功能各异的无机非金属材料课件课件

1、关于功能各异的无机非金属材料课件现在学习的是第一页，共28页现在学习的是第二页，共28页石器石器燧石取火燧石取火硅酸盐硅酸盐水泥、玻璃、陶瓷水泥、玻璃、陶瓷二氧化硅二氧化硅光导纤维光导纤维单晶硅单晶硅集成电路集成电路传传统统材材料料人人类类文文明明发发展展史史新新型型材材料料信信息息材材料料现在学习的是第三页，共28页 1 1普通玻璃和水泥是用什么原料，采普通玻璃和水泥是用什么原料，采用什么方法制造的用什么方法制造的? ? 2 2日常生活中使用的哪些器具是由硅日常生活中使用的哪些器具是由硅酸盐材料制成的酸盐材料制成的? ? 3 3你能列举硅酸盐材料在现代高科技你能列举硅酸盐材料在现代高科技领域

2、的应用吗领域的应用吗? ?现在学习的是第四页，共28页1 1从黏土到陶瓷从黏土到陶瓷 科学家用五个里程碑和三大技术突破科学家用五个里程碑和三大技术突破来总结中国陶瓷的整个发展过程：来总结中国陶瓷的整个发展过程：1。新石器时代早期陶器的出现；。新石器时代早期陶器的出现；2。新石器时代晚期印纹硬陶和商、周时。新石器时代晚期印纹硬陶和商、周时期原始瓷的烧制成功；期原始瓷的烧制成功；3。汉晋时期南方青釉瓷的诞生；。汉晋时期南方青釉瓷的诞生；4。隋唐时期北方白釉瓷的突破；。隋唐时期北方白釉瓷的突破；5。宋代到清代颜色釉瓷、彩绘瓷和雕塑陶瓷。宋代到清代颜色釉瓷、彩绘瓷和雕塑陶瓷的辉煌成就。的辉煌成就。现在

3、学习的是第五页，共28页传统的陶瓷工艺传统的陶瓷工艺 陶器和瓷器的坯体都是用黏土制成的，陶器和瓷器的坯体都是用黏土制成的，制作瓷器的黏土较纯净。普通陶器较为粗制作瓷器的黏土较纯净。普通陶器较为粗糙，有不同程度的渗透性。如果在坯体上糙，有不同程度的渗透性。如果在坯体上涂上彩釉，烧制后可得到表面光滑、不渗涂上彩釉，烧制后可得到表面光滑、不渗水、色彩绚丽的陶瓷器具。水、色彩绚丽的陶瓷器具。现在学习的是第六页，共28页2 2形形色色的玻璃形形色色的玻璃 采光、隔热及装饰都需要使用玻璃。色彩斑斓采光、隔热及装饰都需要使用玻璃。色彩斑斓的玻璃器皿和玻璃工艺品美化了人们的生活。的玻璃器皿和玻璃工艺品美化了人

4、们的生活。 普通玻璃的暗绿色、浅棕色是因为分别含有氧化亚铁普通玻璃的暗绿色、浅棕色是因为分别含有氧化亚铁和氧化铁等杂质。和氧化铁等杂质。主要主要原料原料主要设备主要设备主要主要成分成分玻璃窑中发生玻璃窑中发生的主要反应的主要反应纯纯 碱碱石灰石石灰石石石 英英 玻玻璃璃窑窑 Na2SiO3CaSiO3 SiO2 2CO3SiO2Na 2SiO3CO2Na高温2CO3CaSiO 2SiO3CaCO高温现在学习的是第七页，共28页资料卡资料卡玻璃的结构特点玻璃的结构特点玻璃态物质玻璃态物质 玻璃是无定形硅酸盐的混合物，属于玻璃态物质。玻璃是无定形硅酸盐的混合物，属于玻璃态物质。 玻璃态物质的粒子不

