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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划玻璃是无机非金属材料张宏格论文.doc山西轻工职业技术学院毕业论文对无机非金属材料的认识与思考教学系：轻工工程系班级；材料工程1031姓名：张宏格指导老师：马建杰山西轻工职业技术学院二零一三年四月二十二日对无机非金属材料的认识与思考摘要：随着社会科学技术的进步,能源是制约经济快速发展的重要条件。而新材料是发展高新技术的基石，复合材料及无机非金属材料科学的新兴领域等方面，新型无机非金属材料将在未来科技发展中发挥更大的作用，应予以高度重视，而用新材料技术改造传统无机非金属材料行业，能促进
2、材料行业的整体飞跃。本文阐述了新型无机非金属材料的研究开发现状，并对其未来发展动向进行了展望。关键词：新型材料新型无机非金属材料分类功能陶瓷材料现状展望正文一、无机非金属材料的分类和地位材料一般分为无机材料和有机材料，无机材料中除金属以外的材料都是无机非金属材料。最早，无机非金属材料只包含传统的陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料，随着科学和技术的发展，又将半导体、先进结构陶瓷、功能陶瓷、新型功能玻璃、人工晶体、非晶态材料、碳素材料等都纳入到无机非金属材料领域中。无机非金属材料品种繁多，新材料层出不穷，在国民经济和国防建设中的应用极其广泛。由于无机非金属材料学科具有多学科交叉的时代特征，其发展蓬蓬勃勃，
3、新的生长点不断涌现。作为四大材料中(钢铁、有色、有机和无机非金属材料)工业之一的无机非金属材料工业在我国经济建设中起着重要的作用。近年来，无机非金属材料不仅在品种上有了空前的发展，而且在内涵上有了进一步的延伸。传统的无机非金属材料材料品种繁多，主要是指大宗无机建筑材料，包括水泥、玻璃、陶瓷与建筑材料等。其产量占无机非金属材料的绝大多数。建筑材料与人们的生活质量息息相关。新型无机非金属材料是指具有如高强、轻质、耐磨、抗腐、耐高温、抗氧化以及特殊的电、光、声、磁等一系列优异综合性能的新型材料，是其它材料难以替代的功能材料和结构材料。无机非金属新材料具有独特的性能，是高技术产业不可缺少的关键材料。例
4、如稀土掺杂石英玻璃广泛应用于导弹、卫星及坦克火控武器等激光测距系统，耐辐照石英玻璃应用于各种卫星及宇宙飞船的姿控系统；光学纤维面板和微通道板作为像增强器和微光夜视元件在全天候兵器中得到应用；航空玻璃为中国各类军用飞机提供了关键部件。人工晶体材料中激光、非线性光学和红外等晶体，用于弹道制导、电子对抗、潜艇通讯、激光武器等。特种陶瓷中，耐高温、高韧性陶瓷可用于航空、航天发动机、卫星遥感，可制作特殊性能的防弹装甲陶瓷及特种纤维及用于电子对抗等。目前已开发了近四千种高性能、多功能无机非金属新材料新品种。这些高性能材料在发展现代武器装备中起到十分重要的作用。二、无机非金属材料的发展现状虽然我国无机非金属
5、新材料取得了很多成就，但由于我国无机非金属材料研制、开发至产业的形成起步较晚，底子薄，投入强度小等原因，使之与发达国家相比，仍有较大差距。1.基础研究和关键技术落后我国的无机非金属新材料是从试制起步的，发展过程也主要是随从于型号的需要进行。由于时间、人力的限制，加之我国长期以来对基础研究重视不够，投入较少，无机非金属材料的系统的基础非常薄弱。2.材料性能低、品种少、批生产质量不稳定虽然我国已基本上建立了无机非金属材料的研究、开发与部分产品的生产体系，但材料的品种尚不齐全，一些重要工程的关键配套材料还须进口。性能低、质量差的问题仍然存在，而且在进行批量生产时质量不稳定、成品率低、效益差的问题严重
