新型无机非金属材料研究进展与未来展望
时间：2021-01-06 20:02:37 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：随着社会与科学技术的发展，新型材料逐渐发展了起来。作为高新科技实现的基石，如有机非金属、复合材料、功能陶瓷、结构陶瓷等新型材料逐渐受到了科研工作者及生产产业企业的青睐，文章对新型无机非金属材料的研究进展进行介绍，并对其未来的发展进行展望。
关键词：新型无机非金属材料；现在；发展；展望；新材料
中图分类号：TM281 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）15-0065-02
作为高新技术发展的物质基础，新型材料和与其相关的如高温电子学、超导材料、纳米材料、生物材料、微电子材料、信息存储材料等科学领域，已经成为了现如今新型技术的领军者，并在未来的高新科技发展领域中占有重要位置。新型无机非金属材料在新型材料中是较为受到重视的部分，在新材料科技研发中占有一定的比重。
1新型无机非金属材料研究现状的介绍
1.1结构陶瓷
我国的航空、航天事业正处于蓬勃发展的阶段，以及先进的科学技术发展都对材料的抗高温能力、抗高强度能力提出了更高的要求。由于金属材料与合金材料的抗高温能力较为有限，不适用于先进科技，所以，研发性能更加优越的材料就显得十分必要了。
特种陶瓷材料在各个领域中的使用越来越普遍，其对金属的不粘合性、耐高温性能、高耐磨性、高硬度等优势逐渐体现出来。氧化锆陶瓷具有高比重、耐腐蚀性和耐磨性，在油田深井泵的阀座中应用广泛，适用于这种极度的作业环境。耐腐蚀性、耐磨性、高硬度是多品种陶瓷所共有的特点，这也使得陶瓷在储存液体泵部件、无润滑轴承、高温轴承等领域得到了制造业与工业的青睐。
常用的高温结构陶瓷包括：硅化物、氮化物、硼化物、碳化物、高熔点氧化物等，结构陶瓷也有其缺陷：不易回收、加工困难、价格高、性能分散、温室脆性高等。在研制阶段，可通过提高结构陶瓷的韧性，太拓宽陶瓷的用途。提高其韧性的手段包括：对原理的细度、纯度进行控制、加强纤维与晶须、颗粒弥散、晶界控制等。
1.2功能陶瓷
具有多种种类的功能陶瓷，对经济建设与科学技术发展具有重要的影响。功能陶瓷具有的多种功能包括：化学、生物、机械、光、磁、声、电等，在多个领域应用。功能陶瓷比传统陶瓷的产值高、能耗少、成本低，具有更高的社会与经济的综合效益。而与结构陶瓷相同，功能陶瓷也具有缺陷：获取情报与技术困难、难度大、制造条件苛刻等。
功能陶瓷中应用较广的种类有：超导材料、磁性陶瓷材料、湿敏陶瓷材料、气敏陶瓷材料、热敏陶瓷材料、压敏陶瓷材料、微波陶瓷介质材料、电容器陶瓷介质材料、基板材料等。
功能材料在我国的研究领域受到了极度关注，多年来，我国通过努力，在功能陶瓷材料的材料特性与合成化合物中获得了较大成果。电子产品所需的集成电路技术、高密度表面组装技术、高可靠性、高性能、多功能、轻薄等需求，促进了功能陶瓷的发展。
1.3复合材料
复合材料中，可以通过各种材料优势的组合实现材料功能的平衡，从而达到材料结构形式的最优化。不同的材料组合可以实现对材料所需资源的节约和对材料功能的完善。
1.3.1树脂基复合材料
树脂基复合材料是以金属纤维或陶瓷、碳、高分子等强化而成的，是技术较为成熟的一种新型复合材料，这种复合材料的比刚度与比强度都要比高树脂材料强，在房屋建筑、轮船、汽车、飞机的制造中有广泛应用。
1.3.2金属基复合材料
颗粒、晶须、碳纤维、陶瓷等通过对金属进行强化而形成了金属基复合材料，它的比刚度与比强度都要比单纯的金属材料强很多。其中增强效果最强的莫过于长纤维增强了，然而这种增强方式所需投资极高，所以主要用于宇航方面。颗粒与晶须增加所需的投资较低，在电力工业、电子与汽车工业等方面应用较为广泛。
1.3.3陶瓷基复合材料
以增强陶瓷韧性为目的所开发出的陶瓷基复合材料，使用的强化方式包括：颗粒复合增韧、变相复合增韧、纤维复合增韧、晶须复合增韧等。其中纤维增韧与晶须增韧两种方式可以大大提高陶瓷基复合材料的抗疲劳性能，在磨具、磨料、机械加工刀具、内燃机、汽车、航空航天等的燃烧部件中使用广泛；通过复合增韧，可以大大增强材料的断裂韧性。
