功能材料的研究進展摘要功能材料作為現代技術的標志，引起了各國的關注，已經成為材料科學中的一個分支學科，并在不同程度上推動或加速了各種現代技術的進一步發展。本篇綜述簡單介紹了功能材料的基本性能、特點及其發展現狀。為了滿足這些現代技術對材料的需求，世界各國都非常重視功能材料的研究和開發。關鍵詞功能材料性能特點發展現狀引言功能材料的概念是美國MortonJA于1965年首先提出來的。功能材料是指具有一種或幾種特定功能的材料，如磁性材料、光學材料等，它具有優良的物理、化學和生物功能，在物件中起著“功能”的作用[1]。20世紀60年代以來，各種現代技術的興起，強烈刺激了功能材料的發展。同時，由于固體物理、固體化學、量子理論、結構化學、生物物理和生物化學等學科的飛速發展以及各種制備功能材料的新技術和現代分析測試技術在功能材料研究和生產中的實際應用，許多新功能材料不僅已經在實驗室中研制出來，而且已經批量生產和得到應用，并在不同程度上推動或加速了各種現代技術的進一步發展。因此，功能材料學科已經成為材料科學中的一個分支學科。正文一、功能高分子材料的簡介功能高分子材料一般指具有傳遞、轉換或貯存物質、能量和信息作用的高分子及其復合材料，或具體地指在原有力學性能的基礎上，還具有化學反應活性、光敏性、導電性、催化性、生物相容性、藥理性、選擇分離性、能量轉換性、磁性等功能的高分子及其復合材料。它是上世紀60年代發展起來的新興領域，是高分子材料滲透到電子、生物、能源等領域后開發涌現出的新材料。近年來，功能高分子材料的年增長率一般都在10％以上，其中高分子分離膜和生物醫用高分子的增長率高達50％所謂功能性高分子材料，一般是指具有某種特別的功能或者是能在某種特殊環境下使用的高分子材料，但這是相對于一般用途的通用高分子材料而言。這一定義只是一個概括，不一定很確切，較多的人認為所謂功能性高分子材料是指具有物質能量和信息的傳遞、轉換和貯存作用的高分子材料及其復合材料。如有光電、熱電、壓電、聲電、化學轉換等功能的一些高分子化合物?？梢钥闯?，這是一類范圍相當大、用途相當廣、品種相當多，而又是在生活、生產活動中經常遇見的一類高分子材料。功能高分子材料是高分子學科中的一個重要分支，它的重要性在于所包含的每一類高分子都具有特殊的功能[2]。二、功能材料的基本性能功能材料是以物理性能為主的工程材料的統稱,即指在電、磁、聲、光、熱等方面具有特殊性質,或在其作用下表現出特殊功能的材料。功能材料按其顯示功能的過程可分為一次功能和二次功能。一次功能是當向材料輸入的能量和從材料輸出的能量屬于同種形式時,材料起能量傳送部件作用,又稱載體材料。主要有:(1)力學功能如慣性、粘性、流動性、潤滑性、成型性、超塑性、高彈性、恒彈性、振動性和防震性;(2)聲功能如吸音性、隔音性;(3)熱功能如隔熱性、傳熱性、吸熱性和蓄熱性;(4)電功能如導電性、超導性、絕緣性和電阻;(5)磁功能如軟磁性、硬磁性、半硬磁性;(6)光功能如透光性、遮光性、反射光性、折射光性、吸收光性、偏振性、聚光性、分光性;(7)化學功能如催化作用、吸附作用、生物化學反應、酶反應、氣體吸收;(8)其它功能如電磁波特性(常與隱身相聯系)、放射性。二次功能[3]是當向材料輸入的能量和輸出的能量屬于不同形式時,材料起能量轉換部件作用,又稱高次功能,主要有:(1)光能與其它形式能量的轉換,如光化反應、光致抗蝕、光合成反應、光分解反應、化學發光、感光反應、光致伸縮、光生伏特效應、光導電效應;(2)電能與其它形式能量的轉換,如電磁效應、電阻發熱效應、熱電效應、光電效應,場致發光效應、電光效應和電化學效應;(3)磁能與其它形式能量的轉換,如熱磁效應,磁冷凍效應、光磁效應和磁性轉變;(4)機械能與其它形式能量的轉換,如壓電效應、磁致伸縮、電致伸縮、光壓效應、聲光效應、光彈性效應、機械化學效應、形狀記憶效應和熱彈性效應[3]。三、功能材料的特征功能材料是指具有優良的物理、化學和生物或其相互轉化的功能，用于非承載目的的材料。迄今為止，功能材料尚無統一的和嚴格的定義。但一結構材料相比，有以下主要特征{4}:（1）功能材料的功能對應于材料的微觀結構和微觀物體的運動，這是最本質的特征。（2）功能材料的聚集態和形態非常多樣化，除了晶態外，還有氣態、液態、液晶態、非晶態、準晶態、混合態和等離子態等。除了三維體相材料外，還有二維、一維和零維材料。除了平衡態，還有非平衡態。（3）結構材料常以材料形式為最終產品，而功能材料有相當一部分是以元件形式為最終產品，即材料元件一體化。（4）功能材料是利用現代科學技術、多學科交叉的知識密集型產物。