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1、 同学们，以下工业建筑及生活用品都 是有那些材料构成的？ 水泥 玻璃 中国陶瓷珍品之清彩瓷 中国陶瓷珍品之清青花 唐 三 彩 通过，以上幻灯片提示，谁能说出什么是硅酸 盐材料？自然界中那些物质是硅酸盐或硅的氧化物 ？传统硅酸盐产品以什么物质为原料生产？原料又 有什么结构特殊性？ 陶瓷、水泥、玻璃等是硅酸盐材料； 沙石、黏土、石英、石棉、高龄石等许多矿物是 硅酸盐或硅的氧化物； 传统硅酸盐产品以黏土、钾长石和钠长石为原料 。 结构中都含有硅氧四面体 特点：稳定性高、硬度高、 熔点高、难溶于水、绝缘、耐 腐蚀等 1、陶瓷(China) 主要原料：黏土 传统生产过程：混和、成型、干燥、 烧结、冷却
2、反应原理：复杂的物理、化学变化 主要成分：硅酸盐 主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐 高温、绝缘、易成型等优点。 一、传统硅酸盐材料 陶瓷器制造过程示意图 你能说出陶釉的成分吗 ？ 金属及金属氧化物，如红色Cu2O。 我国古代人民真伟大，向他们学习 ！ 二、玻璃 1、原 料：纯碱、石灰石和石英 2、主要设备：玻璃熔炉 3、生产过程：原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成 型冷却 4、反应原理：复杂的物理、化学变化，主要 反应 Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高温 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 高温 5、主要成分：Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 6、主要性能：玻璃态物质
3、，没有固定 的熔点，在一定温度范围内逐渐软化。 （Na2OCaO6SiO2） 玻璃的制造过程 普通玻璃 光学玻璃 石英玻璃 钢化玻璃 光学玻璃 钢化玻璃 2、水泥： 主要原料：黏土和石灰石 主要设备：水泥回转窑 生产过程：生料研磨，高温煅烧得熟 料，再加石膏研成粉末得普通硅酸盐 水泥 辅助原料：石膏作用是调节水泥硬 化速度 水泥回转窑 主要成分：硅酸三钙(3CaOSiO2)、 硅酸二钙(2CaOSiO2)、铝酸三钙(3CaOAl2O3)等 主要性能：水硬性 主要用途：建筑、修路。 如：水泥 砂浆、混凝土、钢筋混凝土 。 反应原理：复杂的物理、化学变化 你听说过豆腐渣工程吗，产生现象的原因很多
4、，但都与水泥标号有关，查阅资料了解水泥标号 有关问题。 定 义： 特 性： 种 类： 具有特殊结构和特殊功能（性质）的新材料。 能承受高温、强度大：氮化硅陶瓷（耐1200OC) 具有光学特性：光导纤维 具有电学特性：K3C60超导体 具有生物功能：如Ca3(PO4)2系陶瓷 用 途： 氮化硅陶瓷光导纤维 医学、日常生活、交通、通讯、机械、建筑 航空、航天等 二、新型无机非金属材料 碳化硅SiC,俗称金刚 砂。熔点高(2450), 硬度大(9.2),是重要 的工业磨料。如其中 掺入某些杂质,会使之 出现半导体,作为高温 半导体,用于电热元件 。作为高温结构陶瓷, 日益受到人们的重视 。它最适宜的
5、应用领 域是高温、耐磨和耐 蚀的环境,现已用作火 箭喷嘴,热电偶保护管 ,热交换器和耐磨、耐 蚀的零件。 碳化硅制成的涡轮叶片 1、新型陶瓷 氮化硅陶瓷（ Si3N4 ） 是灰白色固体， 硬度为9，是最 硬的材料之一。 它的导热性好且 膨胀系数小，可 经受低温高温、 骤冷骤热反复上 千次的变化而不 破坏，因此是十 分理想的高温结 构材料。 科技人员发现，如果用耐高温的陶瓷，如氮化 硅陶瓷等代替合金钢制造陶瓷发动机，其工作温 度可达13001500。 美国军方曾做过一次有趣的实验：在演习场200 米跑道的起跑线上，停放着两辆坦克，一辆装有 500马力的钢质发动机，而另一辆装有同样马力 的陶瓷发动
6、机。陶瓷发动机果然身手不凡，那辆 坦克仅用了19秒钟就首先到达终点，而钢质发动 机坦克在充分预热运转后，用了26秒才跑完全程 。其奥秘就在于陶瓷发动机的热效率高，不仅可 节省30的热能，而且工作功率比钢质发动机提 高45以上。另外，陶瓷发动机无需水冷系统， 其密度也只有钢的一半左右，这对减小发动机自 身重量也有重要意义。 1、新兴陶瓷材料具有那些优良的性能？ 2、碳化硅结构同硅相似，分析其可能的 性质。 3、写出制取碳化硅、氮化硅的化学反应 方程式。 SiO2+3C=SiC+2CO 3Si+2N2=Si3N4 3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl 原子晶体 单晶硅在日常生活中是
