无机非金属材料的现状与前景
时间：2021-01-06 20:00:26 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘 要】当前，科技的发展已广泛深入到各个领域中。表现在无机非金属材料行业，就是出现各种新型材料，对于社会的发展起到非常重要的作用。这些非金属材料因具有各种优异的性能，为天然的非金属材料和某些金属材料所不及，从而在近代工业中的用途不断扩大，并迅速发展。基于此，文章对无机非金属材料的现状与前景进行分析，以期能够提供一个借鉴。
【关键词】无机非金属材料；现状；前景
1.无机非金属材料概述
无机非金属材料（inorganicnonmetallicmaterials）是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料和金属材料以及有机高分子材料等一样，是当代完整的材料体系中的一个重要组成部分。在晶体结构上，无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。无机非金属材料具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能，而高键强赋予这类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性，以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。
无机非金属材料品种和名目极其繁多，用途各异，因此，还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的（传统的）和先进的（新型的）无机非金属材料两大类。
无机非金属材料的特点分析：
普通无机非金属材料的特点是：耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上，陶瓷在耐蚀、介电性能上，耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性，是金属材料和高分子材料所不及的。但与金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。特种无机非金属材料的特点是：①各具特色。例如：高温氧化物的高温抗氧化特性；氧化铝、氧化铍陶瓷的高频绝缘特性；铁氧体的磁学性质；光导纤维的光传输性质；金刚石、立方氮化硼的超硬性质；导体材料的导电性质；快硬早强水泥的快凝、快硬性质等。②各种物理效应和微观现象。例如：光敏材料的光-电、热敏材料的热-电、压电材料的力-电、气敏材料的气体-电、湿敏材料的湿度-电等材料对物理和化学参数间的功能转换特性。③不同性质的材料经复合而构成复合材料。例如：金属陶瓷、高温无机涂层，以及用无机纤维、晶须等增强的材料。
2.新型无机非金属材料研究现状的介绍
2.1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。
2.2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。
2.3复合材料
（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。
（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。
（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。
3.无机非金属材料的发展
综上所述，随着我国科学技术的不断发展，各行各业需要各种传统材料的同时，还需要性能特殊的新材料，这就促进了无机非金属材料的研究、开发与生产。在20世纪40年代以前，无机非金属材料仅被认为是由自然产出的石头加工而成的制品；用天然粘土为主要原料制作而成的粘土制品；用多种非金属矿物原料生产出的水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料；用成分比较纯的非金属矿物原料生产出的人工晶体等。20世纪40年代以后，随着航空航天工业、电子信息工业、机械工业、生物材料工业等的发展，人们开发出了一系列的新型材料，极大地增加了无机非金属材料的品种和名目。随着人民生活水平的提高，人民对新材料品种和功能的要求越来越多，对传统材料的使用也提出了新的问题。并不断通过各种先进技术来探索新材料的生产方法。现代无机非金属材料的定义已经扩展，品种包括除金属材料、有机高分子材料以外的几乎所有的材料，种类繁多，用途广泛。无机非金属材料在现代建筑中占有不可忽视的地位，是现代社会不可缺少的支柱材料，在我国建筑行业中将发挥重要的作用。
结束语
随着科技的发展，无机非金属材料的发展与应用已远远超出其自身的范畴，对于带动国内各个科学领域的创新，推动了国内科学技术的快速发展起到了非常重要的作用。并且，随着科学家对材料科学基础研究的日益深入以及各种精密测试分析技术的发展，从而使得无机非金属材料得以更广泛的运用。
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