无机非金属材料科学基础课件

无机非金属材料科学基础教师：赵宇龙8399587513645206621学院：材料学院很高兴认识各位同学！无机非金属材料科学基础教师：赵宇龙83995875很高1课程说明材料科学基础≈金属学原理材料科学与工程（1994）==金属+无机非+高分子无机（非金属）材料科学基础≈无机材料物理化学≈硅酸盐物理化学本门课程与固体化学在内容上交集较多！固体化学与固体物理凝聚态的基础知识！相对容易一些！正式学习之前，先来看一下“本门课程”在所有“课程”的位置！课程说明正式学习之前，先来看一下“本门课程”在所有“课程”的2金属学原理与硅酸盐物理化学的异同晶体结构：多元素的方向性和饱和性，结构复杂（原子级结构对金属性能影响不大，不太关心原子级的结构）；缺陷：脆性断裂，晶界为主要影响因素，不太关心线、面缺陷，关注点缺陷；相变：关心液-固成核、长大等，固-固相变有，但水玻陶高温冷却后不再变化，没金属热处理要求高；相图：以生成化合物的三元相图为主，多为化合物，固溶体不是主要研究对象！扩散：双方要求差异不大，理论相同；无机非和金属同属无机材料，与高分子不同，在知识方向有许多共用！下面看一下双方基础的异同！金属学原理与硅酸盐物理化学的异同无机非和金属同属无机材3塑性变形、凝固、回复、再结晶：不太关心；非晶态固体：玻璃工业较为发达，非晶金属研究阶段；固相反应：元素种类多，固相反应多，高温过程就是固相反应的过程，金属冶炼后化学反应不多，要求不高；烧结：陶瓷的主要理论，初始研究者，金属有粉末冶金后期研究者，但成果颇多。晶体、缺陷化学、非晶体、固相反应、烧结为主！无机非金属材料科学基础课件4课程大纲绪论1晶体学基础2缺陷化学基础3非晶态基础4固相反应5烧结6课程大纲绪论1晶体学基础2缺陷化学基础3非晶态基础4固相5第一章绪论

无机非金属材料概述1无机非金属材料地位及应用2关于本门课程4

典型无机非金属材料3无机非方向第一章绪论无机非金属材料概述1无机非金属材料61.1无机非金属材料概述1.1.3无机非材料制备的共性1.1.2无机非金属材料的特性1.1.1无机非金属材料定义与分类1.1无机非金属材料概述1.1.3无机非材料制备的共性71.1.1无机非金属材料定义及分类材料金属材料高分子材料无机非金属钢、铝、镁、铜塑料、橡胶水、玻、陶复合材料玻璃钢1.1.1无机非金属材料定义及分类材料金属材料高分子材8什么是无机非金属材料？除金属材料、高分子材料以外的材料。以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐和非氧化物等物质组成的材料。外延内涵如何下定义呢？外延？内涵？什么是无机非金属材料？除金属材料、高分子材料以外的材料。以某9无机非金属学胶凝材料天然材料陶瓷气硬性传统陶瓷玻璃普通玻璃水硬性特种陶瓷特种玻璃耐火材料传统分法那么哪些材料是我们常说的无机非金属材料呢？无机非金属学胶凝天然陶瓷气硬性传统玻璃普通水硬性特种特种耐火10最新分类方法？无机非金属材料学结构陶瓷功能陶瓷信息材料人工晶体能源材料生物材料传统无机非金属碳化物氮化物氧化物电磁声光热生物单晶硅磁存储激光晶体、光学晶体太阳能电池超导生物陶瓷、玻璃、水泥水泥玻璃陶瓷国家自然科学基金委员会--工程与材料科学部--学科发展战略研究报告（2006-2010）--无机非金属材料学。从科学研究的角度讲，传统无机非已是非热点领域？最新分类方法？无机非金属材料学结构陶瓷功能陶瓷信息材料人工晶111.1.2无机非金属材料特性金属材料高分子材料无机非金属金属键共价键离子-共价晶体结构复杂没有自由电子高熔点高硬度耐化学腐蚀绝缘体导热性差变形差（韧性）无机非的特性是指在三大类材料对比中表现的？1.1.2无机非金属材料特性金属材料高分子材料无机非金属12大材料视野制备1.1.3无机非制备的共性金属金属的冶炼→金属的加工高分子无机非高分子合成→高分子加工粉体的制备→高温下制备还是先来看一下材料的制备吧？大材料视野制备1.1.3无机非制备的共性金属金属的冶炼13材料应用状态颗粒固体无机非原料初始状态多为粉体块状固体高温处理要理解无机非的工艺共性，先看一下材料的使用状态？材料应用状态颗粒固体无机非原料初始状态多为粉体块状固体高温处14常见无机非制备工艺原料破碎粉体成型干燥高温传统无机非传统无机非物理和化学法块状固体应用外形并不全需要常见无机非制备工艺原料破碎粉体成型干燥高温传统无机非传统无机151.2无机非金属材料地位及应用1.传统无机非金属材料

水泥及混凝土：基础材料，吨位之最；房屋、公路、桥梁、港口等混凝土约20亿m3；不是一体，变为一体！陶瓷：坚硬的躯体，亮丽的表面，丰富的原料！建筑陶瓷：每年30亿m3，世界产量的50%；卫生陶瓷：6000万件，世界产量20%；日用陶瓷：120亿件，世界产量60%；

