无机非金属材料的主要应用研究

邹良伟

摘 要：无机非金属材料是除有机高分子材料和金属材料外，都是从传统硅酸盐材料演变而来的材料。这种由碳化物、卤化物、硅酸盐、氧化物、磷酸盐、硼酸盐等某些元素的物质组成的材料，与金属材料和有机高分子材料并列三大材料之一。由于其耐高温、耐腐蚀、硬度高，以及特殊的光声和电学性能，该材料在国防领域的应用越来越多，具有良好的就业形势和广阔的应用前景。

关键词：无机非金属材料;应用;研究

一.无机非金属材料的特点

无机非金属材料是当代完整的材料体系中十分重要的组成部分，金属与其相比晶体结构更加简单且拥有自由的电子，纯共价键和金属键的混合键与离子键于比无机非金属材料差。这类材料，化学键特有的高键能赋予其耐腐蚀和磨损、硬度、熔点、强度高且抗氧化性能强等基本属性，同时该类材料的压电性、铁磁性和铁电性良好，隔热性、透光性及导电性宽广。由于该类材料拥有众多的使用途径且名目和品种繁多，因此到目前为止还未有完善统一的分类方法，一般将其分为新型和传统两种类型。抗腐蚀性能良好、硬度高、耐高温、耐压强度大是普通无机非金属材料的特点。陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料分别在耐蚀和介电、光学、胶凝、防热隔热性能方面展示出独特的优异性，这些优异的特性远远高于高分子与金属材料。但无机非金属材料相较于高分子材料需要较为复杂的制造工艺且密度较大;相较于金属材料延展性不足且抗断强度低。特种无机非金属材料拥有各种微观现象及物理效应、不同的特色、经过复合的各种性质的材料构成复合材料三种特点。如微观现象和物理效应方面有热敏材料的热—电、气敏材料的气体—电、湿敏材料的湿—电等材料对化学及物理参数键的功能转换特性;特色方面则是指氧化铍、氧化铝陶瓷的高频绝缘特性、光导纤维的光传输性质、铁氧体的磁学性质等;复合材料则是指高温无机涂层、使用晶须、无机纤维等增强的材料等。

二.无机非金属材料的应用

建筑工程中使用的隔热及保温隔热材料主要是为了避免室内热量外流和对室内热量外流進行有效控制，材料传导性能的高低会对绝热材料的优劣起到决定性作用，材料的绝热性能与其传导性能成反比。当前无机绝热材料、金属和有机绝热材料成为三大类绝热材料，但相较于无机绝热材料有机材料受到的限制因素多，稳定性差且耐腐蚀性弱，没有与其他构建较好的结合性且产生的副产物容易损害人体，较差的防火性能及承载力且容易老化等因素使其使用受到限制。相较于无机非金属材料金属类绝热材料没有广泛的使用和来源，耐腐蚀性低且在雷电多发区域容易受到严苛的设计和技术要求的限制。由此可看出无机非金属材料与这两种材料相比拥有更大的优势，其耐热性、承载力、防火性强、来源广、生产工艺简单等诸多优点使其在各个领域中的运用更加广泛。无机非金属材料应用于建筑保温隔热中可对建筑的外表面积结构进行维护，保护建筑的同时保证其保温性能，防止建筑物在大气环境中直接暴露从而避免受到大气环境中的破坏及腐蚀作用。人造轻质硅酸盐非连续的絮状纤维材料及岩棉拥有较好的化学稳定性能且质地松软，弹性好而耐酸碱;镁含水硅酸盐类矿物作为建筑绝热材料拥有良好的性能;建筑工程中经常使用的绝热、轻质、隔声材料是硅藻土，这是一种硅藻的硅质的细胞壁组成的生物化学沉积岩不会溶于酸碱且多孔轻质、质地松软、容易研磨成粉末;作为一种天然纤维的木纤维能够对各种粘贴式保温隔热起到极为重要的作用，内外墙腻子防水涂料和复层涂料及建筑保温隔热中使用能够增加稠度、防裂和触变;在碎玻璃和石英砂矿粉中加入促进剂及发泡剂等添加剂均匀混合并超细粉碎后形成的配合料，通过溶化、发泡、退火形成的泡沫玻璃其内部充满封闭式气泡，不容易霉变、不燃烧且机械性能高、密度低、本身无毒、耐化学腐蚀。

三.无机非金属材料的应用领域

1.生物医学领域

该类材料应用于生物领域中能够成为对人体健康进行保障的必需品，当前主要用于生物器官及组织的修复与替代。由于人的生物体是无机非金属材料与有机生物体的复合体，因此无机非金属材料如无机复合材料、生物陶瓷、玻璃等能够在药物控制系统、人体器官修复等方面的生物应用中发挥作用。本世纪进入第3代的细胞基因活化的生物材料再生人体器官和组织或经过组织诱导重建，使其生理功能增进从而实现永久修复，未来生物医学领域可借助该材料对有生命的人体部件进行制造和设计从而制造出整个人体器官。

2.建筑工程领域

建筑行业的快速发展导致能源短缺，无机非金属材料良好的保温隔热性能可对建筑物的外表和结构进行维护，确保建筑物的使用和保温性能并避免其受到外界环境的腐蚀与破坏。

3.国防装备领域

现代化国防建设中所应用的武器非金属材料有无机纤维、人工晶体和先进陶瓷等。激光武器、潜艇通讯、弹道制导等各方面主要应用人工晶体;航空航天方面如卫星遥感、发动机等主要应用拥有高韧性和耐高温优点的特种陶瓷，加上特种陶瓷的质量轻且硬度高，使其成为了防弹衣、飞机及汽车等防御方面的应用材料;各类宇宙飞船及卫星的自控系统经常使用石英玻璃，各种国内军用飞机的重要部件则经常使用航空玻璃。

4.航空航天领域

航空航天等发展借助复合材料与高温结构陶瓷得到了巨大的发展。而拥有最大潜力的陶瓷基复合材料很可能成为各个领域中需求巨大的材料。如高温防热、热结构、抗冲刷结构材料等会选用碳化物陶瓷及复合材料。

四.结语

综上所述，无机非金属材料与国计民生息息相关。它们的良好表现和在生产生活各个领域的应用，对国民经济建设的发展起到了极其重要的作用。对无机非金属材料提出了越来越高的要求。可以预见，随着时代的发展，无机非金属材料将成为各行业发展的主流。

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