第四组无机非金属材料

1、无机非金属材料第四组历史发展张杰生活里的材料李松营分类与用途段浩泽未来陶瓷材料祁康祺目录光导纤维钱昊洋非金属材料之昨天、今天和明天张杰5120379003第四组非金属材料的历史回顾非金属材料的现状非金材材料的历史展望总结目录历史回顾非金属材料天然石材天然石材 旧石器时代人们用来制旧石器时代人们用来制作工具的天然石材是最作工具的天然石材是最早的无机非金属材料。早的无机非金属材料。历史回顾非金属材料 约约公元前公元前17世纪初世纪初约约前前11世纪有了世纪有了原始原始瓷器，瓷器，并出中国并出中国古代的陶瓷古代的陶瓷艺术艺术现现了上釉了上釉陶器。陶器。 瓷器瓷器1.公元200年（东汉时期）的青瓷是迄

2、今发现的最早瓷器。2.陶器的出现促进了人类进入金属时代，中国夏代（约公元前22世纪末至约前21世纪初约前17世纪初）炼铜用的陶质炼锅，是最早的耐火材料。历史回顾非金属材料 瓷器瓷器历史回顾非金属材料 玻璃玻璃 公元前公元前 1000年前，年前，中中国有了国有了白色穿孔的玻璃白色穿孔的玻璃珠。珠。 公元公元初期罗马已能生产初期罗马已能生产多种形式的多种形式的玻璃玻璃制制 品品 10001200年间玻璃制年间玻璃制造技术趋于成熟，意大利造技术趋于成熟，意大利的威尼斯成为玻璃工业中的威尼斯成为玻璃工业中心。心。1600年后玻璃工业已年后玻璃工业已遍及世界各地区遍及世界各地区。历史回顾非金属材料 水泥

3、水泥 公元公元初期有了水硬性石初期有了水硬性石灰，火山灰胶凝灰，火山灰胶凝材料。材料。 1700年以后制成水硬性年以后制成水硬性石灰和罗马水泥石灰和罗马水泥。 1824年英国年英国J.阿斯普丁阿斯普丁发明波特兰水泥。发明波特兰水泥。 18世纪工业革命以后，随着建筑世纪工业革命以后，随着建筑、机械、钢铁机械、钢铁、运输运输等工业的兴起，等工业的兴起，无无机机非金属非金属 材料材料有了较有了较快的快的发展，发展，出现出现了了电瓷、电瓷、化工化工陶瓷、金属陶瓷陶瓷、金属陶瓷、平板、平板玻璃玻璃、化学、化学仪器仪器玻璃、光学玻璃、玻璃、光学玻璃、平平炉炉和和转炉用转炉用的的耐火材料耐火材料以及快硬早以

4、及快硬早强强等等性能优异的性能优异的水泥。水泥。同时，发展同时，发展了了研研磨材料、碳素及石墨制品、铸石磨材料、碳素及石墨制品、铸石等等。现状非金属材料现状非金属材料 研磨材料研磨材料 碳素碳素现状非金属材料 变色玻璃变色玻璃 碳素碳素现状非金属材料 石墨石墨 铸石铸石 20世纪以来，随着电子技术、航天、能源、世纪以来，随着电子技术、航天、能源、计算计算机机、通信、激光、红外、光电子学、通信、激光、红外、光电子学、生物医学和环、生物医学和环境境保护等新技术的兴起，对保护等新技术的兴起，对材料材料提出了更提出了更 高的要求高的要求，促进促进了特种无机了特种无机非金属材料非金属材料的迅速发展。的迅

5、速发展。3040年年代代出现了高频出现了高频 绝缘绝缘陶瓷、陶瓷、铁电陶瓷和压电陶瓷铁电陶瓷和压电陶瓷、铁氧体铁氧体（又称磁性瓷）（又称磁性瓷）和热敏电阻和热敏电阻陶瓷等。陶瓷等。5060年代年代开发了碳化硅开发了碳化硅和氮化硅等高温和氮化硅等高温结构陶瓷、结构陶瓷、氧化铝氧化铝透明陶瓷透明陶瓷、氧化铝快氧化铝快离子导体陶瓷、气敏和湿离子导体陶瓷、气敏和湿敏敏陶瓷陶瓷等。等。至今，至今，又出现了变色玻璃、光导纤维、又出现了变色玻璃、光导纤维、电光电光效应效应、电子发射电子发射及高温超导等各种新型无机材料。及高温超导等各种新型无机材料。现状现状非金属材料展望未来展望未来非金属材料未来科学技术的发