5-10年中国将成为世界建筑卫生陶瓷中心。我们从传统无机非和新型无机非两个角度来讲？传统无机非：水泥、陶瓷、玻璃、耐火材料？1.2无机非金属材料地位及应用1.传统无机非金属材料我们16

玻璃：坚硬的透明材料！没有玻璃之前的窗子？建筑工业：平板玻璃---浮法玻璃---世界第一生产大国，世界产量的30%左右，与英国、美国同为浮法原创国家。汽车工业：平板玻璃的深加工产品光电子产业：光纤、基板玻璃、激光玻璃等；

耐火材料：优良的高温强度！

高温技术基础材料，与科学研究和尖端技术紧密相关，70%用于冶金行业，我国占世界比重越来越大？玻璃：坚硬的透明材料！没有玻璃之前的窗子？172.新型无机非金属材料

结构陶瓷：近20年来，最活跃的研究领域之一，对许多领域有巨大的推动作用。

高性能陶瓷：氮化物、碳化物等，切削、摩擦等。

信息产业陶瓷：基板，氮化硅、碳化硅、氧化铝。

航空航天陶瓷：航空航天的高温部件。

生物陶瓷：人工关节、人工骨及其它组织工程领域；新型无机非：结构陶瓷、功能陶瓷、信息材料、纳米材料、人工晶体、能源材料、生物材料等未来最活跃的材料领域？结构-未知2.新型无机非金属材料新型无机非：结构陶瓷、功能陶瓷、信息材18