5、像晶体那样有严格的空玻璃态物质的粒子不像晶体那样有严格的空间排列，但也不完全是无规则的排列。人们把这间排列，但也不完全是无规则的排列。人们把这种结构特征称为种结构特征称为“短程有序、远程无序短程有序、远程无序”，就是，就是说从小范围看它有一定的晶型排列，从整体上看说从小范围看它有一定的晶型排列，从整体上看却无晶型的排列规律。却无晶型的排列规律。 玻璃态物质没有固定的熔点，可以在某一温度玻璃态物质没有固定的熔点，可以在某一温度范围内逐渐软化变成液态。在软化状态时，玻璃可范围内逐渐软化变成液态。在软化状态时，玻璃可吹制或轧成一定形状的制品。吹制或轧成一定形状的制品。现在学习的是第八页，共28页 对

6、普通玻璃进行处理可以改善玻璃的性对普通玻璃进行处理可以改善玻璃的性能。钢化玻璃机械强度大，抗震，不易破碎，能。钢化玻璃机械强度大，抗震，不易破碎，即使破碎也不会形成有棱角的碎片；刻花玻即使破碎也不会形成有棱角的碎片；刻花玻璃上雕刻有各种精美的花纹图案；镀膜玻璃璃上雕刻有各种精美的花纹图案；镀膜玻璃可以做镜子、玻璃幕墙等。你知道它们是经可以做镜子、玻璃幕墙等。你知道它们是经过怎样的工序加工制得的吗过怎样的工序加工制得的吗? ?现在学习的是第九页，共28页现在学习的是第十页，共28页 在玻璃中加入适量的溴化银在玻璃中加入适量的溴化银(AgBr)(AgBr)和氧化铜的微和氧化铜的微小晶粒，经过适当的

7、热处理，可以制成变色玻璃。小晶粒，经过适当的热处理，可以制成变色玻璃。当强光照射到玻璃上，溴化银分解为银和溴单质，当强光照射到玻璃上，溴化银分解为银和溴单质，分解出的银原子聚集成银的微小晶粒，使玻璃呈现分解出的银原子聚集成银的微小晶粒，使玻璃呈现暗棕色，能挡住大部分光线。暗棕色，能挡住大部分光线。 光线变暗，银和溴在氧化铜的催化作用下，重新光线变暗，银和溴在氧化铜的催化作用下，重新生成溴化银。于是玻璃的颜色自动变浅，透光性增生成溴化银。于是玻璃的颜色自动变浅，透光性增强。强。现在学习的是第十一页，共28页1。玻璃加热到一定温度后急剧冷却，。玻璃加热到一定温度后急剧冷却， 就可以得到钢化玻璃。就

8、可以得到钢化玻璃。2。氢氟酸。氢氟酸(HF)对玻璃具有腐蚀作用，可用于在对玻璃具有腐蚀作用，可用于在玻璃上雕刻各种精美图案，也可用于在玻璃仪玻璃上雕刻各种精美图案，也可用于在玻璃仪 器器(量筒、滴定管等量筒、滴定管等)上标注刻度及文字。氢氟酸与玻上标注刻度及文字。氢氟酸与玻璃发生的反应可以表示为：璃发生的反应可以表示为： SiO2+4HF=SiF4+2H2O3。在玻璃表面镀金属膜可以制得镀膜玻璃。镀膜玻。在玻璃表面镀金属膜可以制得镀膜玻璃。镀膜玻璃外形美观，还可以阻挡红外线及紫外线的穿透。在璃外形美观，还可以阻挡红外线及紫外线的穿透。在玻璃上镀银、真空镀铝是制造镀膜玻璃常用的方法。玻璃上镀银、

9、真空镀铝是制造镀膜玻璃常用的方法。现在学习的是第十二页，共28页 在一个洁净的小试管中加入在一个洁净的小试管中加入2mL22mL2AgNOAgNO3 3溶液，溶液，慢慢滴加慢慢滴加2 2氨水，边滴加边振荡试管，直到产氨水，边滴加边振荡试管，直到产生的沉淀恰好溶解为止。再向试管中滴加生的沉淀恰好溶解为止。再向试管中滴加1 12 2滴滴1010氢氧化钠溶液，随后加入氢氧化钠溶液，随后加入3 mL103 mL10葡萄糖葡萄糖溶液，用温水浴加热几分钟，观察发生的现象。溶液，用温水浴加热几分钟，观察发生的现象。423NHAgOHOHNHAgOH2OHOH)NH(AgOHNH2AgOH22323COOHC