6、，必须下大力气解决。例如，电磁屏蔽玻璃目前我国只能达到屏蔽85dB的水平，而美国已达到110dB。我们在屏蔽波段范围等方面远远不能满足国防工业发展的需要。而航空玻璃方面高强、多功能(隐身、防激光等)圆弧整体风挡在我国还刚起步研究，极大的制约了我国航空工业的发展。3.制备技术落后无机非金属新材料工业，不但制备技术落后，而且生产能力低，效率低，直接影响高科技产品质量(性能)、成本、能耗等三个方面。例如，国外工业发达国家玻璃纤维生产大都采用800-6000孔漏板池窑拉丝法生产，已占总量95以上，无纺材料全部用池窑法生产，坩埚拉丝法早已被淘汰，而我国现有的池窑拉丝大部分采用800-XX孔生产技术，40
7、00孔技术正在开发，坩埚拉丝还没有完全淘汰，与国外相比还有较大的差距。我国纤维增强复合材料机械化生产只占40，60仍采用落后的手工成型，与工业发达国家差距甚大。又如集成电路(IC)石英扩散管的制备技术，国内采用的单机间歇气炼生产技术只能提供100mm以下IC管，而国外采用一步法连熔拉管技术，生产200300mm大口径石英管供大规模集成电路用，使我国IC用石英扩散管失去竞争能力，完全依赖进口。4.技术装备落后目前我国无机非金属新材料制备技术与装备明显落后，造成研制周期长、新产品发展困难，预研成果不能及时进入工程化研究，即便生产也会出现成品率低、规模小，经济效率差等问题。三、无机非金属的发展动态1
8、,低维化发展低维化发展主要表现在宏观上和微观上两个方面。宏观上的低维化是从体材料向薄膜材料和纤维材料的发展。例如现代信息功能器件如微电子和光电子等都是由集成化,在这期间主要应用的就是薄膜材料。薄膜材料的特殊作用更加体现在结构材料也用薄膜来改性,是结构材料增强、增韧耐磨等效果。而作为结构复合材料主体的纤维也同样起着尤为重要的作用,如光通信中光信号的放大、调制、选模等都是通过纤维来完成,最终形成纤维光路和光网。而从微观上看低维化,即无机非金属材料的织构与结构上的尺寸如毫米、微米趋向纳米。目前人们更加关注的是纳米尺度上的超晶格薄膜、纳米线到纳米点材料的结构中,在以后的发展中更是以纳米器件为中心来研究
9、纳米材料的合成、组装等性能进行调控。2,复合化发展作为无机非金属材料与金属材料和有机高分子材料的复合化发展趋势。复合化的最终是以应用为目标,如无机非金属材料已广泛应用在钢筋混凝土、玻璃钢等方面其中主要就是用有机高分子与无机玻璃纤维来组成,这种结构材料为主的复合材料,这也是复合材料具有单一材料所无法满足的是使用功能,更是建筑材料发展趋势。3,智能化发展作为材料的只能花是人们关注的焦点,材料的智能化即是材料性能的多元化,等接受外部环境变化的信息,并能实时进行反馈。智能化功能材料大部分为多片压电和铁电陶瓷的复试结构,目前应用领域较广的建筑智能化,提高建筑材料的安全性智能等方面。4,节能、降耗的发展由
10、于传统无机非金属材料产业是一个相对能耗高、环境污染严重的领域。随着可持续发展观的提出,要全面、协调、可持续发展的理念,就必须改变这种落后的传统生产方式和经营理念,进行科研研发,探索出低能耗、少污染的新的合成工艺,提高产品性能和节耗的技术途径,改变生产结构和合理的利用方法。如汽车和柴油机尾气三效催化剂或者是载体材料以解决汽车和柴油机的尾气处理方案。特别是建材行业是环境材料的一个重要领域,尤其在我国具有特别重要的意义。我国目前的建筑材料工业每年毁田610万亩,耗土石50亿t、标准煤2亿t。排放二氧化碳61591亿t,占全国总排放量的35%40%。因此,我国急需发展节省资源和能源及环保型生态建材;有
