一、材料的分類二、硅酸鹽材料三、傳統與新型的無機非金屬材料比較四、新型無機非金屬材料無機非金屬材料什么是材料？材料是人類賴以生存和發展的物質基礎，是人類進步的一個重要里程碑。（制的第一種材料：陶）材料是具有一定配比的若干相互作用的元素組成、具有一定結構層次和確定性能，并能用于制造物品、器件、構件、機器或其他產品的物質。材料是物質，但不表示所有物質都可以稱為材料。如燃料和化學原料、工業化學品、食物和藥物，一般都不算是材料。材料無機非金屬材料金屬材料高分子材料傳統無機非金屬材料新型無機非金屬材料——硅酸鹽材料——半導體材料、超硬耐高溫材料、發光材料等——金屬、合金——塑料、合成橡膠、合成纖維一、

材料的分類

按照物質屬性按照使用性能劃分結構材料——主要用于產品或工程的結構部件，著重于材料強度、韌性等力學性質的材料；功能材料——利用材料所具有的電、磁、光、聲、熱等特性和效應以實現某種功能的材料。生活中的無機非金屬材料⑴玻璃、水泥、陶瓷⑷金剛石鉆頭⑶手表上軸承(人造紅寶石)⑵石英鐘表⑹煤氣爐中的電子打火⑸彩電（熒光材料）⑺海底電纜（光導纖維）⑻電腦的CPU（單晶硅）⑼隱形飛機（特殊光學材料）(壓電陶瓷)AlO

23石英手表金剛石鉆頭壓電陶瓷現代通信用光纜玻璃、陶瓷和水泥二、傳統無機非金屬材料以含硅物質為原料加熱制成以含硅物質為原料，經加熱制成硅酸鹽產品的工業。如：水泥、玻璃、陶瓷等產品的工業。1、工業原料除二氧化硅、硅酸鹽外還可加其它輔助成分2、原料與產品雖都為含硅物質，但主要成分并不相同3、將硅酸鹽工業的原料變為硅酸鹽產品的條件是：高溫加熱理解

硅酸鹽材料2.1.1

水泥原料粘土和石灰石＋適量的石膏設備水泥回轉窯反應原理復雜的物理、化學變化主要成分硅酸三鈣(3CaO?SiO2)

硅酸二鈣(2CaO?SiO2)

鋁酸三鈣(3CaO?Al2O3)等生產過程生料研磨，高溫煅燒得熟料，再加石膏研成粉末得普通硅酸鹽水泥主要性質水硬性輔助原料：石膏—作用是調節水泥硬化速度2.1.1

水泥資料1、水硬性就是細粉狀水泥遇水后變為堅硬、塊狀固體的性質。其變化稱為水泥硬化。3、水泥的成分除硅酸鹽、鋁酸鹽外，還含有少量的碳酸鹽。2、水泥硬化的過程伴隨著復雜的物理、化學變化。思考：1水泥在儲存、運輸過程中應注意什么？防水防潮防酸現在全世界年產水泥總數已超過6億噸。一種新型水泥------雙快水泥（快凝、快硬）問世，它澆注一天后的硬度，相當于普通水泥澆注7∽28天后的硬度。B2下列變化過程一定不含化學變化的是（）A、石灰沙漿固化B、二氧化硅熔化C、結晶碳酸鈉風化D、水泥沙漿固化2.1.1

水泥名稱混凝土鋼筋混凝土水泥砂漿原料用途水泥、砂子、碎石建造橋梁、廠房建造高樓大廈等高大建筑等水泥、砂子、水建筑用粘合劑水泥、砂子、碎石、鋼筋2.1.1

水泥01234561949197919851998我國水泥年產量產量/億噸時間/年0.00660.65421.465.36中國水泥工業明天更美好

我國水泥工業已經歷了100多年的歷史。舊中國的水泥工業在漫長的20世紀前50年內，步履維艱，發展緩慢，只有在新中國誕生以后，水泥工業才走上了健康發展之路。

建國后50年，水泥工業發生了翻天覆地的變化，尤其是1979年改革開放以來，隨著國民經濟發展和人民生活水平的不斷提高，水泥工業得到迅速發展，產量和質量都有了很大提高。1949~1998年我國水泥產量示意圖2.2.1