（5）功能材料的制備技術不同于結構材料用的傳統技術，而是采用許多先進的新工藝和新技術，如急冷、超凈、超微、超純、薄膜化、集成化、微型化、密積化、智能化已經精細控制和檢測技術。目前，現代技術對物理功能材料的需求最多，因此，物理功能材料發展最快，品種多，功能新，商品化和實用率高，在已使用的功能材料中占了絕大部分。四、國內功能材料發展的現狀和差距我國非常重視功能材料的發展，在國家攻關、“863”、“973”、國家自然科學基金等計劃中，功能材料都占有很大比例。在“九五”“十五”國防計劃中還將特種功能材料列為“國防尖端”材料。這些科技行動的實施，使我國在功能材料領域取得了豐碩的成果。在“863”計劃支持下，開辟了超導材料、平板顯示材料、稀土功能材料、生物醫用材料、儲氫等新能源材料，金剛石薄膜，高性能固體推進劑材料，紅外隱身材料，材料設計與性能預測等功能材料新領域，取得了一批接近或達到國際先進水平的研究成果，在國際上占有了一席之地。鎳氫電池、鋰離子電池的主要性能指標和生產工藝技術均達到了國外的先進水平，推動了鎳氫電池的產業化；功能陶瓷材料的研究開發取得了顯著進展，以片式電子組件為目標，我國在高性能瓷料的研究上取得了突破，并在低燒瓷料和賤金屬電極上形成了自己的特色并實現了產業化，使片式電容材料及其組件進入了世界先進行列；高檔釹鐵硼產品的研究開發和產業化取得顯著進展，在某些成分配方和相關技術上取得了自主知識產權；功能材料還在“兩彈一星”、“四大裝備四顆星”等國防工程中做出了舉足輕重的貢獻[6]。目前世界各國功能材料的研究極為活躍，充滿了機遇和挑戰，新技術、新專利層出不窮。發達國家企圖通過知識產權的形式在特種功能材料領域形成技術壟斷，并試圖占領中國廣闊的市場，這種態勢已引起我國的高度重視。近年來，我國在新型稀土永磁、生物醫用、生態環境材料、催化材料與技術等領域加強了專利保護。但是，我們應該看到，我國目前功能材料的創新性研究不夠，申報的專利數，尤其是具有原創性的國際專利數與我國的地位遠不相稱。我國功能材料在系統集成方面也存在不足，有待改進和發展。結束語隨著經濟的迅速發展，人們對材料的需求日益增加。為了滿足這些現代技術對材料的需求，世界各國都非常重視功能材料的研究和開發。功能材料作為現代技術的標志，引起了各國的關注，已經成為材料科學中的一個分支學科，并在不同程度上推動或加速了各種現代技術的進一步發展。材料是現代科技和國民經濟的物質基礎。一個國家生產材料的品種、數量和質量是衡量其科技和經濟發展水平的重要標志。隨著新技術將更迅猛地發展，我們對功能材料的需求也日益迫切。因此，我們要加強對功能材料的研制和開發應用，把新成果應用于勞動生產。參考文獻[1]功能材料及其應用手冊編寫組.功能材料及其應用手冊.北京：北京機械工業出版社[2]褚幼義.材料科學與工程的特點及其當前國際學術活動的趨勢.材料導報，1992（2）：1-7[3]王安樂.功能材料的航空工業中的應用.材料工程，1993（12）：5-6，17[4]師昌緒.新型材料與材料科學.北京:科學出版社,1988.14[5]馬如璋,蔣民華,許祖雄.功能材料學概論.北京:冶金工業出版社,1999.5,27-29,58-90,103-113,120-263,323-582[6]李成功.面向21世紀的高技術新材料展望.材料導報，1992（1）：1-7河南理工大學萬方科技學院創新實驗設計與訓練報告高分子納米復合材料系別：能源系班級：材料08-1班姓名：尚建勛學號：0828200035指導老師：郭暉無機非金屬材料的研究進展及應用（黃俊學號：2009440753）摘要：起初，無機非金屬材料只包含傳統的陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料，隨著科學和技術的發展，又將半導體、先進陶瓷結構、功能陶瓷、新型功能玻璃、人工晶體等納入無機非金屬材料領域。無機非金屬材料的高硬度、低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨和優異的環保性能以及特殊的光聲、電等性能，在航空航天、兵器、艦船等國防領域得到了越來越多的應用，如陶瓷基復合材料、結構陶瓷、特種功能陶瓷、人工晶體等已成為武器裝備中不可或缺的關鍵材料。本文著重介紹了無機材料的研究進展和應用。并介紹了存在的問題以及解決方法。