7、电子计算机、自动控制系统等现代科学 技术中不可缺少的基本材料。电视、电脑、冰箱、电话、手表、汽 车，处处都离不开单晶硅材料，单晶硅作为科技应用普及材料之一 ，已经渗透到人们生活中的各个角落。 单晶硅在火星上是火星探测器中太阳能转换器的制成材料。火 星探测器在火星上的能量全部来自太阳光，探测器白天休息-利用 太阳能电池板把光能转化为电能存储起来，晚上则进行科学研究活 动。也就是说，只要有了单晶硅，在太阳光照到的地方，就有了能 量来源。 单晶硅在太空中是航天飞机、宇宙飞船、人造卫星必不可少的 原材料。人类在征服宇宙的征途上，所取得的每一步进步，都有着 单晶硅的身影。航天器材大部分的零部件都要以单晶
8、硅为基础。离 开单晶硅，卫星会没有能源，没有单晶硅，航天飞机和宇航员不会 和地球取得联系，单晶硅作为人类科技进步的基石，为人类征服太 空作出了不可磨灭的贡献。 单晶硅在太阳能电池中的应用高纯的单晶硅是重要的半导体材 料。在光伏技术和微小型半导体逆变器技术飞速发展的今天，利用 硅单晶所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能，实现了 迈向绿色能源革命的开始。 由硅石粗硅高纯多晶硅（纯度在9个“9”以上 (99.9999999以上)单晶硅 （1） 粗硅的制备：又称工业硅，纯度在9599 的硅（反应要点 高温16001800） （2）SiHCl3的制备 多用粗硅与干燥氯化氢在 200以上反应：Si
9、十3HCl=SiHCl3+H2 （3）精馏提纯后的SiHCl3用高纯氢气还原得到多晶硅 SiHCl3十H2=Si十3HCl 2、现代信息技术材料-单晶硅 SiO2(s)十2C(s)Si(s)十2CO(g) 阅读：科学视野太阳能电池 1、高压合成金 刚石的局限性 ？ 2、化学气相沉 积法制造金刚 石薄膜的原理 是什么？ 注 意： 金刚石 石墨 C60 之间的关系？ C60金刚石石墨 C60及其应用前景 C60的发现 1985年，美国科学家克罗托（H.W.K.kroto)等用 质谱仪,严格控制实验条件,得到以C60为主的质谱图。 由于受建筑学家布克米尼斯持富勒（ BuckminsterFuller
10、）设计的球形薄壳建筑结构的启 发，克罗托（kroto)等提出 C60是由60个碳原子构成 的球形32面体，即由12个五边形和20个六边形构成。 其中五边形彼此不相连，只与六边形相连。随后将 C60分子命名为布克米尼斯持富勒烯（ BuckminsterFuller）。由于C60分子的结构酷似足球 ，所以又称为足球烯（Footballene）除C60外，具有 封闭笼状结构的还可能有 C28、C32、C50、C70、C84、 C240、C540等，统称为Fullerenes，中文译名为富 勒烯。 C60的超导性 1991年，赫巴德（Hebard）等首先提出掺钾 C60具有超导性，超导起始温度为18K
11、，打破了有 机超导体（Et）2CuN（CN）2Cl超导起始温度 为12.8K的纪录。不久又制备出Rb3C60的超导体， 超导起始温度为29K。表1-1列出了已合成的各种 掺杂C60的超导体和超导起始温度，说明掺杂C60 的超导体已进入高温超导体的行列。我国在这方 面的研究也很有成就，北京大学和中国科学院物 理所合作，成功地合成了K3C60和Rb3C60的超导体 ，超导起始温度分别为8K和28K。有科学工作者 预言，如果掺杂C240和掺杂C540，有可能合成出具 有更高超导起始温度的超导体。 人们对C60的研究还在继续，希望同 学们加油，将来的某一天你也会在这 方面获得巨大成功。 1、普通玻璃是 , 玻璃可在一定温度范围内软化，制成 工艺品等。这是因为玻璃不是 ，而是一种 物质， 没有固定 。 混合物 混合物 纯净物 溶沸点 2、制水泥和玻璃时都需要用的原料是 （ ） （A）黏土 （B）石英 （C）石灰石 （D）纯碱 C 3、下列说法正确的是（ ） （A）SiO2是酸性氧化物，它不溶于水也 不溶于任何酸 （B）SiO2是制造玻璃的主要原料之一， 它在常温下与NaOH溶液不反应 （C）因高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2 ，所以H2SiO3酸性比H2CO3强 （D）CO2通入水玻璃中可得原硅酸 D 作业：复习题、质量检测 作业：P80 1、2、13 再 见