功能陶瓷：

绝缘陶瓷：陶瓷基片、陶瓷封装；

电容器陶瓷：高频、大容量，片式陶瓷电容器；

半导体陶瓷：温敏、热敏、压敏、气敏等；

超导陶瓷：高温超导陶瓷；

透明陶瓷：透明氧化铝？

19

信息材料：

硅半导体：微电子技术基础：集成电路，硅单晶、硅片；多晶硅：太阳能电池；

发光材料：硅基发光材料硅基激光器

宽带隙半导体：氮化镓、金刚石薄膜为什么要搞宽带隙半导体？信息材料：为什么要搞宽带隙半导体？20

纳米材料：纳米颗粒、纳米线、纳米杆、纳米管、纳米孔材料；

虽然有纳米金属和纳米高分子，但只占很少一部分！信息材料以半导体为基础，目前的半导体大部分从无机非金属发展而来！

能源材料：能量产生：太阳能—硅、化合物、聚合物；能量存储：锂离子电池；能量传输：超导材料！

纳米材料：211.3典型无机非金属材料陶瓷1玻璃2水泥3晶体4碳材料5耐火材料6矿物材料51.3典型无机非金属材料陶瓷1玻璃2水泥3晶体4碳材料5耐221.陶瓷–日用陶瓷从各种无机非金属的应用看这些典型无机非金属材料？与金属、高分子日用器相比优点、缺点？1.陶瓷–日用陶瓷从各种无机非金属的应用看这些典型无机非23卫生陶瓷有金属、高分子浴缸和马桶吗？卫生陶瓷有金属、高分子浴缸和马桶吗？24电工陶瓷与金属、高分子比优点是什么？电工陶瓷与金属、高分子比优点是什么？25化工陶瓷1吨酸如何存储和使用？化工陶瓷1吨酸如何存储和使用？26高温：坩埚、内衬绝缘：基板、封装外壳；硬度：刀具加工飞机零件；透明氧化铝陶瓷下面看一下几种特种陶瓷？先来看一下氧化铝陶瓷！为什么氧化铝陶瓷具有这些性能，传统陶瓷不具备呢？高温：坩埚、内衬绝缘：基板、封装外壳；硬度：刀具加工飞机零件27氧化镁陶瓷不被碱性物质腐蚀，抗金属腐蚀，坩埚、模具、炉衬加工使用过程中注意防水！铂、铜、镁、锌、铝等金属都可用！氧化镁也可以做陶瓷吗？有什么用啊？氧化镁陶瓷不被碱性物质腐蚀，抗金属腐蚀，坩埚、模具、炉衬加工28氧化铍陶瓷导热与绝缘的完美结合！良好的中子减速能力！超强的抗金属腐蚀能力！我们先来看一个导热系数的数据？氧化铍陶瓷导热与绝缘的完美结合！我们先来看一个导热系数的数据29氧化锆陶瓷硬度高：切削工具、整形工具；抗腐蚀：浇铸口，与钢水不浸润可做钢水内衬！强度高、韧性好：迄今为止研究最好的增韧陶瓷；发动机构件，如内衬、活塞等。高温-氧化氛围。。。。敏感性：氧化物半导体，气敏材料之一！氧化锆陶瓷硬度高：切削工具、整形工具；抗腐蚀：浇铸口，与钢水30碳化硅陶瓷碳化物中抗氧化性最好的，1000-1500℃发热元件！氧化物抗氧化不更好吗？高强：拉丝、成型模具；喷砂嘴、泵零件！微电子工业：封装和基板；不是导电吗？核工业：耐辐射，作为密封套；航空航天：火箭喷嘴！碳化硅陶瓷碳化物中抗氧化性最好的，1000-1500℃发热元31碳化钛陶瓷碳化钛陶瓷硬度大，是生产硬质合金的重要材料耐磨：切削刀具碳化钛陶瓷碳化钛陶瓷硬度大，是生产硬质合金的重要材料耐磨：切32氮化硅和氮化硼陶瓷氮化硅高温耐磨：陶瓷发动机活塞顶盖氮化硅抗热震性：热电偶套管，抗热振的性能要求？氮化硼仅次于金刚石的耐高温、超硬材料，磨料！氮化硅和氮化硼陶瓷氮化硅高温耐磨：陶瓷发动机活塞顶盖氮化硅抗33纳米陶瓷纳米陶瓷：平均晶粒小于100nm的陶瓷；低熔点：颗粒小，在较低的温度下可以被烧结；高强高韧：纳米二氧化钛陶瓷可以被弯曲；磁化率高：纳米磁性金属是普通金属磁化率的20多倍吸收电磁波纳米陶瓷纳米陶瓷：平均晶粒小于100nm的陶瓷；低熔点：颗粒34红外辐射陶瓷红外辐射陶瓷：在一定红外波段范围内，有较强辐射率和辐射强度的陶瓷！主要是热辐射型！常见陶瓷：碳化硅、氧化锆加热干燥：均匀、速度快航天：太阳直射，散热！红外辐射陶瓷红外辐射陶瓷：在一定红外波段范围内，有较强辐射率35发光陶瓷发光陶瓷：把从外界获得的其它能量变成光的陶瓷；路标标志牌、装饰等发光陶瓷发光陶瓷：把从外界获得的其它能量变成光的陶瓷；路标标36透明陶瓷透明陶瓷：可以透过可见光的陶瓷；玻璃不透明吗？透明氧化铝：工业最可行强度、温度和透明：高压钠灯、高温窗口材料；透明陶瓷透明陶瓷：可以透过可见光的陶瓷；玻璃不透明吗？透明氧37激光陶瓷激光陶瓷：能够激发产生单色光的陶瓷；红宝石、掺钕的钇铝石榴石、铝酸钇、钕玻璃。单色光、激光器激光陶瓷激光陶瓷：能够激发产生单色光的陶瓷；红宝石、掺钕的钇38抗菌陶瓷抗菌陶瓷：能够抑制和杀灭微生物的陶瓷；有含有金属粒子如银的抗菌陶瓷，二氧化钛光催化型产生杀死微生物的基团！抗菌陶瓷抗菌陶瓷：能够抑制和杀灭微生物的陶瓷；有含有金属粒子39多孔陶瓷多孔陶瓷：含有大量开口、贯通气孔的陶瓷；多孔陶瓷用途：腐蚀、溶解、高温过滤气体或液体！如汽车尾气！高温金属液体过滤、酸碱液体过滤、热交换器等！多孔陶瓷多孔陶瓷：含有大量开口、贯通气孔的陶瓷；多孔陶瓷用途40导电陶瓷导电陶瓷：具有电子、空穴或离子导电能力的陶瓷；高温发热元件：碳化硅、二硅化钼、氧化锆等。超导陶瓷：电线、发电机线圈等！导电陶瓷导电陶瓷：具有电子、空穴或离子导电能力的陶瓷；高温发41生物陶瓷生物陶瓷：用作特定生物或生理功能的陶瓷；骨、牙、心脏瓣膜、整形外科、药物传递等！生物惰性：氧化铝、碳；生物活性：HA、TCP生物陶瓷生物陶瓷：用作特定生物或生理功能的陶瓷；骨、牙、心脏42敏感陶瓷敏感陶瓷：对某一信号敏感的陶瓷；信息技术中传感器技术的基础！电阻变化、电动势变化、磁变化温度、压力、气氛、湿度、光强、电场、射线等！敏感陶瓷敏感陶瓷：对某一信号敏感的陶瓷；信息技术中传感器技术432.玻璃夹丝玻璃压花玻璃大规模、高强度透明材料？原料丰富、成本低！万能成型！想想所有透明材料都用树脂时树脂的价格！2.玻璃夹丝玻璃压花玻璃大规模、高强度透明材料？原料丰富、成44建筑玻璃平板玻璃中空玻璃建筑玻璃平板玻璃中空玻璃45日用玻璃瓶瓶罐罐保温瓶玻璃日用玻璃瓶瓶罐罐保温瓶玻璃46仪器玻璃瓶瓶罐罐实验室中的瓶瓶罐罐仪器玻璃瓶瓶罐罐实验室中的瓶瓶罐罐47光学玻璃显微镜、眼镜、照相机等光学玻璃光学玻璃显微镜、眼镜、照相机等光学玻璃48电真空玻璃电子工业中的玻壳、芯柱和封装电真空玻璃电子工业中的玻壳、芯柱和封装49彩色玻璃彩色玻璃50反射玻璃：反射凉爽反射玻璃：反射凉爽51光致变色玻璃灯具玻璃光致变色玻璃灯具玻璃52玻璃纤维玻璃纤维53玻璃纤维主要用途玻璃纤维主要用途54光纤激光玻璃棒光纤激光玻璃棒55基板玻璃基板玻璃56生物玻璃生物玻璃573.水泥桥梁水泥道路水泥力学性能不是最适合的，但原料、成本却是最划算的？想象如果力学材料全用钢铁时，钢铁的价格？理解传统无机非金属材料的基础地位？（都是天然矿物原料，是大规模生产和应用的基础）3.水泥桥梁水泥道路水泥力学性能不是最适合的，但原料、成本却58建筑水泥油井水泥框架为高层产生、为墙体材料的要求降低奠定基础？建筑水泥油井水泥框架为高层产生、为墙体材料的要求降低奠定基础59大坝水泥：并不是任何水泥都可在任何场合应用大坝水泥：并不是任何水泥都可在任何场合应用60彩色水泥彩色水泥61快硬水泥低热水泥耐高温水泥？快硬水泥低热水泥耐高温水泥？624.晶体材料非线性光学晶体压电石英晶体晶体生产成本相对较高，能用陶瓷、玻璃的地方一般不用晶体，但晶体的高度均一性所体现出来的性能其它做不到的？4.晶体材料非线性光学晶体压电石英晶体晶体生产成本相对较高，63电光晶体：折射率红外光学晶体电光晶体：折射率红外光学晶体64热释电晶体超硬晶体热释电晶体超硬晶体65半导体晶体单晶硅碳化硅单晶半导体晶体单晶硅碳化硅单晶66早期晶体管：事物发展初期都很弱小早期晶体管：事物发展初期都很弱小67硅单晶上的信息技术硅单晶上的信息技术68无机非金属材料科学基础课件69无机非金属材料科学基础课件70氧化铝单晶：高温窗口材料氧化铝单晶：高温窗口材料71光学晶体材料光学晶体材料72激光晶体闪烁晶体激光晶体闪烁晶体735.碳材料碳纤维碳纤维与碳有关的材料多是软的，但要破坏CC键却非常难！5.碳材料碳纤维碳纤维与碳有关的材料多是软的，但要破坏CC键74无机非金属材料科学基础课件75无机非金属材料科学基础课件76无机非金属材料科学基础课件77无机非金属材料科学基础课件78无机非金属材料科学基础课件79无机非金属材料科学基础课件80石墨坩埚石墨电极石墨坩埚石墨电极81润滑石墨耐腐蚀石墨润滑石墨耐腐蚀石墨82石墨密封石墨密封83粘土砖6.耐火材料粘土砖6.耐火材料84硅质砖硅质砖85碳砖碳砖86氧化铝砖氧化铝砖877.矿物材料矿物与岩石的区别？7.矿物材料矿物与岩石的区别？88高岭土：陶瓷、造纸、涂料吸附、白、可塑高岭土：陶瓷、造纸、涂料吸附、白、可塑89膨润土：泥浆悬浮、农药载体、脱色澄清吸附、不白、可塑膨润土：泥浆悬浮、农药载体、脱色澄清吸附、不白、可塑90方解石：塑料制品、橡胶制品、造纸、牙膏、涂料、油墨、胶粘剂、食品和医药