10、HOHOHCHNH3Ag2OHOH2CHOCHOHOHCH)NH(Ag 242324223）（）（水浴加热现在学习的是第十三页，共28页4 4。玻璃加热到一定温度后急剧冷却，。玻璃加热到一定温度后急剧冷却， 就可以得到钢化玻璃。就可以得到钢化玻璃。5 5。夹层玻璃。夹层玻璃 夹层玻璃受到撞击时只会裂开，而不会粉碎。夹层玻璃夹层玻璃受到撞击时只会裂开，而不会粉碎。夹层玻璃共有三层，两层玻璃夹着厚度约为共有三层，两层玻璃夹着厚度约为0.76mm0.76mm的中间层。夹层玻璃的中间层。夹层玻璃中间层的材料通常为性能较好的聚乙烯醇丁醛（中间层的材料通常为性能较好的聚乙烯醇丁醛（PVBPVB）。当玻璃）

11、。当玻璃受到撞击而损坏时，中间的胶片便可粘着外面的玻璃，防止碎受到撞击而损坏时，中间的胶片便可粘着外面的玻璃，防止碎片四处飞散。片四处飞散。玻璃玻璃聚乙烯醇丁醛聚乙烯醇丁醛玻璃玻璃现在学习的是第十四页，共28页几种玻璃的特性和用途几种玻璃的特性和用途种类种类特性特性用途用途普通玻璃普通玻璃高温下易软化高温下易软化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯彩色玻璃彩色玻璃氧化钴（氧化钴（Co2O3) 蓝色蓝色氧化亚铜（氧化亚铜（Cu2O) 红色红色二氧化锰（二氧化锰（MnO2)紫红色紫红色氟化钙（氟化钙（CaF2)乳白色乳白色钢化玻璃钢化玻璃耐高温、耐腐蚀、强度大、质耐高温、耐腐蚀、强度大、质

12、轻、抗震裂轻、抗震裂运动器材，微波通讯器材，汽车、运动器材，微波通讯器材，汽车、火车的窗玻璃等火车的窗玻璃等玻璃纤维玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导电、不耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀吸水、隔热、吸声、防虫蛀太空飞行员的衣服、玻璃钢等太空飞行员的衣服、玻璃钢等光学玻璃光学玻璃透光性能好，有折光性和色散透光性能好，有折光性和色散性性眼镜片，照相机、显微镜、望远镜眼镜片，照相机、显微镜、望远镜等中的凹凸透镜等中的凹凸透镜石英玻璃石英玻璃膨胀系数小、耐酸碱、强度大、膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光滤光化学仪器，高压水银灯、紫外灯等化学仪器，高压水银灯、紫外灯等的灯壳，光导纤维，压电晶

13、体等的灯壳，光导纤维，压电晶体等有机玻璃有机玻璃高度透明性，机械强度高高度透明性，机械强度高 ，重，重量轻量轻 ，易于加工，易于加工 现在学习的是第十五页，共28页主要主要原料原料主要主要设备设备主要主要成分成分性性质质应应用用粘土粘土石灰石石灰石石膏石膏水水硬硬性性水水泥泥回回转转窑窑3CaO3CaOSiOSiO2 22CaO2CaOSiOSiO2 2 3CaO3CaOAlAl2 2O O3 3水泥沙浆水泥沙浆混凝土混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土 3 3硅酸盐水泥硅酸盐水泥 水泥是最常用的建水泥是最常用的建筑材料右图是筑材料右图是19491998年我国水泥产量年我国水泥产量示意图示意图现在学习的

14、是第十六页，共28页检索咨询检索咨询 水泥水泥(cement)(cement)的硬化过程可以分为两个阶段。的硬化过程可以分为两个阶段。第一阶段是水泥加水后逐步发生水化反应，从具有第一阶段是水泥加水后逐步发生水化反应，从具有可塑性与流动性的水泥浆，变成非流动性的水泥颗可塑性与流动性的水泥浆，变成非流动性的水泥颗粒并丧失可塑性。第二阶段是水泥颗粒逐步吸收水，粒并丧失可塑性。第二阶段是水泥颗粒逐步吸收水，进一步发生水化反应，硬化成机械强度高的固体。进一步发生水化反应，硬化成机械强度高的固体。水泥的硬化水泥的硬化现在学习的是第十七页，共28页 炼钢厂排出的炉渣主要含有哪些成分炼钢厂排出的炉渣主要含有哪

