無機非金屬材料

1、第三節(jié) 無機非金屬材料 第一課時 硅酸鹽材料Silicate material1硅酸鹽工業(yè)的特點：(1)原料：含硅的物質(zhì)、碳酸鹽等。（2）反應(yīng)條件：高溫。(3)反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。(4)生成物：硅酸鹽。2二、玻 璃一、水 泥三、陶 瓷3水泥工業(yè) 原料 設(shè)備主要性質(zhì)反應(yīng)條件水泥 成分水泥應(yīng)用硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣 石灰石、黏土、輔助原料 水 泥 回 轉(zhuǎn) 窯高溫 水硬性 建筑粘合劑水泥砂漿 混凝土45、主要成分： 硅酸三鈣(3CaOSiO2)、 硅酸二鈣(2CaOSiO2)、 鋁酸三鈣(3CaOAl2O3)等 5水泥回轉(zhuǎn)窯63CaO + Al2O3 = 3CaOAl2O32CaO

2、 + SiO2= 2CaOSiO23CaO + SiO2 = 3CaOSiO2水泥生料煅燒成熟料的物理化學(xué)變化的過程高溫高溫高溫7玻璃工業(yè)2、原料3、反應(yīng)原理主要原料：純堿、石灰石和石英。1、組成：CaO Na2O 6SiO24、反應(yīng)設(shè)備5、幾種常見的玻璃玻璃窯8主要化學(xué)反應(yīng)：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高溫設(shè)問這兩個反應(yīng)是否違反了復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律？ 復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律僅適用于溶液，不能套用于高溫條件下的反應(yīng)。9普通玻璃有色玻璃10石英玻璃11無堿玻璃纖維無捻粗紗布(以下簡稱為方格布)，是由2000孔漏板拉制的直接無捻粗紗織造而成的增強制

3、品，主要用于手糊成型、模壓成型等玻璃鋼成型工藝，典型產(chǎn)品有船艇、汽車配件、貯罐、大型板材、家具等玻璃鋼制品。12鋼化玻璃13光學(xué)玻璃14幾種特殊玻璃(1) 石英玻璃：膨脹系數(shù)小、耐酸堿、強度大、濾光 (2) 光學(xué)玻璃：透光性能好、有折光和色散性(鉛玻璃) 用途：眼鏡片；望遠鐿用凹凸透鏡等光學(xué)儀器 (3) 有色玻璃：金屬氧化物均勻地分散到玻璃態(tài)物質(zhì)里，使玻璃呈現(xiàn)特征顏色。藍色(Co2O3)紅色 (Cu2O) 淡綠色 (FeO)PbO用途： 光導(dǎo)纖維等15(4) 鋼化玻璃：玻璃在電爐里加熱軟化，再急速冷卻得鋼化玻璃。 耐高溫、耐腐蝕、強度大、質(zhì)輕、抗震裂 ，破碎時無尖銳棱角不易傷人。用途：運動器材

4、；微波通訊器材； 16玻璃纖維 玻璃在熔化狀態(tài)下抽成絲成為玻璃纖維，玻璃纖維用合成樹脂一層層膠合壓制成一定形狀，并在加壓下加熱固化，形成玻璃鋼，強度大如鋼，比鋼輕。玻璃纖維耐腐蝕、不怕燒、不導(dǎo)電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀等。注意：有機玻璃、水玻璃都不是玻璃。玻璃鋼(5)與17幾種玻璃的特性和用途石英玻璃光學(xué)玻璃玻璃纖維普通玻璃鋼化玻璃高溫下易軟化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等膨脹系數(shù)小、耐酸堿、強度大、濾光化學(xué)儀器；高壓水銀燈、紫外燈等的燈殼；光導(dǎo)纖維、壓電晶體等透光性能好、有折光和色散性眼鏡片；凹凸透鏡等光學(xué)儀器電子、通訊、核能、航空等耐高溫、抗腐蝕、比重較小、延展小、絕緣好具有高的機械強度、良

5、好的熱穩(wěn)定性、安全性能強 門窗、幕墻、雨棚、采光頂、家具、家電、電扶梯等 18三、陶瓷(China)1、主要原料：黏土 2、傳統(tǒng)生產(chǎn)過程：混和、成型、干燥、燒結(jié)、冷卻 3、反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化 4、主要成分：硅酸鹽 5、主要特性：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等優(yōu)點。 現(xiàn)在，景德鎮(zhèn)的陶瓷工藝已經(jīng)完全電氣化了，考慮到環(huán)境保護、降低制作成本和提高成功率等方面因素，不論是仿古陶瓷、藝術(shù)瓷類，還是日用陶瓷的瓷器都在電腦的控制下用汽窯燒制而成。19、主要種類：、主要種類：土器：磚瓦紅瓦（自然冷卻，F(xiàn)e2O3含量較多）青瓦(淋水冷卻，F(xiàn)e3O4、FeO較多)陶器：江蘇宜興的紫砂壺、秦漢