白、硬方解石：塑料制品、橡胶制品、造纸、牙膏、涂料、油墨、胶粘剂、91石灰石：轻质碳酸钙、水泥、玻璃、饲料、钙肥石灰石：轻质碳酸钙、水泥、玻璃、饲料、钙肥92石英：玻璃、铸造砂、单晶硅、光纤、石英玻璃、硅微粉、碳化硅石英：玻璃、铸造砂、单晶硅、光纤、石英玻璃、硅微粉、碳化硅93滑石：造纸增强吸附，橡胶、电缆、油漆涂料、陶瓷滑石：造纸增强吸附，橡胶、电缆、油漆涂料、陶瓷94海泡石：孔道，过滤、增稠剂、香烟滤嘴、杀虫剂载体从应用角度有时很难区分？海泡石：孔道，过滤、增稠剂、香烟滤嘴、杀虫剂载体从应用角度有951.3关于本门课程1.课程定位材料科学与工程金属材料无机非金属材料在材料科学的基础上，拓宽无机非金属材料科学基础的相关内容！有一定难度！根据我院材料科学与工程专业现状？主要包括课程定位、参考书籍、成绩评定、答疑时间、课堂纪律等？1.3关于本门课程1.课程定位材料科学与工程金属材料无机非962.参考书籍教材：

《无机材料物理化学》贺蕴秋建材工业出版社；

参考书：《无机材料科学基础》张其土华东理工大学出版社《无机材料科学基础》宋晓岚化学工业出版社

《无机非金属材料科学基础》樊先平浙江大学出版《无机材料科学基础教程》胡志强

化学工业出版社

武汉理工：硅酸盐物理化学、无机材料物理化学、无机材料科学基础等2.参考书籍97无机非金属材料科学基础课件98无机非金属材料科学基础课件99无机非金属材料科学基础课件1003.成绩评定4.答疑时间5.课堂纪律总成绩=作业成绩+考勤成绩+考试成绩课程期间周一下午严肃活波：课堂活跃而不失严肃！3.成绩评定总成绩=作业成绩+考勤成绩+1011.方向背景

热处理专业的拓展，与成型（铸锻焊）专业的成立一样，拓宽我院材料的内涵！金属与无机非在基础知识需求上有许多交叉部分！不需要另起炉灶！金属及传统无机非为量大面广方向，有萎缩趋势，需求多但非垄断条件不算太好！且我校非金属及无机非强校，很难进大型、好条件金属材料企业！信息材料的就业环境、工资水平、产业发展、人才需求上有较好的前景！但我国电子材料还没起来从科学研究的角度讲，无机非方向由于其内涵的丰富性有较好的前途！