15、些成分? ?为什为什么在炼钢厂附近常建有水泥厂么在炼钢厂附近常建有水泥厂? ?请从资源充分利请从资源充分利用的角度谈谈这样布局的好处。用的角度谈谈这样布局的好处。 硅酸盐水泥的品种日益扩大，白水泥、快干水泥、彩色硅酸盐水泥的品种日益扩大，白水泥、快干水泥、彩色水泥等已越来越为人们所熟悉。其中，彩色水泥主要用来配水泥等已越来越为人们所熟悉。其中，彩色水泥主要用来配制彩色水泥浆，可用于建筑的饰面刷浆以及室外墙面装饰等，制彩色水泥浆，可用于建筑的饰面刷浆以及室外墙面装饰等，具有特殊的装饰效果。具有特殊的装饰效果。 在建筑工程中，水泥和沙、碎石、水按一定比例混合，在建筑工程中，水泥和沙、碎石、水按一定

16、比例混合，以钢筋作结构，硬化后形成结构坚固的钢筋混凝土。以钢筋作结构，硬化后形成结构坚固的钢筋混凝土。现在学习的是第十八页，共28页现在学习的是第十九页，共28页 光导纤维和各种新型陶瓷的开发和应用不仅为高科技发展提供光导纤维和各种新型陶瓷的开发和应用不仅为高科技发展提供了优质材料，也提高了人们的生活质量。光导纤维在信息工程中的了优质材料，也提高了人们的生活质量。光导纤维在信息工程中的应用，使人们可以坐在家中通过信息网络获取信息，联络亲友。新应用，使人们可以坐在家中通过信息网络获取信息，联络亲友。新型高强度陶瓷材料的出现，克服了传统陶瓷的脆性。型高强度陶瓷材料的出现，克服了传统陶瓷的脆性。 由

17、光导纤维组成的光缆可以代替通讯电缆，用于光纤通信，传由光导纤维组成的光缆可以代替通讯电缆，用于光纤通信，传送高强度的激光。光纤通信的容量比微波通信大送高强度的激光。光纤通信的容量比微波通信大10103 310104 4倍，而且倍，而且传输速度快。用光缆代替通讯电缆可以节约大量有色金属。传输速度快。用光缆代替通讯电缆可以节约大量有色金属。据统计，生产据统计，生产l kml km长的光缆只需几克超纯石英玻璃，约可节长的光缆只需几克超纯石英玻璃，约可节省铜省铜1.1t 1.1t 。现在学习的是第二十页，共28页1 1光导纤维的制造与应用光导纤维的制造与应用 把氧气和四氯化硅蒸气的混合气体通过在高温炉

18、中把氧气和四氯化硅蒸气的混合气体通过在高温炉中旋转和移动的石英管，能反应生成二氧化硅。旋转和移动的石英管，能反应生成二氧化硅。 把得到的沉积在管内的二氧化硅熔化，形成把得到的沉积在管内的二氧化硅熔化，形成“玻璃玻璃棒棒”，在，在1900190020002000的高温下再将其熔化、拉制的高温下再将其熔化、拉制成粗细均匀的光纤细丝。成粗细均匀的光纤细丝。SiClSiCl4 4(g)(g)O O2 2(g) (g) 13001300 SiO SiO2 22Cl2Cl2 2(g)(g) 用于铺设光纤通讯线路的光导纤维是由若干条用于铺设光纤通讯线路的光导纤维是由若干条柔韧、没有脆性、有高折射率的光纤细丝