關鍵詞：無機非金屬材料、水泥、陶瓷、玻璃、其他材料Theresearchprogressanduseofinorganicnon-metallicmaterials(HuangJun,20029440753)(ChongqingUniversityofScienceandTechnology)Abstract：Atfirst,thetraditionalinorganicnon-metallicmaterialsonlycontainceramics,glass,cementandrefractories,asscienceandtechnology,inturnsemiconductors,advancedstructuralceramics,functionalceramics,newfunctionalglass,newfeatures,intraocularlensintotheinorganicnon-metallicmaterialsarea.Inorganicnon-metallicmaterialsofhighhardness,lowdensity,hightemperature,corrosion,wearandexcellentenvironmentalperformance,aswellasspeciallightacoustic,electricandotherproperties,inaerospace,weapons,ships,anddefensefieldshasbeenincreasingmanyapplicationssuchasceramicmatrixcomposites,structuralceramics,specialfunctionalceramics,artificialcrystalshavebecomeanindispensablekeyweaponsmaterial.Thisarticlefocusesontheprogressofinorganicmaterialsandapplications.Anddescribestheproblemsandsolutions.Keywords:Inorganicnon-metallicmaterials,ceramics,glass,cement引言：傳統無機非金屬材料，新型無機非金屬材料和無機非金屬基復合材料組成了龐大的無機非金屬材料體系。其中以硅酸鹽為基礎的陶瓷、玻璃和水泥已經形成相當規模的產業，被廣泛應用于工業、農業、國防和人們的生產生活中，成為國民經濟的支柱產業之一。新型無機非金屬材料因具有耐高溫、耐腐蝕、高強度、多功能等多種優越性能，其中一些已在各個工業部門以及近幾十年發展起來的空間技術、電子技術、激光技術、光電子技術、紅外技術發展方面發揮了重要作用。因此，無機非金屬材料的發展必將大大的促進現代科學技術的進步和人類文明程度的提高。本文將主要介紹：無機非金屬材料的分匪類，無機非金屬材料的地位（在材料中的地位、在國民經濟中的地位），無機非金屬材料的發展過程，無機非金屬材料的應用，無機非金屬材料企業的崗位設置，無機非金屬材料的發展趨勢以及無機非金屬材料發展中遇到的問題。一、二無機非金屬材料的分類和地位材料一般分為無機材料和有機材料，無機材料中除金屬以外的材料都是無機非金屬材料。最早，無機非金屬材料只包含傳統的陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料，隨著科學和技術的發展，又將半導體、先進結構陶瓷、功能陶瓷、新型功能玻璃、人工晶體、非晶態材料、碳素材料等都納入到無機非金屬材料領域中。無機非金屬材料品種繁多，新材料層出不窮，在國民經濟和國防建設中的應用極其廣泛。由于無機非金屬材料學科具有多學科交叉的時代特征，其發展蓬蓬勃勃，新的生長點不斷涌現。傳統無機非金屬材料是國家基本建設所必須的基礎材料，量大面廣，其質量提升和性能改進都將產生重大的經濟效益和社會效益，新型耐火材料就是很好的說明。而無機非金屬材料，如片式電子陶瓷元器件材料、光纖放大器材料、白光發光二極管、激光透明陶瓷、巨磁阻材料、生物醫用材料等，在形成高技術產業、改造傳統產業、節能和建立新能源、環保和節約資源等方面都對國民經濟和社會進步發揮著重要作用。無機非金屬材料的高硬度、低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨和優異的環保性能以及特殊的光生、電等性能，在航天航空、兵器、艦船等國防領域得到越來越多的應用，如陶瓷基復合材料結構陶瓷、特種功能陶瓷、人工晶體、石英玻璃等已成為武器裝備中不可或缺的關鍵材料。無機非金屬材料對國防建設發揮著越來越重要的作用。無機非金屬材料在學術上涉及多門學科，在組成上涵蓋了多類材料，在應用上遍布國民經濟、國防建設和社會需求等各個領域。所以，無機非金屬材料對國民經濟的發展、國防力量的增強和人民生活質量的提高等方面都有著重大作用。由于無機非金屬材料的學科交叉性，其發展非?