6、展，对未来科学技术的发展，对各种各种无机无机非金属材料，尤其是对非金属材料，尤其是对特特种种新型材料提出更多更高的新型材料提出更多更高的要要求求。材料学科有广阔的发展前景，复合材料、定材料学科有广阔的发展前景，复合材料、定向结晶材料、增韧陶瓷以及各种类型的表面向结晶材料、增韧陶瓷以及各种类型的表面处理和涂层的使用，将使材料的效能得到更处理和涂层的使用，将使材料的效能得到更大发挥。大发挥。 由于由于对材料科学基础研究的对材料科学基础研究的日日益益深入，各种精密测试分析深入，各种精密测试分析技术技术的的发展，将有助于按预定性能发展，将有助于按预定性能设设计计材料的原子或分子组成及材料的原子或分子组

7、成及结构结构形态形态的早日实现。的早日实现。PPT模板下载： 行业PPT模板： 节日PPT模板： PPT素材下载： PPT图表下载： 优秀PPT下载： PPT教程： Word教程： Excel教程： 资料下载： PPT课件下载： 范文下载： 试卷下载： 教案下载： 生活里的材料李松营硅陶瓷石墨and so on目录l半导体材料：二极管、计算机芯片等半导体材料：二极管、计算机芯片等硅硅整流二极管整流二极管发光二极管发光二极管l半导体材料：二极管、计算机芯片等半导体材料：二极管、计算机芯片等l光纤电缆光纤电缆（二氧化硅）（二氧化硅）硅硅性质稳定性质稳定价格低廉价格低廉半导体半导体硅硅l半导体材料：

8、二极管、计算机芯片等半导体材料：二极管、计算机芯片等l光纤电缆光纤电缆l玻璃玻璃硅硅有机玻璃有机玻璃有机玻璃有机玻璃聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯有机玻璃有机玻璃1234高度透明性高度透明性机械强度高机械强度高易于加工易于加工重量轻重量轻石墨石墨石墨石墨1234良好的导电性良好的导电性质软质软高熔点高熔点化学性质稳定化学性质稳定石墨石墨l铅芯铅芯l干电池（电解电极）干电池（电解电极）l机械润滑剂机械润滑剂PPT模板下载： 行业PPT模板： 节日PPT模板： PPT素材下载： PPT图表下载： 优秀PPT下载： PPT教程： Word教程： Excel教程： 资料下载： PPT课件下载： 范文

9、下载： 试卷下载： 教案下载： 段浩泽5120519011无机非金属材料的分类陶瓷相关定义定义：定义： 陶瓷陶瓷是以天然粘土以及各种天然矿物为主要原料经过粉是以天然粘土以及各种天然矿物为主要原料经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料的各种制品。碎混炼、成型和煅烧制得的材料的各种制品。传统陶瓷：传统陶瓷： 在对硅在对硅铝酸盐的选择要求不高，纯度不大，颗粒的粒度铝酸盐的选择要求不高，纯度不大，颗粒的粒度也不均一，成型压强不也不均一，成型压强不高的条件下制得的陶瓷。高的条件下制得的陶瓷。先进（精细）陶瓷：先进（精细）陶瓷： 纯度纯度高，粒度小且均一，成型压强高，进行烧结得到的高，粒度小且均一，成型压强高

10、，进行烧结得到的烧结烧结体。体。陶瓷的特性陶瓷特性：1. 硬度：是各类材料中最高的。2. 刚度：是各类材料中最高的。耐压、抗弯、不耐拉。3. 塑性：在室温内几乎没有塑性。4. 韧性大，脆性差。（最大缺点）5. 热膨胀性低，导电性差。（多为较好的绝热材料）6. 热稳定性：即抗热振性，较低。7. 化学稳定性：耐高温，耐火，不可燃烧，抗蚀。8. 导电性：大多数是良好的绝缘体，同时也有一些半导体。陶瓷的用途1、日常生活（传统陶瓷为主）2、化工陶瓷： 用于各种化学工业的耐酸容器、管道，塔、泵、阀以及搪砌反应锅的耐酸砖、灰等；3、电瓷： 用于电力工业高低压输电线路上的绝缘子。电机用套管，支柱绝缘子、低压电