关于无机非方向关于无机非方向102电子材料领域信息电子材料；电子元器件、集成电路陶瓷、玻璃、水泥、矿物、晶体、炭材料无机非金属材料领域无机非金属材料方向材料科学与工程专业（不缺金属基础）电子材料领域信息电子材料；电子元器件、集成电路陶瓷、玻璃、水1032.课程设置金属成型及模具设计、现代铸造技术、现代焊接技术！陶瓷材料、矿物材料加工及应用、水泥及混凝土工程电子材料、电子产品及工艺基础、电子封装工程！建议同时选修表面。老无机非方向包括无机非和电子材料！金属或无机非对另外方向感兴趣的可适当交叉选择！

无机非金属材料科学基础课件1043.关于考研

有些学校的材料科学基础是偏无机非的！没有无机材料科学基础很难考这类学校的研究生！这是我们学校的学生大部分都在中科院金属所的原因！有些学校考物理化学、固体物理，偏无机非的院所和学校也需要无机非的基础！从搞研究的角度，无机非比金属更有前途！现代材料研究方向信息、生物、能源与无机非的关系更大！无机非金属材料科学基础课件105材料科学与工程材料物理与化学半导体研究所

研究生院物理科学学院

宁波材料技术与工程研究所

新疆理化技术研究所

上海硅酸盐研究所

合肥物质科学研究院

福建物质结构研究所

上海微系统与信息技术研究所

金属研究所

材料学兰州化学物理研究所

上海硅酸盐研究所

山西煤炭化学研究所

上海光学精密机械研究所

金属研究所

材料加工工程金属研究所

腐蚀科学与防护金属研究所材料科学与工程材料物理与化学半导体研究所研究生院物理科学106知识体系：（可自己补充）

无机非：陶瓷、特种陶瓷，玻璃，水泥，混凝土工程方面的书籍！差不太多！

电子材料：各类电子材料（导电、绝缘、介电、磁性、半导体、液晶、光纤等），电子元器件与材料，印刷电路板，电子元器件组装，表面组装技术，电子封装工程，集成电路制造工艺。有没有关于无机非方向的问题？知识体系：（可自己补充）107ThankYou!AddyourcompanysloganThankYou108无机非金属材料科学基础教师：赵宇龙8399587513645206621学院：材料学院很高兴认识各位同学！无机非金属材料科学基础教师：赵宇龙83995875很高109课程说明材料科学基础≈金属学原理材料科学与工程（1994）==金属+无机非+高分子无机（非金属）材料科学基础≈无机材料物理化学≈硅酸盐物理化学本门课程与固体化学在内容上交集较多！固体化学与固体物理凝聚态的基础知识！相对容易一些！正式学习之前，先来看一下“本门课程”在所有“课程”的位置！课程说明正式学习之前，先来看一下“本门课程”在所有“课程”的110金属学原理与硅酸盐物理化学的异同晶体结构：多元素的方向性和饱和性，结构复杂（原子级结构对金属性能影响不大，不太关心原子级的结构）；缺陷：脆性断裂，晶界为主要影响因素，不太关心线、面缺陷，关注点缺陷；相变：关心液-固成核、长大等，固-固相变有，但水玻陶高温冷却后不再变化，没金属热处理要求高；相图：以生成化合物的三元相图为主，多为化合物，固溶体不是主要研究对象！扩散：双方要求差异不大，理论相同；无机非和金属同属无机材料，与高分子不同，在知识方向有许多共用！下面看一下双方基础的异同！金属学原理与硅酸盐物理化学的异同无机非和金属同属无机材111塑性变形、凝固、回复、再结晶：不太关心；非晶态固体：玻璃工业较为发达，非晶金属研究阶段；固相反应：元素种类多，固相反应多，高温过程就是固相反应的过程，金属冶炼后化学反应不多，要求不高；烧结：陶瓷的主要理论，初始研究者，金属有粉末冶金后期研究者，但成果颇多。晶体、缺陷化学、非晶体、固相反应、烧结为主！无机非金属材料科学基础课件112课程大纲绪论1晶体学基础2缺陷化学基础3非晶态基础4固相反应5烧结6课程大纲绪论1晶体学基础2缺陷化学基础3非晶态基础4固相113第一章绪论