19、柔韧、没有脆性、有高折射率的光纤细丝( (直径在直径在1010m m以下以下) )用聚丙烯或尼龙套包裹制成的。用聚丙烯或尼龙套包裹制成的。现在学习的是第二十一页，共28页 光纤通信较之普通电缆通信有许多突出的优点。首光纤通信较之普通电缆通信有许多突出的优点。首先，光纤通信有巨大的信息容量，先，光纤通信有巨大的信息容量，一根头发丝那么细一根头发丝那么细的光导纤维可以通几万路电话或的光导纤维可以通几万路电话或2 0002 000路电视。路电视。如果用如果用许多根光导纤维组合成光缆，它的通信容量更大得惊人。许多根光导纤维组合成光缆，它的通信容量更大得惊人。其次，光纤通信不受外界电磁场的干扰，工作稳定

20、可靠，其次，光纤通信不受外界电磁场的干扰，工作稳定可靠，保密程度高。第三，光纤通信损耗低，目前无中继传送保密程度高。第三，光纤通信损耗低，目前无中继传送距离一般为距离一般为303070 km(70 km(而同轴电缆每隔而同轴电缆每隔1 15 km5 km就需设就需设立一个中继站，来补偿电信号在传输中的损耗立一个中继站，来补偿电信号在传输中的损耗) )，很适，很适合远距离信息传输。目前，人们已建成大西洋海底光缆合远距离信息传输。目前，人们已建成大西洋海底光缆( (全全长约长约7 000 km)7 000 km)。计划中的南太平洋光缆。计划中的南太平洋光缆( (全长约全长约16 000 16 00

21、0 km)km)也正在紧锣密鼓的准备之中。进一步降低光纤损也正在紧锣密鼓的准备之中。进一步降低光纤损耗，减少中继站数目，甚至不用中继站，是人们的耗，减少中继站数目，甚至不用中继站，是人们的下一步目标。下一步目标。现在学习的是第二十二页，共28页医生的好助手医生的好助手目前，在医学领域上，普遍使用一种连接着许多光纤的目前，在医学领域上，普遍使用一种连接着许多光纤的胃镜胃镜。这些光纤并。这些光纤并成一束，束中各条光纤的相对位置保持不变。把胃镜插入病人胃里，胃镜接收到的成一束，束中各条光纤的相对位置保持不变。把胃镜插入病人胃里，胃镜接收到的光线沿着这些光纤传到体外。每条光纤中的光仅反映胃中一小点的情

22、况，整束光纤光线沿着这些光纤传到体外。每条光纤中的光仅反映胃中一小点的情况，整束光纤中的光就拼合成胃里某一部分的图像。光纤胃镜的光源是在体外由光纤传进去的，中的光就拼合成胃里某一部分的图像。光纤胃镜的光源是在体外由光纤传进去的，它不产生热辐射，能减轻病人的痛苦。在光导纤维的一头装上精致小巧的微型镜头，它不产生热辐射，能减轻病人的痛苦。在光导纤维的一头装上精致小巧的微型镜头，将胃内的情况传到体外拍摄下来或显示在屏幕上。还可以在胃镜光纤中留出空的通将胃内的情况传到体外拍摄下来或显示在屏幕上。还可以在胃镜光纤中留出空的通道，以插入切取生理切片的镊子。道，以插入切取生理切片的镊子。因为光纤又细又软，故

23、可将医生用来观察人体内部病变情况的内窥镜做得因为光纤又细又软，故可将医生用来观察人体内部病变情况的内窥镜做得小巧玲珑。胃镜是内窥镜中比较粗的一种，但也只有小巧玲珑。胃镜是内窥镜中比较粗的一种，但也只有15 mm15 mm左右，其他如食道镜、左右，其他如食道镜、膀胱镜还要细小得多。可见：光导纤维的应用，使医用内窥镜从构造到功能都发生膀胱镜还要细小得多。可见：光导纤维的应用，使医用内窥镜从构造到功能都发生了重要的变化。了重要的变化。近年来，一种近年来，一种激光光纤药头内窥镜碎石系统激光光纤药头内窥镜碎石系统已研制成功。这种系统利用胃已研制成功。这种系统利用胃镜把带有药头的光纤导管送入胃中，然后沿光