11、器和照明用绝缘子，以及电讯用绝缘子，无线电用绝缘子等；4、特种陶瓷： 用于各种现代工业和尖端科学技术的特种陶瓷制品。普通陶瓷应用实例结构陶瓷与功能陶瓷（特种陶瓷）结构陶瓷：具有力学力学和机械机械性能及部分热学和化学功能的先进陶瓷。特性：具有优越的强度、硬度、绝缘性、热传导、耐高温、耐氧化、耐腐蚀、耐磨耗、高温强度等特色（物理性质）功能陶瓷：那些利用电、磁、声、光、热、力等直接效应直接效应及其耦合效耦合效应应所提供的一种或多种性质来实现某种功能的先进陶瓷。特性：依照使用领域以及使用要求的变化，具有特异的针对性的性质。 先进先进陶瓷材料还有高绝缘陶瓷、半导体陶瓷、陶瓷材料还有高绝缘陶瓷、半导体陶瓷

12、、超导陶瓷、介电陶瓷、耐热透明陶瓷、发光陶瓷、超导陶瓷、介电陶瓷、耐热透明陶瓷、发光陶瓷、滤光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、滤光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶瓷、催化陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶瓷、催化陶瓷、特种功能薄膜陶瓷、纤维补强陶瓷、烧蚀陶瓷、特种功能薄膜陶瓷、纤维补强陶瓷、烧蚀陶瓷等。瓷等。 其他先进陶瓷特种陶瓷应用实例玻璃的定义与分类定义：定义： 一种透明的一种透明的半固体，半液体物质，在熔融时半固体，半液体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却

13、过程中粘度逐渐增大并形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。普通玻璃硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。普通玻璃化学氧化物的组成化学氧化物的组成(Na(Na2 2OCaO6SiOOCaO6SiO2 2),),主要成主要成份是二氧化硅份是二氧化硅。分类：分类：普通普通玻璃、深加工玻璃玻璃、深加工玻璃玻璃的特性1、各向同性：玻璃的原子排列是无规则的，在理想状态下，均质玻璃的物理、化学性质在各方向都是相同的。2、无固定熔点：玻璃由固体转变为液体是一定温度区域（即软化温度范围）内进行的，它与结晶物质不同，没有固定的熔点。3、渐变性与可逆性:玻璃态物质从熔融态到固体状态

14、的过程是渐变的，其物理、化学性质的变化也是连续的和渐变的。总结：化学性质稳定、透光、表面光滑、可塑性高普通玻璃应用实例深加工玻璃应用实例水泥的定义与分类定义：定义： 细磨细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等能将砂、石等材料材料牢固地胶结在一起的水硬性胶牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥凝材料，通称为水泥。分类：分类：通用通用水泥、特种水泥水泥、特种水泥 1、通用水泥: 一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指：GB1752007规定的六大类水泥，

15、即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。2、特性水泥： 某种性能比较突出的水泥。如：快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、磷铝酸盐水泥和磷酸盐水泥。通用水泥与特种水泥水泥特性硅酸盐水硅酸盐水泥泥1.凝结硬化快2.抗冻性好3.早期强度高4.水化热大普通水泥普通水泥 1.早期强度高2.水化热大3.抗冻性好矿渣水泥矿渣水泥1.抗浸蚀、耐水性好2.耐热性好3.水化热低4.蒸汽养护强度发展较快5.后期强度较大火山灰质火山灰质水泥水泥1.抗浸蚀能力强2.抗渗性好3.水化热低4.后期强度较大粉煤灰水粉煤灰水泥泥1.抗渗性较好2.干缩

16、性小3.水化热低4.抗浸蚀能力较好水泥应用实例未来陶瓷材料及其意想不到的用途祁康祺陶瓷材料未来陶瓷用途目录陶瓷陶瓷材料定义定义其他其他 陶瓷材料分类结构陶瓷结构陶瓷陶瓷材料分类透明陶瓷透明陶瓷陶瓷材料分类光导纤维光导纤维陶瓷材料分类生物陶瓷生物陶瓷陶瓷材料分类纳米陶瓷纳米陶瓷未来陶瓷生物陶瓷生物陶瓷纳米陶瓷纳米陶瓷未来生物陶瓷当下当下不足不足未来生物陶瓷 发展方向（1）通过研究与人体组织结构具）通过研究与人体组织结构具有相同有机和无机成分的复合材料，有相同有机和无机成分的复合材料，提高现有生物陶瓷的可靠性、强度，提高现有生物陶瓷的可靠性、强度，改善韧性，使之与人体内部组织具改善韧性，使之与人体