无机非金属材料概述1无机非金属材料地位及应用2关于本门课程4

典型无机非金属材料3无机非方向第一章绪论无机非金属材料概述1无机非金属材料1141.1无机非金属材料概述1.1.3无机非材料制备的共性1.1.2无机非金属材料的特性1.1.1无机非金属材料定义与分类1.1无机非金属材料概述1.1.3无机非材料制备的共性1151.1.1无机非金属材料定义及分类材料金属材料高分子材料无机非金属钢、铝、镁、铜塑料、橡胶水、玻、陶复合材料玻璃钢1.1.1无机非金属材料定义及分类材料金属材料高分子材116什么是无机非金属材料？除金属材料、高分子材料以外的材料。以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐和非氧化物等物质组成的材料。外延内涵如何下定义呢？外延？内涵？什么是无机非金属材料？除金属材料、高分子材料以外的材料。以某117无机非金属学胶凝材料天然材料陶瓷气硬性传统陶瓷玻璃普通玻璃水硬性特种陶瓷特种玻璃耐火材料传统分法那么哪些材料是我们常说的无机非金属材料呢？无机非金属学胶凝天然陶瓷气硬性传统玻璃普通水硬性特种特种耐火118最新分类方法？无机非金属材料学结构陶瓷功能陶瓷信息材料人工晶体能源材料生物材料传统无机非金属碳化物氮化物氧化物电磁声光热生物单晶硅磁存储激光晶体、光学晶体太阳能电池超导生物陶瓷、玻璃、水泥水泥玻璃陶瓷国家自然科学基金委员会--工程与材料科学部--学科发展战略研究报告（2006-2010）--无机非金属材料学。从科学研究的角度讲，传统无机非已是非热点领域？最新分类方法？无机非金属材料学结构陶瓷功能陶瓷信息材料人工晶1191.1.2无机非金属材料特性金属材料高分子材料无机非金属金属键共价键离子-共价晶体结构复杂没有自由电子高熔点高硬度耐化学腐蚀绝缘体导热性差变形差（韧性）无机非的特性是指在三大类材料对比中表现的？1.1.2无机非金属材料特性金属材料高分子材料无机非金属120大材料视野制备1.1.3无机非制备的共性金属金属的冶炼→金属的加工高分子无机非高分子合成→高分子加工粉体的制备→高温下制备还是先来看一下材料的制备吧？大材料视野制备1.1.3无机非制备的共性金属金属的冶炼121材料应用状态颗粒固体无机非原料初始状态多为粉体块状固体高温处理要理解无机非的工艺共性，先看一下材料的使用状态？材料应用状态颗粒固体无机非原料初始状态多为粉体块状固体高温处122常见无机非制备工艺原料破碎粉体成型干燥高温传统无机非传统无机非物理和化学法块状固体应用外形并不全需要常见无机非制备工艺原料破碎粉体成型干燥高温传统无机非传统无机1231.2无机非金属材料地位及应用1.传统无机非金属材料

水泥及混凝土：基础材料，吨位之最；房屋、公路、桥梁、港口等混凝土约20亿m3；不是一体，变为一体！陶瓷：坚硬的躯体，亮丽的表面，丰富的原料！建筑陶瓷：每年30亿m3，世界产量的50%；卫生陶瓷：6000万件，世界产量20%；日用陶瓷：120亿件，世界产量60%；

5-10年中国将成为世界建筑卫生陶瓷中心。我们从传统无机非和新型无机非两个角度来讲？传统无机非：水泥、陶瓷、玻璃、耐火材料？1.2无机非金属材料地位及应用1.传统无机非金属材料我们124

玻璃：坚硬的透明材料！没有玻璃之前的窗子？建筑工业：平板玻璃---浮法玻璃---世界第一生产大国，世界产量的30%左右，与英国、美国同为浮法原创国家。汽车工业：平板玻璃的深加工产品光电子产业：光纤、基板玻璃、激光玻璃等；

耐火材料：优良的高温强度！

高温技术基础材料，与科学研究和尖端技术紧密相关，70%用于冶金行业，我国占世界比重越来越大？玻璃：坚硬的透明材料！没有玻璃之前的窗子？1252.新型无机非金属材料

结构陶瓷：近20年来，最活跃的研究领域之一，对许多领域有巨大的推动作用。

高性能陶瓷：氮化物、碳化物等，切削、摩擦等。

信息产业陶瓷：基板，氮化硅、碳化硅、氧化铝。

航空航天陶瓷：航空航天的高温部件。

生物陶瓷：人工关节、人工骨及其它组织工程领域；新型无机非：结构陶瓷、功能陶瓷、信息材料、纳米材料、人工晶体、能源材料、生物材料等未来最活跃的材料领域？结构-未知2.新型无机非金属材料新型无机非：结构陶瓷、功能陶瓷、信息材126

