發(fā)展的策略

作為硅酸鹽材料優(yōu)化后的無(wú)機(jī)非金屬材料，由于其具有良好的材料性能和較強(qiáng)的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，更符合科學(xué)發(fā)展觀(guān)對(duì)于環(huán)境提出的新要求，因此，它被廣泛地應(yīng)用在我國(guó)的科研領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域及信息技術(shù)領(lǐng)域并扮演著十分重要的角色。但它在取得不錯(cuò)的成就的同時(shí)，也依然存在著一些限制其發(fā)展的因素。比如，材料的種類(lèi)雜亂、質(zhì)量較低、缺乏科技含量等，相比于其他材料而言，這些因素都導(dǎo)致了其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不足等。這不但影響了無(wú)機(jī)非金屬材料的推廣，同時(shí)迫使其越來(lái)越難以滿(mǎn)足人們的需求。因此，急需采取必要的措施，對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料進(jìn)行發(fā)展策略調(diào)整。首先是從宏觀(guān)即政府層面上來(lái)說(shuō)，政府要有壯士斷腕的魄力和勇氣淘汰高投入、高污染、高耗能等落后生產(chǎn)方式企業(yè)，引導(dǎo)企業(yè)采取環(huán)境友好的生產(chǎn)方式。同時(shí)增加對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料的重視力度，加強(qiáng)對(duì)企業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、引導(dǎo)，完善相關(guān)制度，并在財(cái)政上給予更大的支持；其次，企業(yè)要注重并投入一定的人力、物力和財(cái)力，有組織、有計(jì)劃、有規(guī)劃、有預(yù)算地對(duì)相關(guān)技術(shù)人才進(jìn)行定期的培訓(xùn)和技術(shù)考核，給他們創(chuàng)造機(jī)會(huì)，讓他們走出去，多到技術(shù)先進(jìn)、管理過(guò)硬的單位走訪(fǎng)、調(diào)研并以正確姿態(tài)正視先進(jìn)技術(shù)，讓他們了解到自己在技術(shù)上的差距和今后在生產(chǎn)管理過(guò)程中應(yīng)努力和攻關(guān)的方向，回來(lái)后與其他同事交流心得體會(huì)，從而不斷推動(dòng)我國(guó)無(wú)機(jī)非金屬材料的發(fā)展進(jìn)程。

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作者簡(jiǎn)介：

王家驊（1987-），男，籍貫：遼寧營(yíng)口市大石橋，學(xué)歷：學(xué)士學(xué)位，研究方向：從事地鐵車(chē)站相關(guān)運(yùn)營(yíng)設(shè)備管理。

于嶠（1989-），女，籍貫：遼寧營(yíng)口市鲅魚(yú)圈，學(xué)歷：學(xué)士學(xué)位，研究方向：從事地鐵車(chē)站相關(guān)運(yùn)營(yíng)設(shè)備管理。