玻璃原

料純堿、石灰石和石英（過量）主要設備玻璃熔爐生產過程原料粉碎，玻璃熔爐中強熱，成型冷卻反應原理復雜的物理、化學變化，主要反應主要成分Na2SiO3、CaSiO3、SiO2（Na2O?CaO?6SiO2）主要性能玻璃態物質，沒有固定的熔點，在一定溫度范圍內逐漸軟化。Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑高溫

CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑高溫[設問]這兩個反應是否違反反應規律？復分解反應規律僅適用于溶液，不能套用于高溫條件下的反應。玻璃態物質定義特性實例

沒有一定的熔點而在某一溫度范圍內逐漸軟化的物質。(介于晶體與非晶體之間)

沒有固定的熔點。玻璃玻璃不是晶體也不是純凈物玻璃的重要性質：（1）玻璃在常溫下雖呈固態，但不是晶體，稱為玻璃態物質；（2）玻璃是混合物，沒有固定的熔沸點，受熱只能慢慢熔化。2.2.1玻璃思考：玻璃為什么會被人工吹制成各種形狀？普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2熔合在一起形成的物質，主要成分是SiO2。玻璃不是晶體，而是玻璃態物質，這類物質沒有固定的熔點，而是在某個溫度范圍內逐漸軟化，在軟化狀態時，可被吹制成任何形狀的制品。2.2.2

玻璃的種類（１）普通玻璃：（２）有色玻璃：（３）石英玻璃：（４）光學玻璃：（５）玻璃纖維：（６）鋼化玻璃：注意：有機玻璃、水玻璃不是玻璃。因混有鐵的化合物顯淺綠色幾

種

常

見

玻

璃

簡

介普通玻璃藍玻璃紅玻璃化學儀器玻璃如試管等光學儀器玻璃如放大鏡鋼化玻璃光纖玻璃光導纖維：1964年8月華裔科學家高錕首先提出用玻璃纖維代替金屬導線，被譽為“纖維光學之父”。比頭發絲還細的一對光導纖維上同時傳送3萬門電話且中繼距離長達20——50Km，保密性能好。

在原料里加入某些金屬氧化物均勻地分散到玻璃態物質里，使玻璃呈現出特征顏色。

把普通玻璃放在電爐里加熱，使它軟化，然后急速冷卻，得到鋼化玻璃。其機械強度比普通玻璃大4——6倍，不易破碎。2.2.2

玻璃的種類種類石英玻璃光學玻璃化學儀器玻璃玻璃纖維鋼化玻璃有色玻璃（紅色）

有色玻璃（藍色）

成分

全為SiO2

含PbO

玻璃制成的無機纖維,與普通玻璃成分相同含Co2O3

含Cu2O

含Na2B4O7·10H2O2.2.2

幾種玻璃的成分普通玻璃：在再高溫下易軟化，常用來制作窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等2.2.2

玻璃的種類有色玻璃：機場出口處的藍色玻璃隔離墻

紅色玻璃產品2.2.2

玻璃的種類種類特性用途石英玻璃膨脹系數小，耐酸堿，強度大，濾光化學儀器，高壓水銀燈，紫外燈，光導纖維，壓電晶體等光學玻璃透光性能好，有折光和色散性眼鏡片，照相機，顯微鏡，望遠鏡用凸凹透鏡等光學儀器玻璃纖維耐腐蝕，不怕燒，不導電，不吸水，隔熱，吸聲，防蛀蟲太空飛行員的衣服，玻璃鋼等鋼化玻璃耐高溫，耐腐蝕，強度大，質輕，抗震裂運動器材，微波通訊器材，汽車，火車窗玻璃等2.2.2

玻璃的種類

鋼化玻璃由普通玻璃經高溫處理而成。它使普通玻璃的抗彎強度提高了3-5倍，有很好的抗沖擊性能。鋼化玻璃破碎后呈顆粒狀，能夠避免人體造成傷害。鋼化玻璃是一種十分安全的玻璃制品，廣泛應用于建筑、自動扶梯、安全防護、室內隔體、汽車、輪船、火車等方面。鋼化玻璃與普通玻璃碎片對比鋼化玻璃的用途自動扶梯2.3.1

陶瓷（china）1、主要原料：粘土2、傳統生產過程：混和、成型、干燥、燒結、冷卻3、反應原理：復雜的物理、化學變化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、易成型等優點。粘土的主要成分是硅酸鹽。花崗巖石里的正長石(KAlSi3O8)長時間在二氧化碳和水的作用下，分解而生成粘土等物質。粘土的成分很多，成分也很復雜（主要是高嶺石Al2O3?2SiO2?2H2O)，它是土壤里礦物質的主要部分。常見的有高嶺土和一般的粘土，前者含雜質較少，后者含雜質較多。高嶺土可用來制陶瓷，一般的粘土可用來制磚。2.3.2