功能陶瓷：

绝缘陶瓷：陶瓷基片、陶瓷封装；

电容器陶瓷：高频、大容量，片式陶瓷电容器；

半导体陶瓷：温敏、热敏、压敏、气敏等；

超导陶瓷：高温超导陶瓷；

透明陶瓷：透明氧化铝？

127

信息材料：

硅半导体：微电子技术基础：集成电路，硅单晶、硅片；多晶硅：太阳能电池；

发光材料：硅基发光材料硅基激光器

宽带隙半导体：氮化镓、金刚石薄膜为什么要搞宽带隙半导体？信息材料：为什么要搞宽带隙半导体？128

纳米材料：纳米颗粒、纳米线、纳米杆、纳米管、纳米孔材料；

虽然有纳米金属和纳米高分子，但只占很少一部分！信息材料以半导体为基础，目前的半导体大部分从无机非金属发展而来！

能源材料：能量产生：太阳能—硅、化合物、聚合物；能量存储：锂离子电池；能量传输：超导材料！

纳米材料：1291.3典型无机非金属材料陶瓷1玻璃2水泥3晶体4碳材料5耐火材料6矿物材料51.3典型无机非金属材料陶瓷1玻璃2水泥3晶体4碳材料5耐1301.陶瓷–日用陶瓷从各种无机非金属的应用看这些典型无机非金属材料？与金属、高分子日用器相比优点、缺点？1.陶瓷–日用陶瓷从各种无机非金属的应用看这些典型无机非131卫生陶瓷有金属、高分子浴缸和马桶吗？卫生陶瓷有金属、高分子浴缸和马桶吗？132电工陶瓷与金属、高分子比优点是什么？电工陶瓷与金属、高分子比优点是什么？133化工陶瓷1吨酸如何存储和使用？化工陶瓷1吨酸如何存储和使用？134高温：坩埚、内衬绝缘：基板、封装外壳；硬度：刀具加工飞机零件；透明氧化铝陶瓷下面看一下几种特种陶瓷？先来看一下氧化铝陶瓷！为什么氧化铝陶瓷具有这些性能，传统陶瓷不具备呢？高温：坩埚、内衬绝缘：基板、封装外壳；硬度：刀具加工飞机零件135氧化镁陶瓷不被碱性物质腐蚀，抗金属腐蚀，坩埚、模具、炉衬加工使用过程中注意防水！铂、铜、镁、锌、铝等金属都可用！氧化镁也可以做陶瓷吗？有什么用啊？氧化镁陶瓷不被碱性物质腐蚀，抗金属腐蚀，坩埚、模具、炉衬加工136氧化铍陶瓷导热与绝缘的完美结合！良好的中子减速能力！超强的抗金属腐蚀能力！我们先来看一个导热系数的数据？氧化铍陶瓷导热与绝缘的完美结合！我们先来看一个导热系数的数据137氧化锆陶瓷硬度高：切削工具、整形工具；抗腐蚀：浇铸口，与钢水不浸润可做钢水内衬！强度高、韧性好：迄今为止研究最好的增韧陶瓷；发动机构件，如内衬、活塞等。高温-氧化氛围。。。。敏感性：氧化物半导体，气敏材料之一！氧化锆陶瓷硬度高：切削工具、整形工具；抗腐蚀：浇铸口，与钢水138碳化硅陶瓷碳化物中抗氧化性最好的，1000-1500℃发热元件！氧化物抗氧化不更好吗？高强：拉丝、成型模具；喷砂嘴、泵零件！微电子工业：封装和基板；不是导电吗？核工业：耐辐射，作为密封套；航空航天：火箭喷嘴！碳化硅陶瓷碳化物中抗氧化性最好的，1000-1500℃发热元139碳化钛陶瓷碳化钛陶瓷硬度大，是生产硬质合金的重要材料耐磨：切削刀具碳化钛陶瓷碳化钛陶瓷硬度大，是生产硬质合金的重要材料耐磨：切140氮化硅和氮化硼陶瓷氮化硅高温耐磨：陶瓷发动机活塞顶盖氮化硅抗热震性：热电偶套管，抗热振的性能要求？氮化硼仅次于金刚石的耐高温、超硬材料，磨料！氮化硅和氮化硼陶瓷氮化硅高温耐磨：陶瓷发动机活塞顶盖氮化硅抗141纳米陶瓷纳米陶瓷：平均晶粒小于100nm的陶瓷；低熔点：颗粒小，在较低的温度下可以被烧结；高强高韧：纳米二氧化钛陶瓷可以被弯曲；磁化率高：纳米磁性金属是普通金属磁化率的20多倍吸收电磁波纳米陶瓷纳米陶瓷：平均晶粒小于100nm的陶瓷；低熔点：颗粒142红外辐射陶瓷红外辐射陶瓷：在一定红外波段范围内，有较强辐射率和辐射强度的陶瓷！主要是热辐射型！常见陶瓷：碳化硅、氧化锆加热干燥：均匀、速度快航天：太阳直射，散热！红外辐射陶瓷红外辐射陶瓷：在一定红外波段范围内，有较强辐射率143发光陶瓷发光陶瓷：把从外界获得的其它能量变成光的陶瓷；路标标志牌、装饰等发光陶瓷发光陶瓷：把从外界获得的其它能量变成光的陶瓷；路标标144透明陶瓷透明陶瓷：可以透过可见光的陶瓷；玻璃不透明吗？透明氧化铝：工业最可行强度、温度和透明：高压钠灯、高温窗口材料；透明陶瓷透明陶瓷：可以透过可见光的陶瓷；玻璃不透明吗？透明氧145激光陶瓷激光陶瓷：能够激发产生单色光的陶瓷；红宝石、掺钕的钇铝石榴石、铝酸钇、钕玻璃。单色光、激光器激光陶瓷激光陶瓷：能够激发产生单色光的陶瓷；红宝石、掺钕的钇146抗菌陶瓷抗菌陶瓷：能够抑制和杀灭微生物的陶瓷；有含有金属粒子如银的抗菌陶瓷，二氧化钛光催化型产生杀死微生物的基团！抗菌陶瓷抗菌陶瓷：能够抑制和杀灭微生物的陶瓷；有含有金属粒子147多孔陶瓷多孔陶瓷：含有大量开口、贯通气孔的陶瓷；多孔陶瓷用途：腐蚀、溶解、高温过滤气体或液体！如汽车尾气！高温金属液体过滤、酸碱液体过滤、热交换器等！