6、兵馬俑瓷器：青瓷、中國宋代瓷窯 炻器：水缸、砂鍋20陶瓷工業(yè)唐三彩21宋代鈞瓷 222324新型無機非金屬材料1、新型無機非金屬材料的特征（1）耐高溫、強度高 （2）具有電學(xué)性質(zhì) （3）具有光學(xué)性質(zhì) （4）具有生物功能 252、幾種典型的新型無機非金屬材料1、結(jié)構(gòu)材料高溫結(jié)構(gòu)陶瓷2、功能材料光導(dǎo)纖維(光纖)261、結(jié)構(gòu)材料高溫結(jié)構(gòu)陶瓷(1) 氧化鋁陶瓷性 能 用 途 熔點高 坩堝、高溫爐管 硬度大 剛玉球磨機 透明、耐高溫 高壓鈉燈燈管 高溫結(jié)構(gòu)材料與金屬材料的性能比較 耐高溫、耐腐蝕、硬度大、耐磨損、不怕氧化易受腐蝕、不耐氧化、不適合高溫時使用 2728(2) 氮化硅陶瓷 氮化硅基陶瓷具有密

7、度小、高強、高硬、高韌性、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震、自潤滑、隔熱、電絕緣等一系列優(yōu)良性能。 29Si3N4基陶瓷球軸承3031 制造發(fā)動機部位的受熱面，提高柴油機的質(zhì)量，節(jié)省燃料(不用水冷卻，減少熱散失)。32(3) 氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷33氧化鋯陶瓷3435人造寶石紅寶石和藍寶石的主要成分都是Al2O3（剛玉）。紅寶石呈現(xiàn)紅色是由于其中混有少量含鉻化合物；藍寶石呈藍色則是由于其中混有少量含鈦化合物。1900年，科學(xué)家曾用氧化鋁熔融后加入少量氧化鉻的方法，制出了質(zhì)量為2g-4g的紅寶石?，F(xiàn)在，已經(jīng)能制造出大到10g的紅寶石和藍寶石。 紅寶石和藍寶石及人造寶石(4)人造寶石3637 18

8、70年，英國科學(xué)家丁達爾做了一個有趣的實驗：讓一股水流從玻璃容器的側(cè)壁細口自由流出，以一束細光束沿水平方向從開口處的正對面射入水中。丁達爾發(fā)現(xiàn)，細光束不是穿出這股水流射向空氣，而是順從地沿著水流彎彎曲曲地傳播。這是光的全反射造成的結(jié)果。2、功能材料光導(dǎo)纖維(光纖)3839(3)光導(dǎo)纖維的用途： 光纖除了可以用于退通訊外，還用于醫(yī)療、信息處理、傳能傳像、遙測遙控、照明等許多方面。 (2)光纖光纜與普通電纜比較(見下頁) (1) 是高質(zhì)量傳導(dǎo)光的玻璃纖維，信息高速公路的“基石”40光學(xué)纖維胃鏡現(xiàn)代通信用光纜用光導(dǎo)纖維做手術(shù)，不用開刀41現(xiàn)代通信用光纜42光學(xué)纖維胃鏡43用光導(dǎo)纖維做手術(shù)，不用開刀4

9、4展望21世紀(jì)，材料科學(xué)的前景是美好的：1.光電轉(zhuǎn)換材料，分解水的催化材料和儲氫材料等能源材料將實現(xiàn)高效化；2.集多種功能于一身的復(fù)合材料可使我們的生活質(zhì)量得到進一步改善（如“白色污染”將被消除）；3.高溫超導(dǎo)材料進入實用階段；4.智能材料和機敏材料將得到廣泛應(yīng)用；5、納米材料將在治療癌癥、存儲信息等領(lǐng)域大顯神通社會需要材料,材料離不開化學(xué)。45高純氧化鋁透明陶瓷管46人造金剛石鋸片47金剛石鉆頭48金剛石49氧化鋁陶瓷制品50F-117是一種單座戰(zhàn)斗轟炸機。設(shè)計目的是憑隱身性能，突破敵火力網(wǎng)，壓制敵方防空系統(tǒng)，摧毀嚴(yán)密防守的指揮所、戰(zhàn)略要地、重要工業(yè)目標(biāo)，還可執(zhí)行偵察任務(wù)，具有一定空戰(zhàn)能力。5152531光