24、纤通入激光。激光可以像引爆雷管一镜把带有药头的光纤导管送入胃中，然后沿光纤通入激光。激光可以像引爆雷管一样，使药头炸裂并产生冲击波，击碎胃石，再用胃镜把碎石取出。利用该系统已成样，使药头炸裂并产生冲击波，击碎胃石，再用胃镜把碎石取出。利用该系统已成功地击碎大小为功地击碎大小为8 cm8 cm10 cm10 cm6 cm6 cm的胃石并取出碎石。这种系统还可以用来治疗膀胱的胃石并取出碎石。这种系统还可以用来治疗膀胱结石、输尿管结石和胆结石等疾病。结石、输尿管结石和胆结石等疾病。光导纤维在医学上的另一个重要应用是通过微细的光纤将高强度的激光导纤维在医学上的另一个重要应用是通过微细的光纤将高强度的激

25、光输入人体的病变部位，用激光来切除病变部位。这种手术不用切开皮肤和切光输入人体的病变部位，用激光来切除病变部位。这种手术不用切开皮肤和切割肌肉组织，减少了病人的痛苦，而且切割部位准确，手术效果好。割肌肉组织，减少了病人的痛苦，而且切割部位准确，手术效果好。现在学习的是第二十三页，共28页 陶瓷应用的新天地陶瓷应用的新天地 当宇宙飞行器完成航天任务返回地球时，它面临着与陨星一样的处境。当宇宙飞行器完成航天任务返回地球时，它面临着与陨星一样的处境。研究结果表明：当宇宙飞行器的飞行速度等于声速的研究结果表明：当宇宙飞行器的飞行速度等于声速的3 3倍时，其前端的温倍时，其前端的温度可达度可达33033

26、0；当飞行速度等于；当飞行速度等于6 6倍声速时，可达倍声速时，可达1 4801 480。宇宙飞行。宇宙飞行器邀游太空归来，到达离地面器邀游太空归来，到达离地面606070 km70 km的高度时，其速度仍保持在的高度时，其速度仍保持在声速的声速的2020多倍，温度在多倍，温度在10 00010 000以上，这样的高温足以把宇宙飞行器化以上，这样的高温足以把宇宙飞行器化作一团熊熊的烈火。高速带来了高温，这似乎是一道不可逾越的障碍。作一团熊熊的烈火。高速带来了高温，这似乎是一道不可逾越的障碍。人们把这种障碍称为人们把这种障碍称为“热障热障”。 怎样使宇宙飞行器克服怎样使宇宙飞行器克服“热障热障”

27、，安全地返回地面呢，安全地返回地面呢? ?科学家在科学家在分析了分析了“宇宙不速之客宇宙不速之客”陨石后发现，陨石表面虽已熔融，但陨石后发现，陨石表面虽已熔融，但里面的化学成分没有变化。这说明陨石在下落过程中，尽管表面里面的化学成分没有变化。这说明陨石在下落过程中，尽管表面因摩擦生热产生几千度高温而熔融，但由于穿过大气层的时间很因摩擦生热产生几千度高温而熔融，但由于穿过大气层的时间很短，热量还来不及传到陨石内部。这给科学家以启发：让宇宙飞短，热量还来不及传到陨石内部。这给科学家以启发：让宇宙飞行器的头部戴一顶用烧蚀材料做成的头盔行器的头部戴一顶用烧蚀材料做成的头盔”，把重返大气层时摩擦产，把重

28、返大气层时摩擦产生的热量消耗在烧蚀材料的熔融、气化等一系列物理和化学变化中，生的热量消耗在烧蚀材料的熔融、气化等一系列物理和化学变化中，“丢丢卒保车卒保车”，达到保护宇宙飞行器的目的。，达到保护宇宙飞行器的目的。现在学习的是第二十四页，共28页2 2新型陶瓷新型陶瓷结构陶瓷结构陶瓷（工程陶瓷）（工程陶瓷）功能陶瓷功能陶瓷具有机械功能、热功能和部分化具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷，如纳米陶瓷。学功能的陶瓷，如纳米陶瓷。具有电、光、磁、化学和生物特具有电、光、磁、化学和生物特性，且有相互转换功能的陶瓷属性，且有相互转换功能的陶瓷属于功能陶瓷，如生物陶瓷等。于功能陶瓷，如生物陶瓷等。 结构陶瓷制品结构陶瓷制