；钴S，新材料層出不窮，新的學科不斷涌現，成為當今最活躍的學科領域之一。三、無機非金屬材料的發展過程3.1陶瓷的發展過程陶器的發明是人類文明的重要進程－－是人類第一次利用天然物，按照自己的意志創造出來的一種嶄新的東西。從河北省陽原縣泥河灣地區發現的舊石器時代晚期的陶片來看，在中國陶器的產生距今已有11700多年的悠久歷史。陶器是用泥巴（粘土）成型晾干后，用火燒出來的，是泥與火的結晶。我們的祖先對粘土的認識是由來已久的，早在原始社會的生活中，祖先們是處處離不開粘土，他們發現被水浸濕后的粘土有粘性和可塑性，曬干后變得堅硬起來。對于火的利用和認識歷史也是非常遠久的，大約在205萬年至70萬年前的元謀人時代，就開始用火了。先民們在漫長的原始生活中，發現曬干的泥巴被火燒之后，變得更加結實、堅硬，而且可以防水，于是陶器就隨之而產生了。陶器的發明，它揭開了人類利用自然、改造自然、與自然做斗爭的新的一頁，具有重大的歷史意義，是人類生產發展史上的一個里程碑。從目前所知的考古材料來看，陶器中的精品有舊石器時代晚期距今1萬多年的灰陶、有8000多年前的磁山文化的紅陶、有7000多年的仰韶文化的彩陶、有6000多年的大汶口的“蛋殼黑陶”、有4000多年的商代白陶、有3000多年的西周硬陶，還有秦代的兵馬俑、漢代的釉陶、唐代的唐三彩等。到了宋代，瓷器的生產迅猛發展，制陶業趨于沒落，但是有些特殊的陶器品種仍然具有獨特的魅力，如宋、遼三彩器和明、清至今的紫砂壺、琉璃、法花器及廣東石灣的陶塑等，都是別具一格，倍受贊賞。但是陶器始終是文明初級階段的低級產品，它本身存在的缺陷注定了它逐漸被歷史淘汰的命運。瓷器是中國古代的一項偉大發明，在漫長的歷史歲月中，勤勞智慧的中國先民們點土成金，寫下光輝燦爛的篇章，為人類文明作出了巨大的貢獻。亨有盛譽的中華古瓷，已成為世界各大博物館里的明珠，也將越來越廣泛地成為中國和世界各地的專家學者的研究對象，并受到廣大收藏家和愛好者的珍重。中國瓷器的發明和發展，是有著從低級到高級，從原始到成熟逐步發展的過程。早在3000多年前的商代，我國已出現了原始青瓷，再經過1000多年的發展，到東漢時期終于擺脫了原始瓷器狀態，燒制出成熟的青瓷器，這是我國陶瓷發展史上的一個重要里程碑。經過三國、兩晉、南北朝和隋代共330多年的發展，到了唐朝中國政治穩定、經濟繁榮。社會的進步促進了制瓷業的發展，如北方邢窯白瓷“類銀類雪”，南方越窯青瓷“類玉類冰”。形成“北白南青”的兩大窯系。同時唐代還燒制出雪花釉、紋胎釉和釉下彩瓷及貼花裝飾等品種。宋代是我國瓷器空前發展的時期，出現了百花齊放，百花爭艷的局面，瓷窯遍及南北各地，名窯迭出，品類繁多，除青、白兩大瓷系外，黑釉、青白釉和彩繪瓷紛紛興起。舉世聞名的汝、官、哥、定、鈞五大名窯的產品為世所珍。還有耀州窯、湖田窯、龍泉窯、建窯、吉州窯、磁州窯等產品也是風格獨特，各領風騷，呈現出欣欣向榮的好局面，是我國陶瓷發展史上的第一個高峰。元代在景德鎮設“浮梁瓷局”統理窯務，發明了瓷石加高嶺土的二元配方，燒制出大型瓷器，并成功地燒制出典型的元青花和釉里紅及樞府瓷等，尤其是元青花燒制成功，在中國陶瓷史上具有劃時代的意義。宋、金時戰亂后遺留下來的南北各地的主要瓷窯仍然繼續生產，其中龍泉窯比宋時更加擴大，其中梅子青瓷是元代龍泉窯的上乘之作。還有“金絲鐵線”的元哥瓷，應是仿宋官窯器之產物，也是曠世希珍。明代從洪武35年開始在景德鎮設立“御窯廠”，200多年來燒制出許許多多的高、精、尖產品，如永宣的青花和銅紅釉、成化的斗彩、萬歷五彩等都是希世珍品。御窯廠的存在也帶動了民窯的進一步發展。景德鎮的青花、白瓷、彩瓷、單色釉等品種，繁花似錦，五彩繽紛，成為全國的制瓷中心。還有福建的德化白瓷產品都十分精美。清朝康、雍、乾三代瓷器的發展臻于鼎盛，達到了歷史上的最高水平，是中國陶瓷發展史上的第二個高峰。景德鎮瓷業盛況空前，保持中國瓷都的地位?？滴鯐r不但恢復了明代永樂，宣德朝以來所有精品的特色，還創燒了很多新的品種，并燒制出色澤鮮明翠碩、濃淡相間，層次分明的青花。郎窯還恢復了失傳200多年的高溫銅紅釉的燒制技術，郎窯紅、缸豆紅獨步一時。還有天蘭、灑蘭、豆青、嬌黃、仿定、孔雀綠、紫金釉等都是成功之作，另外康熙時創燒的琺瑯彩瓷也聞名于世。雍正朝雖然只有13年，但制瓷工藝都到了登峰造極的地步，雍正粉彩非常精致，成為與號稱“國瓷”的青花互相比美的新品種。乾隆朝的單色釉、青花、釉里紅、琺瑯彩、粉彩等品種在繼承前新的基礎上，都有極其精致的產品和創新的品種。乾隆時期是我國制瓷業盛極而衰的轉折點，到嘉慶以后瓷藝急轉直下。