1.3.4碳-碳复合材料
通过编制成网状并连接到一起的碳化碳纤维，就形成了碳-碳复合材料，这种材料主要包括三向编制碳-碳复合材料材料、碳纤维碳-碳复合材料复合材料与细晶石墨碳-碳复合材料等，这些新型复合材料具有抗烧蚀性能强、抗热震性能高、辐射系数大、比热容大、膨胀系数低、导热性能好等优势，适用于航天飞机机翼前缘、飞机鼻帽、火箭喷管、导弹头等方面。
1.3.5表面涂层与表面改性
在材料应用中出现的疲劳断裂、磨蚀、磨损、氧化、腐蚀等问题多是在材料表面发生的，并逐步向材料里层蔓延。所以在提高材料性能、增加材料的使用寿命时，应注重对材料表面的强化处理与保护。材料复合除了产出复合材料外，还包括对材料表面的改性与表面涂层，成效明显的一种维护材料性能的措施。在应用中，重要采用的方法有：碳氮共渗、表面渗碳、电镀、油漆等，还包括激光处理、等离子体处理、电子束处理和紫外线处理等。通过对新型材料表面的强化，可以融化表面，降低表面出现裂痕的几率，也可以对部件表面的应力与相变产生影响。
2无机非金属材料科学的发展分析
2.1生物器件与材料
生物器件与材料方向的发展主要分为三个类型：生物医用材料、仿生材料和生物体系模拟。生物医用材料可用于替代人体器官，这一用途对材料的要求非常高，要求无血凝、无害、无毒，除此之外，还应具备匹配性的力学性能。在仿生材料方面，通过对生物体解剖结构的模仿与功能结构的借鉴，实现材料韧性与强度的提高。
2.2智能材料
如形状记忆合金、光敏陶瓷、湿敏陶瓷、压电陶瓷等能够对外界环境的感应做出智能反映。例如，通过通过智能系统的控制与智能材料的使用，可对灾害提供预警，并提升预警的准确性。
2.3环境材料
环境材料会通过间接或直接的方式减少对环境的危害与污染，因此这类材料又称为低环境负荷材料。环境材料的种类包括：节能材料、天然原材料、无污染少污染材料、可循环利用材料、长寿命材料、少加工材料、轻质材料等。现阶段如建筑业等行业的企业在制造生产和实践中，都在不断推广新型的环境材料，如在建筑施工中使用轻质材料等。
2.4纳米材料
新型材料中最被普通民众所知的当属纳米材料。纳米材料在纳米工程和纳米技术中占有重要位置，纳米材料的化学结构与晶粒晶体对材料的特殊性能具有重要的决定作用。纳米材料由于其成形容易、烧结温度要求低、表面原子的扩散速度较快的等优势成为了新型材料中最具可塑造性的一种材料。
2.5计算机模拟与材料设计
随着计算机技术的发展，计算机技术在众多领域中均有所应用。将材料设计与计算机技术结合起来，可通过仿真模拟的方式对材料的性能与结构进行分析和预测，并对其性能与结构间的联系做出判断，为材料改进提供基础。
2.6对传统材料产业进行武装
我国国民经济的发展是离不开传统材料，由于传统材料具有总量大的特点，占我国材料总量的95%以上，同时传统材料面积比较广，相对的影响也是比较大的。我国的传统材料在国际上的差距比新材料的在国际上的差距都大，主要表现在五个方面，①能耗比较高；②污染比较严重；③质量相对来说比较差；④品种的规格是比较少的；⑤各种材料之间比比例存在不合理的现象。针对目前的状况来看，新材料和传统材料这两者之间可以共同的发展，不能对其进行偏废。例如：对新材料进行研究的过程中和新材料生产的过程中，比较广泛应用为：①计算机技术；②自动控制的技术；③精制原料；④新材料在制成过程中相关的零部件；⑤精密加工技术；⑥检测技术等等，应用到比较传统的材料当中，比如：水泥，玻璃，陶瓷和耐火材料等等，就会对传统材料引起深刻的革新。由此可以看出，传统材料的发展不仅为新材料提供了用武之地，还为相关的技术提供了用武之地，让新材料在未来发展的过程中，拥有良好的发展前景。
3结语
随着经济的发展，新材料得到了广泛的应用，新材料也会在未来发展的过程中，得到比较高度的重视。本文对新型无机非金属材料研究的现状进行了介绍，并对其未来的发展趋势进行了分析，所以在发展新材料的过程中，也要对比较传统的材料进行发展，并带动传统材料的革新，通过分析可推断出，材料领域在未来的发展中，将向高性能、高环保程度的方向发展。
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