【正文】 無論是水泥工業(yè)、玻璃工業(yè)，還是陶瓷工業(yè)，單條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力有大型化的趨勢。新型墻體材料、高質(zhì)量門窗、中空玻璃將大量應(yīng)用。與西方發(fā)達國家相比，我國還存在很大的差距，特別是缺乏立法支持與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)以及相應(yīng)組織的管理與監(jiān)督，使我國的傳統(tǒng)無機非金屬材料工業(yè)發(fā)展還有很大的提升空間。世界發(fā)達國家十分重視建材工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與綠色評價。50～60年代開發(fā)了碳化硅和氮化硅等高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、氧化鋁透明陶瓷、β－氧化鋁快離子導(dǎo)體陶瓷、氣敏和濕敏陶瓷等[5]。它們是現(xiàn)代新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造、現(xiàn)代國防和生物醫(yī)學(xué)所不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)[4]。各種規(guī)格的平板玻璃、儀器玻璃和普通的光學(xué)玻璃以及日用陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和電瓷等與人們的生產(chǎn)、生活休戚相關(guān)。（3）不同性質(zhì)的材料經(jīng)復(fù)合而構(gòu)成復(fù)合材料。特種無機非金屬材料的特點是：（1）各具特色。普通無機非金屬材料的特點是：耐壓強度高、硬度大、耐高溫、抗腐蝕。具有比金屬鍵和純共價鍵更強的離子鍵和混合鍵。是除有機高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統(tǒng)稱。新型無機非金屬材料因具有耐高溫、耐腐蝕、高強度、多功能等多種優(yōu)越性能，其中一些已在各個工業(yè)部門以及近幾十年發(fā)展起來的空間技術(shù)、電子技術(shù)、激光技術(shù)、光電子技術(shù)、紅外技術(shù)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用[1]。本文著重介紹了無機材料的研究進展和應(yīng)用。在材料學(xué)飛速發(fā)展的今天，無機非金屬材料有這廣闊的應(yīng)用前景和良好的就業(yè)形勢。因此，無機非金屬材料的發(fā)展必將大大的促進現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步和人類文明程度的提高。無機非金屬材料的提法是20世紀(jì)40年代以后，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展從傳統(tǒng)的硅酸鹽材料演變而來的。這種化學(xué)鍵所特有的高鍵能、高鍵強賦予這一大類 材料以高熔點、高硬度、耐腐蝕、耐磨損、高強度和良好的抗氧化性等基本屬性,以及寬廣的導(dǎo)電性、隔熱性、透光性及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性。此外，水泥在膠凝性能上，玻璃在光學(xué)性能上，陶瓷在耐蝕、介電性能上，耐火材料在防熱隔熱性能上都有其優(yōu)異的特性，為金屬材料和高分子材料所不及。例如：高溫氧化物等的高溫抗氧化特性；氧化鋁、氧化鈹陶瓷的高頻絕緣特性；鐵氧體的磁學(xué)性質(zhì)；光導(dǎo)纖維的光傳輸性質(zhì)；金剛石、立方氮化硼的超硬性質(zhì)；導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性質(zhì)；快硬早強水泥的快凝、快硬性質(zhì)等。例如：金屬陶瓷、高溫?zé)o機涂層，以及用無機纖維、晶須等增強的材料。它們產(chǎn)量大，用途廣。主要有先進陶瓷、非晶態(tài)材料、人工晶體、無機涂層、無機纖維等。至今，又出現(xiàn)了變色玻璃、光導(dǎo)纖維、電光效應(yīng)、電子發(fā)射及高溫超導(dǎo)等各種新型無機材料。生態(tài)評價也成為世界可持續(xù)發(fā)展的一個重要手段。