尤其是道光時期的鴉片戰爭，使中國淪為半殖民地半封建社會，國力衰竭，制瓷業一落千丈，直到光緒時稍微有點回光返照，但1911年辛亥革命的爆發，清王朝壽終正寢。長達數千年的中國古陶瓷發展史，并至此落下帷幕?？v觀中國幾千年的古陶瓷發展史，它雖然是以衰退而告終，但是它給后人留下的這份珍貴而又豐富的遺產，將永遠放射出燦爛的光輝。3.2玻璃的發展過程日常玻璃最初由火山噴出的酸性巖凝固而得。約公元前3700年前，古埃及人已制出玻璃裝飾品和簡單玻璃器皿，當時只有有色玻璃，約公元前1000年前，中國制造出無色玻璃。公元12世紀，出現了商品玻璃，并開始成為工業材料。18世紀，為適應研制望遠鏡的需要，制出光學玻璃。1873年，比利時首先制出平板玻璃。1906年，美國制出平板玻璃引上機。此后，隨著玻璃生產的工業化和規模化，各種用途和各種性能的玻璃相繼問世?，F代，玻璃已成為日常生活、生產和科學技術領域的重要材料。3000多年前，一艘歐洲腓尼基人的商船，滿載著晶體礦物“天然蘇打”[2]，航行在地中海沿岸的貝魯斯河上。由于海水落潮，商船擱淺了。于是船員們紛紛登上沙灘。有的船員還抬來大鍋，搬來木柴，并用幾塊“天然蘇打”作為大鍋的支架，在沙灘上做起飯來。船員們吃完飯，潮水開始上漲了。他們正準備收拾一下登船繼續航行時，突然有人高喊：“大家快來看啊，鍋下面的沙地上有一些晶瑩明亮、閃閃發光的東西！”當船員們把這些閃爍光芒的東西，帶到船上仔細研究起來。他們發現，這些亮晶晶的東西上粘有一些石英砂和融化的天然蘇打。原來，這些閃光的東西，是他們做飯時用來做鍋的支架的天然蘇打，在火焰的作用下，與沙灘上的石英砂發生化學反應而產生的晶體，這就是最早的玻璃。后來腓尼基人把石英砂和天然蘇打和在一起，然后用一種特制的爐子熔化，制成玻璃球，使腓尼基人發了一筆大財。經過幾千年漫長的歲月，人們已經由不透明玻璃制得了透明玻璃，它的用途也不僅僅是作為裝飾品，現在玻璃器皿已經成為生活中的一個重要組成。到了十八世紀，產業革命的開始和路布蘭制堿法的出現，為玻璃工業的發展帶來了劃時代的大變革。特別是十九世紀末至本世紀初，由于發生爐和蓄熱式池窯的應用，玻璃熔制成型工藝設備的日益更新，使得玻璃制造業由幾千年沿用不變的手工作業逐漸變成機械化生產。近幾十年來，玻璃在人類社會的各個方面得到了廣泛的應用，其生產技術也獲得了極其迅速的發展。

我國近代的玻璃生產工業開始于19世紀末期，起初是生產玻璃瓶罐和玻璃器皿；之后，就開始生產玻璃燈泡、玻璃儀器、窗玻璃和玻璃保溫瓶等。新中國成立以后，玻璃工業得到了的發展，不僅年產值逐年遞增，技術也在不斷更新，玻璃加工的核心技術正在逐步完善。

作為玻璃主要產品之一的瓶罐玻璃生產技術亦達到相當高的水平，目前絕大多數都是用機械化、自動化方法生產。其中先進的已發展到對原料精加工，利用微機輔助設計玻璃成分和控制配合料，選用優質耐火材料，采用攪拌、電助熔、窯體保溫和微機控制新技術；制瓶機中，行列式已發展到八組雙滴、十組三滴、十二組四滴等；檢驗包裝已實現自動化。3.3水泥的發展過程cement一詞由拉丁文caementum發展而來，是碎石及片石的意思。水泥的歷史最早可追溯到古羅馬人在建筑中使用的石灰與火山灰的混合物，這種混合物與現代的石灰火山灰水泥很相似。用它膠結碎石制成的混凝土，硬化后不但強度較高，而且還能抵抗淡水或含鹽水的侵蝕。長期以來，它作為一種重要的膠凝材料，廣泛應用于建筑工程。1756年，英國工程師J.斯米頓在研究某些石灰在水中硬化的特性時發現：要獲得水硬性石灰，必須采用含有粘土的石灰石來燒制；用于水下建筑的砌筑砂漿，最理想的成分是由水硬性石灰和火山灰配成。這個重要的發現為近代水泥的研制和發展奠定了理論基礎。1796年，英國人J.帕克用泥灰巖燒制出了一種水泥，外觀呈棕色，很像古羅馬時代的石灰和火山灰混合物，命名為羅馬水泥。因為它是采用天然泥灰巖作原料，不經配料直接燒制而成的，故又名天然水泥。具有良好的水硬性和快凝特性，特別適用于與水接觸的工程。1813年，法國的土木技師畢加發現了石灰和粘土按三比一混合制成的水泥性能最好。1824年，英國建筑工人J.阿斯普丁取得了波特蘭水泥的專利權。他用石灰石和粘土為原料，按一定比例配合后，在類似于燒石灰的立窯內煅燒成熟料，再經磨細制成水泥。因水泥硬化后的顏色與英格蘭島上波特蘭地方用于建筑的石頭相似，被命名為波特蘭水泥。它具有優良的建筑性能，在水泥史上具有劃時代意義。1907年，法國比埃利用鋁礦石的代替粘土，混合燒制成了水泥。由于這種水泥含有大量的氧化鋁，所以叫做“礬土水泥”。1871年，日本開始建造水泥廠。1877年，英國的克蘭普頓發明了，并于1885年經蘭薩姆改革成更好的回轉爐。1889年，中國河北唐山開平煤礦附近，設立了用立窯生產的唐山“細綿土”廠。