17、内部组织具有相似的力学性能。有相似的力学性能。 （2）开展人工骨应用基础理论研）开展人工骨应用基础理论研究，深入探索种植与骨界面的作用究，深入探索种植与骨界面的作用过程以及种植与骨和软组织结合的过程以及种植与骨和软组织结合的机理，开发与人体组织力学相适应机理，开发与人体组织力学相适应性好，又具有促进组织生长的生物性好，又具有促进组织生长的生物陶瓷材料。陶瓷材料。未来生物陶瓷 发展方向（3）由于生物材料大多直接植入）由于生物材料大多直接植入人体，这就要求其在人体内可以降人体，这就要求其在人体内可以降解，不排异，研究在人体内可生物解，不排异，研究在人体内可生物半降解的无机生物材料。半降解的无机生物

18、材料。（4）在移植陶瓷应用范围不断扩）在移植陶瓷应用范围不断扩大基础上，人造血管和人造气管等大基础上，人造血管和人造气管等软组织材料的应用将是今后的应用软组织材料的应用将是今后的应用重点。重点。 未来纳米陶瓷当下当下特点特点纳米陶瓷的应用123利用其高强度和高韧性可制作发动机部利用其高强度和高韧性可制作发动机部件等件等利用纳米陶瓷复合材料，强度和硬度利用纳米陶瓷复合材料，强度和硬度都提高了很多，可应用于军工装甲上都提高了很多，可应用于军工装甲上耐高温特性，用于航空航天耐高温特性，用于航空航天目前目前,陶瓷在航空陶瓷在航空和航天器件中的和航天器件中的应用还是有限的。应用还是有限的。实际上实际上,

19、除高温应除高温应用外用外,如火箭喷嘴如火箭喷嘴和重返大气层火和重返大气层火箭的热防护层箭的热防护层,几几乎所有陶瓷的应乎所有陶瓷的应用都只限于实验用都只限于实验部件中。部件中。纳米陶瓷的未来用途探索探索更深处的更深处的宇宙宇宙THANK YOUPPT模板下载：模板下载： 行业行业PPT模板：模板： 节日节日PPT模板：模板： PPT素材下载：素材下载： PPT图表下载：图表下载： 优秀优秀PPT下载：下载： PPT教程：教程： Word教程：教程： Excel教程：教程： 资料下载：资料下载： PPT课件下载：课件下载： 范文下载：范文下载： 试卷下载：试卷下载： 教案下载：教案下载： 光导纤

20、维简介钱昊洋 概述光纤传输原理和特点 目录光纤应用概述介绍介绍光纤传输原理和特点光纤是圆柱形的介质波导，光纤是圆柱形的介质波导，应用全反射原理来传导光线。应用全反射原理来传导光线。光纤的结构大致分为里面的光纤的结构大致分为里面的核心部分与外面的包覆部分。核心部分与外面的包覆部分。为了要局限光信号于核心，为了要局限光信号于核心，包覆的折射率必须小于核心包覆的折射率必须小于核心的折射率。的折射率。渐变光纤渐变光纤的折射的折射率是缓慢改变的，从轴心到率是缓慢改变的，从轴心到包覆，逐渐地减小；而包覆，逐渐地减小；而突变突变光纤光纤在核心在核心-包覆边界区域包覆边界区域的折射率是急剧改变的。的折射率是急剧改变的。特点频带宽频带宽损耗低损耗低重量轻重量轻抗干扰能力强抗干扰能力强保真度高保真度高工作性能可靠工作性能可靠成本不断下降成本不断下降应用12 光导纤维可制成公路、铁路、交通标志和信号；海洋、光导纤维可制成公路、铁路、交通标志和信号；海洋、河流航标灯；机场灯塔；机场各种跑到灯；高障碍物报河流航标灯；机场灯塔；机场各种跑到灯；高障碍物报警灯；防燃防爆灯等特种照明、警告装置。警灯；防燃防爆灯等特种照明、警告装置。光导纤维最广泛的应用在通信领域，即光导纤维通信。光导纤维最广泛的应用在通信领域，即光导纤维通信。自自20世纪世纪60年代