面對資源和環(huán)境對我國經(jīng)濟發(fā)展的嚴(yán)峻考驗，國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略顯得愈加重要[6]。向著提高材料性能、使用壽命的方向發(fā)展。生產(chǎn)線的大型化可以有效提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低能源消耗[7]。在美國、日本、西歐等所有發(fā)達國家在其科技發(fā)展戰(zhàn)略中都把無機非金屬新材料的發(fā)展放在優(yōu)先發(fā)展的重要位置。由于對材料科學(xué)基礎(chǔ)研究的日益深入，各種精密測試分析技術(shù)的發(fā)展，將有助于按預(yù)定性能設(shè)計材料的原子或分子組成及結(jié)構(gòu)形態(tài)的早日實現(xiàn)。由于這些化學(xué)鍵的特點，例如高的鍵能和強大的鍵極性等，賦予了這一大類材料以高熔點，高強度，耐磨損，高硬度，耐腐蝕及抗氧化的基本屬性和寬廣的導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性，透光性以及良好的鐵電性，鐵磁性和壓電性等特殊性能，高溫超導(dǎo)性也是新近在這類材料上發(fā)現(xiàn)的。玻璃的通性1）各向同性2）介穩(wěn)性：玻璃是由熔體急劇冷卻而得，由于在冷卻過程中粘度急劇增大，質(zhì)點來不及形成晶體的有規(guī)則排列，系統(tǒng)的內(nèi)能尚未處于最低值，從而處于介穩(wěn)態(tài)，在一定的外界條件下，它們?nèi)跃哂?自發(fā)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能較低的晶體的趨勢。4）形成氧化物玻璃必須滿足的四條規(guī)則: A 每個氧離子應(yīng)該與不超過兩個陽離子相聯(lián)。硼氧反常性：堿金屬或堿土金屬氧化物加入B203玻璃中，將產(chǎn)生硼氧四面體[B04],而形成硼酸鹽玻璃。3）這類氧化物主要有SiO2,B2O3,BO5,GeO2,As2O5等。各種氧化物在玻璃中的作用：1）堿金屬氧化物A 堿金屬氧化物加入到熔融石英玻璃何總，促使硅氧四面體間連接斷裂，出現(xiàn)非橋氧，使玻璃結(jié)構(gòu)疏松，導(dǎo)致一系列性能變化，但由于堿金屬離子的斷網(wǎng)作用使它具有了高溫助熔，加速玻璃融化的性能。PbO 鉛離子位八個氧離子所包圍，其中四個氧離子與鉛離子距離較遠（）,另外四個較近（）.形成不對稱配位鉛離子外層的 惰性電子對，受較近的四個氧的排斥，推向另外四個氧離子的一邊，因此在晶態(tài) PbO中組成一種四方錐體[PbO4]的結(jié)構(gòu)單元，一般 認(rèn)為，在高鉛玻璃中均存在這種四方錐體，它形成一種螺旋形的網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)使PbOSiO2系統(tǒng)具有很大的 玻璃形成區(qū)，同時也決定了PbO在硅酸鹽熔體中的高度助熔性。隨著典型玻璃熔體過冷度增加，粘度迅速增大，而成核速率和過冷度關(guān)系曲線，晶核生長速率與過冷關(guān)系曲線都是具有限量最大值，對典型玻璃熔體，其兩個極大值所在的過冷度，分開越大時，越容易冷卻成玻璃，因此成速率出現(xiàn)極大值時，熔體在此溫度設(shè)有適宜的結(jié)晶條件，當(dāng) 兩個極大值重合在一個過冷度時，熔體即具有最大的成核速率，又具有最大的生長速率，熔體較易析出晶體而不形成玻璃。②鍵型A 離子鍵化合物離子， 金屬鍵物質(zhì)—電子，正離子狀態(tài)，無方向性。O/Si從2到4，聚合程度降低，粘度變小，結(jié)晶易，形成玻璃難。當(dāng)玻璃熔體處于過冷態(tài)時，由于熱運動引起組成和結(jié)構(gòu)上的起伏，一部分變成晶相。當(dāng)新相達到一定大小（臨界值）時，界面對體積的比例就減小，系統(tǒng)的自由能減小，這時新生相就可能穩(wěn)定成長。晶體生長晶體的生長速度隨著過冷度的增大而增大。雜志往往富集在分相玻璃的一相中，富集到一定濃度時將促使這些微相由非晶相轉(zhuǎn)變?yōu)榫唷?）提高玻璃機械強度的方法： 退火，鋼化，表面處理與涂層，微晶化與其他材料成復(fù)合材料等。第二、三章 玻璃原料及配合料制備玻璃輔助原料: 澄清劑，著色劑，脫色劑，氧化劑和還原劑，乳濁劑和其他原料。玻璃的形成玻璃形成過程的速度實際上取決于石英砂粒的溶解擴散速度。玻璃液的冷卻產(chǎn)生二次氣泡的原因:（1）硫酸鹽的熱分解；（2）物理溶解的氣體析出；（3）玻璃中某些組分易產(chǎn)生二次氣泡。