1906年在該廠的基礎上建立了啟新公司，年產水泥4萬噸。1893年，日本遠藤秀行和內海三貞二人發明了不怕海水的硅酸鹽水泥。20世紀，人們在不斷改進波特蘭水泥性能的同時，研制成功了一批適用于特殊建筑工程的水泥，如高鋁水泥，特種水泥等。全世界的水泥品種已發展到100多種，2007年水泥年產量約20億噸。中國在1952年制訂了第一個全國統一標準，確定水泥生產以多品種多標號為原則，并將波特蘭水泥按其所含的主要礦物組成改稱為矽酸鹽水泥，后又改稱為硅酸鹽水泥至今。2007年中國水泥年產量約11億噸。3.4耐火材料的發展過程中國在4000多年前就使用雜質少的粘土，燒成陶器，并已能鑄造青銅器。東漢時期（公元25～220）已用粘土質耐火材料做燒瓷器的窯材和匣缽。20世紀初，耐火材料向高純、高致密和超高溫制品方向發展，同時發展了完全不需燒成、能耗小的不定形耐火材料和高耐火纖維。3．4耐火材料的發展過程中國在4000多年前就使用雜質少的粘土，燒成陶器，并已能鑄造青銅器。東漢時期（公元25～220）已用粘土質耐火材料做燒瓷器的窯材和匣缽。20世紀初，耐火材料向高純、高致密和超高溫制品方向發展，同時發展了完全不需燒成、能耗小的不定形耐火材料和高耐火纖維（用于160耐火材料0℃以上的工業窯爐）。前者如氧化鋁質耐火混凝土，常用于大型化工廠合成氨生產裝置的二段轉化爐內壁,效果良好。50年代以來,原子能技術、空間技術、新能源開發技術等的迅速發展，要求使用耐高溫、抗腐蝕、耐熱震、耐沖刷等具有綜合優良性能的特種耐火材料，例如熔點高四．無機非金屬材料的應用4.1水泥的應用4.1.1水泥在醫藥上的應用

在修復骨缺損的同時，保持局部組織中有效的藥物濃度是確保組織正常修復的必要條件。因此，尋找一種既可填充骨缺損又能將藥物載入其中，使之在局部緩慢釋放藥物的生物材料是許多科研和臨床工作者追求的目標。研究表明，多種骨修復材料可以充當藥物緩釋載體，如聚甲基丙烯酸甲酯、陶瓷型磷酸鈣類人工骨和可吸收有機高分子材料等。磷酸鈣骨水泥(calciumphosphatecement,CPC)~又稱羥基磷灰石骨水泥，是1985年研制成功的自固化非陶瓷型羥基磷灰石類人工骨材料，在修復骨缺損方面具有明顯的優越性，是一種較理想的新型骨骼修復材料。CPC克服了陶瓷型羥基磷灰石難以修整、不易降解等缺點，具有良好的生物相容性、優良的生物活性，可降解性，自固化能力以及易塑性和骨傳導能力j。以CPC為載體的藥物緩釋體系(drugdelivery材料的發展趨勢材料科學技術是兼具基礎性和先導性的學科。該學科的交叉性很強，從傳統意義上看，它交叉了物理、化學、數學和工程等幾個大的學科，近年來的發展使該學科又交叉了生物、力學、醫學等一大批學科；該學科的技術性也很強，因為它交叉了冶金、化工、機械、信息、電子、激光等一大批工程技system，DDS)是一種新型的給藥方式，植入生物體內骨骼后載體所負載的藥物能持續、穩定、高效地緩慢釋放，達到修復骨缺損和藥物治療的雙重目的，從而配合全身治療以達到良好的效果。CPC藥物緩釋體系在骨髓炎、骨結核、骨腫瘤、骨折、骨不連和人工關節置換等領域有廣闊的應用前景，有望成為骨骼系統理想的藥物緩釋載體。（磷酸鈣骨水泥藥物緩釋體系的研究應用）4.2玻璃的應用4.2.1目前．在整彤外科、牙科及上須骨整形等臨床方面．對于骨移植物的需求正日趨增加，傳統的髂峙部采骨用作骨移植物的手術操作存在著許多問題，如殘留的髂峙處的人為骨折和行走時的疼痛、不適及局部觸痛都是潛在的并發癥，更不用說其有限的骨的可利用性。同種異體骨，人源的凍千骨必須經過加工處理以降低其抗原性。減少其傳播疾病的潛能，但同時亦可能減少其骨再生所必瘦的成骨蛋白數量。異種骨、球干小牛骨都是廉價的可選擇移植物，但是其處理過程的不同又決定了它的不穩定性。正如同種異體骨那樣可能降低其成骨能力。因而臨床上強烈需要發展一種廉價的可臺成的骨移植材料，以單獨的或與有限的津移植共同用于機體自然的愈合過程。PerloGlas與自體骨混合用于截骨術中的植骨，手術后5個月x線片顯示移植區有明顯骨形成征象。通過25年的術后隨訪表明成骨區的密度逐漸濃聚，手術區域的臨床測量選擇在移植木后的6個月、1年、2年，結果表明缺陷區的范圍明顯縮小，在每一個手術移植的病例中，缺損都大大的減小了，并且填充有一種堅硬的、血管化的、類似于骨的組織（生物玻璃的研究進展和臨床應用）4.2.2納米抗菌玻璃的應用現狀目前，許多研發人員正在努力研究改善載銀抗菌劑及其制品的變色問題。例如日木住友公司的研究人員在Ag：O—NazO—BzO一SiO：抗菌玻璃中用Ag3PO4代替，使銀離子穩定下來，以改善其著色程度等等。