多孔陶瓷多孔陶瓷：含有大量开口、贯通气孔的陶瓷；多孔陶瓷用途148导电陶瓷导电陶瓷：具有电子、空穴或离子导电能力的陶瓷；高温发热元件：碳化硅、二硅化钼、氧化锆等。超导陶瓷：电线、发电机线圈等！导电陶瓷导电陶瓷：具有电子、空穴或离子导电能力的陶瓷；高温发149生物陶瓷生物陶瓷：用作特定生物或生理功能的陶瓷；骨、牙、心脏瓣膜、整形外科、药物传递等！生物惰性：氧化铝、碳；生物活性：HA、TCP生物陶瓷生物陶瓷：用作特定生物或生理功能的陶瓷；骨、牙、心脏150敏感陶瓷敏感陶瓷：对某一信号敏感的陶瓷；信息技术中传感器技术的基础！电阻变化、电动势变化、磁变化温度、压力、气氛、湿度、光强、电场、射线等！敏感陶瓷敏感陶瓷：对某一信号敏感的陶瓷；信息技术中传感器技术1512.玻璃夹丝玻璃压花玻璃大规模、高强度透明材料？原料丰富、成本低！万能成型！想想所有透明材料都用树脂时树脂的价格！2.玻璃夹丝玻璃压花玻璃大规模、高强度透明材料？原料丰富、成152建筑玻璃平板玻璃中空玻璃建筑玻璃平板玻璃中空玻璃153日用玻璃瓶瓶罐罐保温瓶玻璃日用玻璃瓶瓶罐罐保温瓶玻璃154仪器玻璃瓶瓶罐罐实验室中的瓶瓶罐罐仪器玻璃瓶瓶罐罐实验室中的瓶瓶罐罐155光学玻璃显微镜、眼镜、照相机等光学玻璃光学玻璃显微镜、眼镜、照相机等光学玻璃156电真空玻璃电子工业中的玻壳、芯柱和封装电真空玻璃电子工业中的玻壳、芯柱和封装157彩色玻璃彩色玻璃158反射玻璃：反射凉爽反射玻璃：反射凉爽159光致变色玻璃灯具玻璃光致变色玻璃灯具玻璃160玻璃纤维玻璃纤维161玻璃纤维主要用途玻璃纤维主要用途162光纤激光玻璃棒光纤激光玻璃棒163基板玻璃基板玻璃164生物玻璃生物玻璃1653.水泥桥梁水泥道路水泥力学性能不是最适合的，但原料、成本却是最划算的？想象如果力学材料全用钢铁时，钢铁的价格？理解传统无机非金属材料的基础地位？（都是天然矿物原料，是大规模生产和应用的基础）3.水泥桥梁水泥道路水泥力学性能不是最适合的，但原料、成本却166建筑水泥油井水泥框架为高层产生、为墙体材料的要求降低奠定基础？建筑水泥油井水泥框架为高层产生、为墙体材料的要求降低奠定基础167大坝水泥：并不是任何水泥都可在任何场合应用大坝水泥：并不是任何水泥都可在任何场合应用168彩色水泥彩色水泥169快硬水泥低热水泥耐高温水泥？快硬水泥低热水泥耐高温水泥？1704.晶体材料非线性光学晶体压电石英晶体晶体生产成本相对较高，能用陶瓷、玻璃的地方一般不用晶体，但晶体的高度均一性所体现出来的性能其它做不到的？4.晶体材料非线性光学晶体压电石英晶体晶体生产成本相对较高，171电光晶体：折射率红外光学晶体电光晶体：折射率红外光学晶体172热释电晶体超硬晶体热释电晶体超硬晶体173半导体晶体单晶硅碳化硅单晶半导体晶体单晶硅碳化硅单晶174早期晶体管：事物发展初期都很弱小早期晶体管：事物发展初期都很弱小175硅单晶上的信息技术硅单晶上的信息技术176无机非金属材料科学基础课件177无机非金属材料科学基础课件178氧化铝单晶：高温窗口材料氧化铝单晶：高温窗口材料179光学晶体材料光学晶体材料180激光晶体闪烁晶体激光晶体闪烁晶体1815.碳材料碳纤维碳纤维与碳有关的材料多是软的，但要破坏CC键却非常难！5.碳材料碳纤维碳纤维与碳有关的材料多是软的，但要破坏CC键182无机非金属材料科学基础课件183无机非金属材料科学基础课件184无机非金属材料科学基础课件185无机非金属材料科学基础课件186无机非金属材料科学基础课件187无机非金属材料科学基础课件188石墨坩埚石墨电极石墨坩埚石墨电极189润滑石墨耐腐蚀石墨润滑石墨耐腐蚀石墨190石墨密封石墨密封191粘土砖6.耐火材料粘土砖6.耐火材料192硅质砖硅质砖193碳砖碳砖194氧化铝砖氧化铝砖1957.矿物材料矿物与岩石的区别？7.矿物材料矿物与岩石的区别？196高岭土：陶瓷、造纸、涂料吸附、白、可塑高岭土：陶瓷、造纸、涂料吸附、白、可塑197膨润土：泥浆悬浮、农药载体、脱色澄清吸附、不白、可塑膨润土：泥浆悬浮、农药载体、脱色澄清吸附、不白、可塑198方解石：塑料制品、橡胶制品、造纸、牙膏、涂料、油墨、胶粘剂、食品和医药

白、硬方解石：塑料制品、橡胶制品、造纸、牙膏、涂料、油墨、胶粘剂、199石灰石：轻质碳酸钙、水泥、玻璃、饲料、钙肥石灰石：轻质碳酸钙、水泥、玻璃、饲料、钙肥200石英：玻璃、铸造砂、单晶硅、光纤、石英玻璃、硅微粉、碳化硅石英：玻璃、铸造砂、单晶硅、光纤、石英玻璃、硅微粉、碳化硅201滑石：造纸增强吸附，橡胶、电缆、油漆涂料、陶瓷滑石：造纸增强吸附，橡胶、电缆、油漆涂料、陶瓷202海泡石：孔道，过滤、增稠剂、香烟滤嘴、杀虫剂载体从应用角度有时很难区分？海泡石：孔道，过滤、增稠剂、香烟滤嘴、杀虫剂载体从应用角度有2031.3关于本门课程1.课程定位材料