我國的陶瓷制陶技術可以說是最古老的技術恩格斯把陶器的出現作為新石器時代的開如的標志陶器：我國是世界是最早生產陶器的國家，陜西出土的秦始皇兵馬傭被稱為“世界奇觀”，它們是在陶胎上進行彩繪而制成的彩繪陶瓷器：制瓷的要求比制陶高，需要純凈的粘土作為原料，烘制溫度也相對高，因此瓷器比陶器白凈，質地致密陶都：江蘇宜興瓷器是中華文明有象征：

中國-CHINA,瓷器-china瓷都：江西景德鎮土器：磚瓦紅瓦（自然冷卻，Fe2O3含量較多）青瓦(淋水冷卻，Fe3O4、FeO較多)陶器：彩陶江蘇宜興的紫砂壺、秦漢兵馬俑瓷器：茶具炻器：水缸、砂鍋瓷雕收藏珍品注：①彩釉②搪瓷不屬于陶瓷2.3.2

主要種類秦始皇兵馬傭2.3.2我國的陶瓷彩陶碗彩陶雙耳壺紅陶繩紋碗鏤孔陶器陶寶足鬲陶器2.3.2

我國的陶瓷瓷器景德鎮四大名瓷景德鎮瓷器造型優美，品種繁多，裝飾豐富，風格獨特。瓷質“潔如玉、明如鏡、薄如紙，聲如磐”，景德鎮陶瓷藝術是中國文化寶庫中的重要財富。青花，玲瓏、粉彩、顏色釉，合稱景德鎮四大傳統名瓷，薄胎瓷人稱神奇珍品，雕塑瓷為我國傳統工藝美術品。薄胎瓷，薄如蟬翼，輕如綢紗，是一種輕巧秀麗，薄如蛋殼的細白瓷。古人吟誦薄胎瓷曰：“只恐風吹去，還愁日炙消”。薄胎瓷的制作要求極高，特別是修坯，最艱難也最要緊，全靠工人師傅純熟的技巧，經過百余次的反復，將二、三毫米厚的粗坯修到蛋殼那么薄，在關鍵時刻、少一刀嫌厚，多一刀則坯破功敗，稍不留神，一個喘息便會導致前功盡棄。這樣的泥坯還須經受攝氏一千三百多度的高溫焙燒的考驗，不裂碎，不變形，其珍貴和難得就可想而知了。所以人們稱薄胎瓷為神奇珍品。薄胎瓷硅酸鹽工業的特點：(1)原料：含硅的物質、碳酸鹽等。(2)反應條件：高溫。(3)反應原理：復雜的物理、化學變化。(4)生成物：硅酸鹽。思考題對照三種硅酸鹽工業，總結硅酸鹽工業的共同特點？三、傳統與新型無機非金屬材料的比較1．傳統的硅酸鹽材料有什么優、缺點？

缺點：質脆、經不起熱沖擊。

2．新型無機非金屬材料有哪些特性？

優點：抗腐蝕、耐高溫；③具有電學特性。②具有光學特性。①承受高溫，強度高。④具有生物功能。

4.1.2

氧化鋁陶瓷（人造剛玉）氧化鋁陶瓷主要特性和主要用途主要特性主要用途高熔點高硬度可制成透明陶瓷無毒、不溶于水，強度高；對人體有較好的適應性

高級耐火材料剛玉球磨機人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造關節等高壓鈉燈的燈管透明、耐高溫高壓鈉燈燈管

高壓鈉燈該燈燈內溫度高達1400℃4.1.2氧化鋁陶瓷4.1.2

氧化鋁陶瓷人造心瓣膜人造骨人造牙人造髖關節高溫爐管4.1.3

氮化硅陶瓷主要特性

主要用途氮化硅陶瓷主要特性和主要用途①超硬度，耐磨損；②抗腐蝕，高溫時也抗氧化；③抗冷熱沖擊而不碎裂；④耐高溫且不易傳熱；⑤本身具有潤滑性制造軸承、汽輪機葉片、機械密封環、永久性模具等機械構件。用于制造柴油機中發動機部件的受熱面等氮化硅陶瓷發動機4.1.3氮化硅陶瓷沙漠車4.1.3氮化硅陶瓷步兵戰車用絕熱陶瓷發動機可使其不易被紅外探測器發現和被紅外制導武器所摧毀，提高了生存率陶瓷柴油機航天飛機的機頭溫度>2760°C，通常采用SiC、Si3N4復合材料航空飛機各部分耐溫圖