第四章 玻璃的退火與淬火玻璃的應(yīng)力：熱應(yīng)力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力和機械應(yīng)力1）熱應(yīng)力：玻璃中由于 存在溫差而產(chǎn)生的應(yīng)力。玻璃外層為張應(yīng)力而內(nèi)層為壓應(yīng)力，由于應(yīng)變點以上的玻璃具有粘彈性，即此時的玻璃為可塑狀態(tài)，在受力后會產(chǎn)生位移和變形，使由溫度梯度 所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力消失。機械應(yīng)力： 由外力作用在玻璃上引起的應(yīng)力，當(dāng)外力除去時應(yīng)力隨之消失，此應(yīng)力為機械應(yīng)力。玻璃淬火后所產(chǎn)生的應(yīng)力大小與淬火溫度，冷卻速度，玻璃的化學(xué)組成以及厚度等有直接關(guān)系。玻璃夾雜物（條紋和節(jié)瘤）：玻璃主體內(nèi)存在的異類玻璃夾雜物第六章 建筑玻璃及其深加工深加工的產(chǎn)品主要有： 鋼化玻璃、夾層玻璃、中空玻璃、鍍膜玻璃等。為什么又叫安全玻璃？ 由于透明樹脂膠片的粘結(jié)作用使得玻璃保持良好的透明性外，玻璃體的抗沖擊能力也得到提高。石英在陶瓷生產(chǎn)中的作用：1）是瘠性料，可降低可塑性，減少收縮變形，加快干燥；2）在高溫時可部分 溶于長石玻璃中，增加液相粘度，減小高溫時的坯體變形； 3）未熔石英與莫來石一起可構(gòu)成坯體骨架，增加強度；4）在釉料中增加石英含量可提高釉的熔融溫度和粘度，提高釉的耐磨性和抗化學(xué)腐蝕性。4）極性物料可提高坯的疏水性和干燥速度。第八章 配料計算及坯料制備傳統(tǒng)陶瓷的坯料組成：瓷器、炻器、精陶區(qū)別： 瓷器有良好的色澤，一定的透明度和熱穩(wěn)定性，機械強度炻器介于陶器和瓷器之間，于陶的區(qū)別是氣孔率較低，是致密燒結(jié)；于瓷器的區(qū)別是坯體帶色且無半透明性。第九章 成型坯料在加入（或含有）液體（一般是水）后，可形成一種特殊狀態(tài)，具有了鎖需要的工藝性能。各成分在釉料中的作用：1）玻璃形成劑； 2）助溶劑； 3）乳濁劑； 4）著色劑； 5）其他輔助劑 釉料配方的總原則是釉料必須適應(yīng)于坯料。它對調(diào)整坯釉之間的差別、緩和釉層中應(yīng)力、改善 坯釉的結(jié)合性能起一定的作用。坯和釉的適應(yīng)性坯釉適應(yīng)性是指熔融性能良好的釉熔體，冷卻后與坯體緊密結(jié)合成完美的整體，不開裂，不剝落的能力。發(fā)育良好的中間層可填滿坯體表面的隙縫，減弱坯釉間的應(yīng)力，增大制品的機械強度。4）釉層厚度對坯、釉適應(yīng)性的影響薄釉層在煅燒時組分的改變比厚釉層大，釉的熱膨脹系數(shù)降低得多，而且中間層相對 厚度增加，有利于提高釉中的壓力，有利于提高釉適應(yīng)性。發(fā)展中的施釉方法：流化床施釉、熱噴施釉、干壓施釉。3）坯體溫度 坯體溫度高，水的粘度小，有利于水分表面移動。濕擴散是坯體內(nèi)部由于存在濕度梯度引起的水分移動，其方向由坯體內(nèi)部指向坯體外部；熱擴散是坯體內(nèi)部由于存在溫度梯度而使水分移動，其方向由坯體表面指向坯體中心。隨水分的 排除，組成坯體的固體顆粒逐漸靠攏，坯體發(fā)生少量收縮哦，氣孔率增加。3）高溫階段（950度~~最高燒成溫度）高溫階段也稱為?；纱善冢菬蛇^程中溫度最高的階段。同時促進莫來石的生成和發(fā)育，降低燒成溫度，促進燒結(jié)。2）氣氛對坯體的收縮和燒結(jié)的影響二者在還原氣氛中的燒結(jié)溫度都比在氧化氣氛中低，隨含鐵量的減少而減小。B 使SiO2和CO還原 SiO2經(jīng)還原分解作用，生成單質(zhì)硅，產(chǎn)生黑斑；CO則會分解出C而產(chǎn)生煙熏，也可產(chǎn)生釉泡。在結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)的形成和發(fā)展階段，水化物晶粒已大量形成，結(jié)晶不斷長大，且晶粒之間相互接觸和連生，使整個石膏漿體形成一個結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)，具有較高的強度，并且不再具有觸變復(fù)原的特點。但是，當(dāng)達到某一限度值后，若過飽和度仍然過大，水化物勢必會繼續(xù)增加，就會對已形成的結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)產(chǎn)生一種內(nèi)應(yīng)力（成為結(jié)晶應(yīng)力），當(dāng)結(jié)晶應(yīng)力大于結(jié)構(gòu)所能承受的限度時，就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。