11、益于健康及净化功能的生态建材;拓展生存空间和增加可利用资源的生态建材。四无机非金属材料的应用1、水泥的应用在修复骨缺损的同时，保持局部组织中有效的药物浓度是确保组织正常修复的必要条件。因此，寻找一种既可填充骨缺损又能将药物载入其中，使之在局部缓慢释放药物的生物材料是许多科研和临床工作者追求的目标。研究表明，多种骨修复材料可以充当药物缓释载体，如聚甲基丙烯酸甲酯、陶瓷型磷酸钙类人工骨和可吸收有机高分子材料等。磷酸钙骨水泥又称羟基磷灰石骨水泥，是1985年研制成功的自固化非陶瓷型羟基磷灰石类人工骨材料，在修复骨缺损方面具有明显的优越性，是一种较理想的新型骨骼修复材料。CPC克服了陶瓷型羟基磷灰石难
12、以修整、不易降解等缺点，具有良好的生物相容性、优良的生物活性，可降解性，自固化能力以及易塑性和骨传导能力j。以CPC为载体的药物缓释体系材料的发展趋势。材料科学技术是兼具基础性和先导性的学科。该学科的交叉性很强，从传统意义上看，它交叉了物理、化学、数学和工程等几个大的学科，近年来的发展使该学科又交叉了生物、力学、医学等一大批学科；该学科的技术性也很强，因为它交叉了冶金、化工、机械、信息、电子、激光等一大批工程技system，DDS)是一种新型的给药方式，植入生物体内骨骼后载体所负载的药物能持续、稳定、高效地缓慢释放，达到修复骨缺损和药物治疗的双重目的，从而配合全身治疗以达到良好的效果。CPC药
13、物缓释体系在骨髓炎、骨结核、骨肿瘤、骨折、骨不连和人工关节置换等领域有广阔的应用前景，有望成为骨骼系统理想的药物缓释载体。2、玻璃的应用目前在整彤外科、牙科及上须骨整形等临床方面对于骨移植物的需求正日趋增加，传统的髂峙部采骨用作骨移植物的手术操作存在着许多问题，如残留的髂峙处的人为骨折和行走时的疼痛、不适及局部触痛都是潜在的并发症，更不用说其有限的骨的可利用性。同种异体骨，人源的冻千骨必须经过加工处理以降低其抗原性。减少其传播疾病的潜能，但同时亦可能减少其骨再生所必瘦的成骨蛋白数量。异种骨、球干小牛骨都是廉价的可选择移植物，但是其处理过程的不同又决定了它的不稳定性。正如同种异体骨那样可能降低其
14、成骨能力。因而临床上强烈需要发展一种廉价的可台成的骨移植材料，以单独的或与有限的津移植共同用于机体自然的愈合过程。PerloGlas与自体骨混合用于截骨术中的植骨，手术后5个月x线片显示移植区有明显骨形成征象。通过25年的术后随访表明成骨区的密度逐渐浓聚，手术区域的临床测量选择在移植木后的6个月、1年、2年，结果表明缺陷区的范围明显缩小，在每一个手术移植的病例中，缺损都大大的减小了，并且填充有一种坚硬的、血管化的、类似于骨的组织。3、陶瓷的应用五、无机非金属行业的现存问题1、产品等级低在传统无机非金属材料中，无论是水泥、玻璃还是陶瓷的产品等级普遍偏低。例如：发达国家的水泥熟料强度一般都在70M
15、Pa以上，而我国平均强度仅为50MPa。我国高等级水泥仅占18%，大量生产的是中、低等级水泥，而很多发达国家的高等级水泥占90以上。2、资源消耗高在资源的消耗方面，水泥和陶瓷工业更为突出。由于大量的无序开采，未能充分利用有限资源，造成了极大浪费。例如：生产水泥熟料的主要原料是相对优质的石灰石，其化学成份须满足CaO含量不低于45%、MgO不高于3%等要求。我国符合水泥生产要求，可以使用的量仅约250亿吨。目前每年生产水泥消耗的优质石灰石约亿吨，因此该储量仅可生产水泥熟料约200亿吨，仅能提供约40年的水泥生产需要。3、能源消耗高在建筑材料的生产过程中，要消耗大量的能源。例如：水泥工业每年消耗标煤9106万吨，电力650亿度。我国水泥生产能耗远高于世界先进水平，以每吨熟料的综合能耗计算，世界先进水平为117Kg标煤，我国为标煤，高出达50%以上。在国外，全氧燃烧技术已经在玻璃行业中得到了较为广泛的应用，而仅有为数不多玻璃纤维生产线使用了该项技术。4、环境污染严重水泥工业每年排放温室气体CO2约亿吨、SO2万吨、NOx约206万吨；目前其他先进国家平均吨熟料的粉尘排放材料共同磨细为水泥。11、水泥的强度等级无机非金属材料的研究与应用前景系别：化学与化学工程系专业