碳化硅SiC,俗稱金剛砂。熔點高(2450℃),硬度大(9.2),是重要的工業磨料。如其中摻入某些雜質,會使之出現半導體,作為高溫半導體,用于電熱元件。作為高溫結構陶瓷,日益受到人們的重視。它最適宜的應用領域是高溫、耐磨和耐蝕的環境,現已用作火箭噴嘴,熱電偶保護管,熱交換器和耐磨、耐蝕的零件。碳化硅制成的渦輪葉片

碳化硅SiCa.陶瓷的耐熱性好，可以提高發動機的工作溫度，從而使發動機效率大大提高，可比目前作為其制造材料的鎳基耐熱合金的發動機效率提高30%左右。b.工作溫度高，可使燃料充分燃燒，排出廢氣中的污染成分大大減少。這不僅降低了能源消耗，而且減少了環境污染。c.陶瓷的熱傳導性比金屬低，這使發動機的熱量不易散發，可節省能源。d.陶瓷具有較高的高溫強度和熱穩定性，這可延長發動機的使用壽命。陶瓷發動機的優點4.2.1

光導纖維

簡稱“光纖”，又稱“導光纖維”“光學纖維”，就是一種利用光的全反射作用來傳導光線的透明度極高的玻璃細絲。如果將許多根經過技術處理的光纖繞在一起，就得到我們常說的光纜。4.2.1

光導纖維主要特性主要用途光導纖維主要特性和主要用途①抗干擾性能好，不發生輻射；②通訊質量好；③質量輕、耐腐蝕用于通訊外，還用于醫療、信息處理、遙測遙控等光導纖維內窺鏡*獨特光學設計比最好的鹵素燈系統還要多輸出至少30%光強度；

*105°廣角投射可減少扭動照明器次數；

*微小型的照明器，最少干擾手術視野，真正視覺線

——光線同軸照明；

*高度聚焦的點光源提供極其明亮的深部和細節照明。

醫療光導纖維手術頭燈光纜光纖光纜

普通電纜信息量大,每根光纖理論上可同時通過10億路電話8管同軸電纜每條通話1800路原料來源廣(石英玻璃),節約有色金屬資源較少質量小,每公里27g,不怕腐蝕,鋪設方便每公里1.6t成本低,每公里1萬元左右每公里20萬元性能好,抗電磁干擾保密性強,能防竊聽,不發生電輻射光纜較普通電纜有何有哪些優點呢？

鉆石、寶石、玉石的成分是什么，它們是同一類物質嗎？

鉆石就是金剛石，其成分是碳；寶石的主要成分是Al2O3（剛玉），不同顏色的寶石是因為其中含少量不同的氧化物雜質；玉石的主要成分是硅酸鹽。所以，鉆石、寶石、玉石都是價格昂貴的“石頭”，但它們不是同一類物質。？人造金剛石人造金剛石金剛石磨盤人造紅寶石紅寶石軸承紅寶石固體激光器藍寶石4.3.1新材料發展趨勢能源材料新材料高性能、高強度結構材料復合材料金屬新材料極限材料原子分子設計材料功能材料特種陶瓷高分子材料稀土材料練習1、普通玻璃是

（混合物、純凈物）。玻璃可在一定溫度范圍內軟化，制成工藝品等。這是因為玻璃不是

，而是一種

物質，沒有固定

。2、制水泥和玻璃時都需要用的原料是（）（A）粘土（B）石英（C）石灰石（D）純堿3、下列說法正確的是（）（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，它在常溫下與

NaOH溶液不反應（C）因高溫時SiO2與Na2CO3反應放出CO2，所以

H2SiO3酸性比H2CO3強（D）CO2通入水玻璃中可得原硅酸CD混合物晶體玻璃態熔點4·下列物質不屬于硅酸鹽工業產品的是（）

A·水泥B·玻璃C·陶瓷D·水晶5·不是普通硅酸鹽水泥的主要成分是（）

A·3CaO·SiO2B、2CaO·SiO2C·3CaO·Al2O3D、MgO·SiO26·下列敘述中，最能代表水泥性質的是（）

A·水泥跟鐵的熱膨脹系數相等B·水泥跟水作用