納米抗菌劑分兩類，一類是本身是有抗菌活性的金屬納米氧化物，以TiO2：、ZnO為代表，它們在紫外線照射下，在水和空氣中產生活性氧，具有很強的化學活性，能與多種有機物發生反應，從而把大多數病菌和病毒殺死。因而可將它們應用于制作抗菌纖維、抗菌玻璃、抗菌陶瓷、抗菌建筑材料等。將抗菌劑添加到基體材料中，便可制得抗菌材料。近年來，抗菌劑廣泛應用于纖維、塑料、建材、涂料、醫藥、化妝品等領域，其中應用最多的是纖維和塑料。我國抗菌材料的起源可以追溯到古代人們用銀或銅制作的容器貯水，以抑制水的變質腐爛。到了17世紀，人們才將抗菌劑用于醫藥方面。第二次世界大戰的使用。20世紀60年代以后，抗菌纖維開始出現，其中所用的抗菌劑是具有強抗菌性的化學物質，如有機錫、氯化酚等，到20世紀80年代中后期以來，出于安全性的考慮，多使用季銨鹽類有機硅烷偶聯劑處理纖維，以達到抗菌的目的?？咕芰铣霈F在20世紀80年代初，日本在這方面發展較快。到20世紀90年代后，日本的抗菌塑料幾乎覆蓋PP、ABS等所有主要塑料品種。同時以無機化合物為載體的銀系抗菌材料也開始廣泛應用于制備抗菌陶瓷、涂料、塑料、紡織品、鋼鐵和日用品等領域。如果把目前日本抗菌材料的使用量看作100，我國的相應數值僅為0．5。由此可以看到抗菌材料在我國的發展空間是非常大的闡。隨著人們的不斷努力，特別是具有創新思維的抗菌材料的制備方法的引入，如有機一無機復合材料，納米技術等，抗菌技術在國內將會得到不斷的進步與提高。利用納米氧化鋅的體積效應，表面效應和高離散性，在低溫低壓下，納米氧化鋅可不經磨碎直接使用，使陶瓷制品的燒結溫度降400～600℃，燒成品外觀光亮、質地致密。另外，納米氧化鋅的陶瓷具有抗菌除臭和分解有機物的自潔作用，大大提高了產品質量。添加納米氧化鋅的玻璃可抗紫外線、耐磨、抗菌和除臭，可用作汽車玻璃和建筑玻璃。研制開發納米級的TiO2光觸媒等抗菌材料將是提高光催化反應的光量子產率，有效地減少光生電子和光生空穴的復合，使更多的電子和空穴參與氧化一還原反應的主要方法；同時由于比表面積的增大，巨大的表面有將反應物吸附在表面上，也有利于反應的進行，從而提高了光催化材料的活性，使抗菌性能大大改善。為有效克服TiO2：類光催化材料在紫外光條件下才能具有較好抗菌及凈化空氣功能的不足，實現室內條件下光催化抗菌和空氣凈化的研究目標。文獻系統研究了我國富產的稀土元素鈰對納米TiO2：晶體結構、顯微結構、表面電子結構、紫外吸收光譜以及產生羥基自由基(0H)性能的影響。制備的稀土／納米TiO2光催化抗菌凈化功能材料，在室內光條件下就具有優良的抗菌和空氣凈化性能。4.3陶瓷的應用五、無機非金屬材料企業的工作崗位設置5.1水泥公司的工作崗位設置類、、、、、、、、、、、、、、、。類、、、、、、、、、、、、、。、、、、、、、、、、、、、、。、、、、、、、、、、、、、、督導、。、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、。5.2玻璃公司工作崗位設置電氣工程師、鍍膜工藝師、設計師、生產部經理、美工、切割主操、包裝發貨主操、包裝發貨主操。5.3陶瓷公司工作崗位設置5.4耐火材料公司部門設置董事會，總經理，生產質量副總經理，技術副總經理，經營副總經理，耐火磚分公司，燒注料分公司，研發中心，項目部，技術研發中心，耐火材料分中心，財務部，市場部，質檢部，金加工車間，冷作車間，裝配車間。六無機非金屬的發展趨勢材料科學技術是兼具基礎性和先導性的學科。該學科的交叉性很強，從傳統意義上看，它交叉了物理、化學、數學和工程等幾個大的學科，近年來的發展使它交叉了生物、力學、醫學等一大批學科；該學科的技術性也很強，因為它交叉了冶金、化工、機械、信息、電子、激光等一大批工程技術學科。材料科學技術的學科內涵極為豐富，它包括了所有的材料種類，跨接了眾多的學科領域，涉及了材料從微觀到介觀（包括納米）、宏觀等不同范圍內各方面的行為，覆蓋了從基礎科學到工程技術的相關內容。所以，材料科學技術是一門多學科交叉的前沿綜合性學科，它既是一門涉及以探索材料科學技術自身規律為目標的基礎學科，又是一門與工程技術密切相關的應用學科?？傮w看來，當代材料科學技術的主要發展趨勢可以歸納為以下8個方面：材料科學技術更加多學科的交叉與綜合。在物質科學技術的大學科背景下，通過多學科的交叉與融合，不斷開拓創新，綜合利用現代科學技術的最新成就，發展新的材料科學技術。材料的合成及制備技術已經并將進一步得到人們的高度重視。以原子、分子為起始物質進行材料合成，并在微觀尺度上控制其成分和結構，以成為現代先進材料合成制備技術的重要發展方向。