3石灰漿體的硬化： 干燥硬化和碳化硬化。作用：與酸性氧化物作用，生成C2S,C3S,C3A,C4AF等孰料礦物，其中C3S是由CaO與C2S作用后形成的，因此CaO的含量會直接影響到C3S的含量。當(dāng)CaO含量一定時，SiO2的含量影響C3S和C2S的相對含量。水泥孰料的組成：1）硅酸三鈣A礦：硅酸三鈣并不以純的形式存在，而是含有少量氧化鎂，氧化鋁等形成的固溶體。但硅酸三鈣水化熱較高，抗水性較差，且孰料中硅酸三鈣含量過高時，會給煅燒帶來困難，往往使孰料中游離氧化鈣增高，從而降低水泥強度，甚至影響水泥安定性。3）中間相填充在阿里特，貝利特之間的鋁酸鹽，鐵酸鹽，組成不定的玻璃體和含堿化合物等成為中間相。，但隨后的發(fā)展不如硅酸三鈣。硅率表達了水泥孰料礦物中硅酸鹽礦物與熔劑性礦物C3A+C4AF)之間的數(shù)量對比關(guān)系。若孰料中Al2O3和Fe2O3的總含量已確定，那么鋁率表示C3A和C4AF的相對含量。P198圖154說明C3S的水化過程五個階段。3)結(jié)構(gòu)形成和發(fā)展期 放熱速率很低，趨于穩(wěn)定。隨著水化產(chǎn)物層的不斷增厚，離子擴散速率即成水化歷程動力學(xué)行為的決定性因素?？追植技翱偪紫堵试谒^程中，水化產(chǎn)物的體積要大于孰料礦物的體積。即約45%的水化產(chǎn)物處于水泥顆粒原來的周界之內(nèi)，成為內(nèi)部水化產(chǎn)物；另有55% 則為外部水化產(chǎn)物，占據(jù)著原來沖水的空間。隨著水化過長的進展，孔徑小于10nm，即凝膠孔的數(shù)量由于水化產(chǎn)物的增多而增加，毛細孔則逐漸填充減小，總的孔隙率則相應(yīng)降低。第十六章 摻混合材料的水泥 水泥混合材料常用的激發(fā)劑有兩類:堿性激發(fā)劑（石灰或水化時能析出Ca(OH)2的 硅酸鹽水泥孰料）和硫酸鹽激發(fā)劑（二水石膏、半水石膏、無水石膏或以CaSO4為主要成分的化工廢渣，如磷石膏、氟石膏等），起作用機理如下: 堿性激發(fā)劑的Ca(OH)2與活性混合材料中所含呈活性狀態(tài)的SiO2和Al2O3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。因此，礦渣水泥早期硬化速度就較慢。由強度組分和膨脹組分組成。因此，可以任務(wù)鈣礬石和氫氧化鋁凝膠共同構(gòu)成了強度因素和膨脹因素。為了抵抗高溫作用，必須選擇高熔點化合物。其含量不多，但對制品的某些性質(zhì)影響極大，是制品使用過程中容易損壞的薄弱環(huán)節(jié)。第三篇：無機非金屬材料在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用無 機 非 金 屬材 料 在 生物 醫(yī) 學(xué) 的 應(yīng) 用所謂無機非金屬材料（inorganic nonmetallic materials），就是指是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料。其生產(chǎn)過程特點：一是共性，即有關(guān)原料，粉制備，成型等一系列過程。其應(yīng)具有生物相容性，力學(xué)相容性；與生物組織有優(yōu)異的親和性；滅菌性并具有很好的物理、化學(xué)穩(wěn)定性等。第四，具有耐消毒滅菌性能生物陶瓷材料是長期植入體內(nèi)的材料，植入前須進行嚴(yán)格的消毒滅菌處理。而在醫(yī)用方面的氧化鋁陶瓷材料則是αAl2O3多孔陶瓷材料，其制備過程中對孔徑的控制要求極為嚴(yán)格。但由于氧化鋁陶瓷同樣具有脆性大，機械加工困難等特點，其用于醫(yī)用還需進一步的研究應(yīng)用。氧化鋯陶瓷是以穩(wěn)定的立方型氧化鋯ZrO2為主晶相的陶瓷。其制備方法是各種沉淀法如共沉淀法獲得超細的氧化鋯粉末，然后通過干成型或濕成型法成型后進行燒結(jié)而成的。這類陶瓷在生物體內(nèi)基本不被吸收，材料有微量溶解，能促進種植體周圍新骨組成，并與骨組織形成牢固的化學(xué)鍵結(jié)合。其同時也可以用于義眼片。n H A是一種性能優(yōu)良的無機陶瓷材料、生物學(xué)活性好。生物活性玻璃與普通玻璃的不同之處在于其具有生物活性，能夠很好的與生物組織相容。最值得一提的是生物玻璃對癌癥的治療，主要是在生物玻璃中加入一些磁性物，鐵酸鋰或者其他熱源性材料，用于熱種子治療癌癥腫瘤。其之所以稱為微