環境協調和低成本的合成制備技術受到人們重視，在某些領域，材料合成制備已與器件設計和制造實現一體化，相關新技術、新裝備不斷涌現。材料表征和評價科學技術是新材料發展的重要基礎。對材料性能及其成分和結構的理解是現代材料科學技術的重要研究內容，對材料性能的各種測試和對材料結構與組織從宏觀到微觀不同層次的表征是材料科學技術的重要組成部分，對材料的壽命周期評估與預測受到重視，與材料表征和評價相關的新的方法、技術和裝備層出不窮。材料設計與性能預測科學技術發展迅速。在微觀、介觀和宏觀等不同層次上，在分子、原子、電子等不同層面，按預定性能設計和制備新材料日趨成熟；以“按需設計材料”為目標的多尺度跨層次材料設計受到重視；材料微結構的協同設計與制造受到關注。納米材料科學技術的發展特別引人關注。納米材料科學技術是當前以及未來一段時期內納米科學技術的研究重點之一，在未來5~10年還會有重大的發展，并有可能導致經濟、科技甚至生活方式的重要變化。新材料向高性能低成本和復合化、集成化、低維化、智能化方向發展。一大批的、影響深遠的新材料相繼涌現，對社會發展和人們生活水平的提高發揮重要作用。重視新材料發展與基礎材料及傳統材料的改進、更新與提高之間的相互促進。新材料的發展帶動和促進了基礎材料和傳統材料的改進與更新，新材料技術促進了新產業的發展，也對傳統產業的改造和升級發揮著越來越重要的作用。材料及其制品與生態環境及生態資源的協調性及與人類社會可持續發展的關系備受重視。材料科學科技術與環境學技術等學科的發展更加緊密，發展資源節約型、能源節約型、可持續發展的材料科學技術已在世界范圍內引起高度重視。七．無機非金屬材料發展中所遇到的問題（一）傳統無機非金屬材料我國無機非金屬材料工業的發展中存在很多問題，特別是傳統的無機非金屬材料與國外先進水平有非常大的差距，主要有：(1)產品等級低在傳統無機非金屬材料中，無論是水泥、玻璃還是陶瓷的產品等級普遍偏低。例如：發達國家的水泥熟料強度一般都在70MPa以上，而我國平均強度僅為50MPa。我國高等級水泥（ISO≥42.5）僅占18%，大量生產的是中、低等級水泥（ISO≤32.5），而很多發達國家的高等級水泥占90％以上。(2)資源消耗高在資源的消耗方面，水泥和陶瓷工業更為突出。由于大量的無序開采，未能充分利用有限資源，造成了極大浪費。例如：生產水泥熟料的主要原料是相對優質的石灰石，其化學成份須滿足CaO含量不低于45%、MgO不高于3%等要求。我國符合水泥生產要求，可以使用的量僅約250億噸。目前每年生產水泥消耗的優質石灰石約5.5億噸，因此該儲量僅可生產水泥熟料約200億噸，僅能提供約40年的水泥生產需要。(3)能源消耗高在建筑材料的生產過程中，要消耗大量的能源。例如：水泥工業每年消耗標煤9106萬噸，電力650億度。我國水泥生產能耗遠高于世界先進水平，以每噸熟料的綜合能耗計算，世界先進水平為117Kg標煤，我國為173.5Kg標煤，高出達50%以上。在國外，全氧燃燒技術已經在玻璃行業中得到了較為廣泛的應用，而僅有為數不多玻璃纖維生產線使用了該項技術。(4)環境污染嚴重水泥工業每年排放溫室氣體CO2約5.55億噸、SO268.6萬噸、NOx約206萬噸；目前其他先進國家平均噸熟料的粉塵排放<1Kg，而我國高達13Kg，全國水泥生產年排放的粉塵竟高達1000萬噸以上。(5)單線生產規模小，落后工藝大量存在以懸浮預熱和預分解技術為核心技術的“新型干法”工藝，是目前世界水泥工業普遍采用的最先進的現代化水泥生產技術。日本有96%、意大利96.5%、韓國100%、泰國90%的水泥產量采用這種新型干法生產線，而我國僅為15％。我國水泥制造業處于先進工藝與落后工藝并存的復雜狀態。在玻璃行業，我國浮法玻璃生產線的平均生產規模為450噸/天，而西方國家的法玻璃生產線的平均生產規模為550噸/天。而且在玻璃產品的品質上與國外相比有非常的差距。（二）無機非金屬新材料雖然我國無機非金屬新材料取得了很多成就，但由于我國無機非金屬材料研制、開發至產業的形成起步較晚，底子薄，投入強度小等原因，使之與發達國家相比，仍有較大差距(1)基礎研究和關鍵技術落后我國的無機非金屬新材料是從試制起步的，發展過程也主要是隨從于型號的需要進行。由于時間、人力的限制，加之我國長期以來對基礎研究重視不夠，投入較少，無機非金屬材料的系統的基礎非常薄弱。(2)材料性能低、品種少、批生產質量不穩定雖然我國已基本上建立了無機非金屬材料的研究、開發與部分產品的生產體系，但材料的品種尚不齊全，一些重要工程的關鍵配套材料還須進口。性能低、質量差的問題仍然存在，而且在進行批量生產時質量不穩定、成品率低、效益差的問題嚴重，必須下大力氣解決。例