无机非金属材料的应用和发展趋势

无机非金属材料的应用和发展趋势

张东超

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【摘要】无机非金属材料是硅酸盐材料通过优化后得到的一种新型材料，在我国较多领域中有较为广泛的应用，比如建筑行业、信息技术行业、军事以及科研行业等，具有功能多元化、种类繁多以及节能的优势。因此，无机非金属材料在不同领域的应用对我国科学发展提供助力，对未来经济的提高具有较大的促进作用。本文着重探讨了无机非金属材料在不同领域中的应用效果，最后对无机非金属材料的未来发展进行了探究。

【关键词】无机非金属材料；应用；发展趋势

非金属材料是由非金属元素或化合物构成的材料。自19世纪以来，随着生产和科学技术的进步，尤其是无机化学和有机化学工业的发展，人类以天然的矿物、植物、石油等为原料，制造和合成了许多新型非金属材料，如水泥、人造石墨、特种陶瓷、合成橡胶，合成树脂（塑料）、合成纤维等。这些非金属材料因具有各种优异的性能，为天然的非金属材料和某些金属材料所不及，从而在近代工业中的用途不断扩大，并迅速发展。非金属材料种类及品种繁多、涉及范围极其广泛。非金属材料分为有机非金属材料，无机非金属材料两个大类。其中，无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一，市场前景广阔。

1无机非金属材料的特点

无机非金属材料和金属材料以及有机高分子材料等一样， 是当代完整的材料体系中的一个重要组成部分。在晶体结构上，无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。无机非金属材料具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能，而高键能赋予这类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性，以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。无机非金属材料品种和名目极其繁多，用途各异，因此，还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的（传统的）和先进的（新型的）无机非金属材料两大类。

1.1普通无机非金属材料的特点是：耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上，陶瓷在耐蚀、介电性能上，耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性，是金属材料和高分子材料所不及的。但与金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较为复杂。

1.2特种无机非金属材料的特点是：①各具特色。例如：高温氧化物的高温抗氧化特性；氧化铝、氧化铍陶瓷的高频绝缘特性；铁氧体的磁学性质；光导纤维的光传输性质；金刚石、立方氮化硼的超硬性质；导体材料的导电性质；快硬早强水泥的快凝、快硬性质等。②各种物理效应和微观现象。例如：光敏材料的光－电、热敏材料的热－电、压电材料的力－电、气敏材料的气体－电、湿敏材料的湿度－电等材料对物理和化学参数间的功能转换特性。③不同性质的材料经复合而构成复合材料。例如：金属陶瓷、高温无机涂层，以及用无机纤维、晶须等增强的材料。

3无机非金属材料的应用

3.1 在建筑工程中的应用

随着我国科学技术的不断发展，建筑行业也得到了较快的发展，但是在发展中也出现了资源短缺的问题，非金属材料能够有效满足建筑要求，具有较好的保温隔热的作用。无机非金属材料能够较好地应用在建筑行业中，比如建筑外表以及结构等，确保建筑的保温性能，能够有效避免建筑物受外力的破坏。同时，在建筑过程中，保温隔热材料主要是硅藻土、岩棉以及泡沫玻璃等，比如硅藻土质地较为松软，并且多孔，可以将其制成粉末，能够对水分进行吸收，同时具有较强的隔热性能。

3.2国防装备中的应用

无机非金属材料作为一种新型材料，主要是人工晶体、无机纤维、先进陶瓷等，在我国国防建设中有较多的应用，我国国防建设打下了良好的物质基础。主要表现在几个方面：(1)人工晶体。人工晶体材料在国防建设中较为重要，一.般情况下被应用在潜艇通信、激光武器以及电子对抗等方面。(2)陶瓷。陶瓷具有耐高温、韧性高的优势，在航空航天领域有较为广泛的应用，比如卫星遥感以及发动机等。此外，陶瓷质量相对较轻，并且硬度较高的特点，在较大程度.上有较好的防御性能，在飞机、汽车以及防弹衣中应用广泛。(3)掺杂石英玻璃材料。石英玻璃材料主要应用在宇宙飞船以及卫星中，具体应用在自控系统中，在不同种类军用飞机中的关键部位均有使用。

3.3在建筑保温中的应用

无机非金属材料在建筑保温中也有较为广泛的应用，并且有较好的应用效果。此外，在换种外表保温以及围护结构中均采用了无机非金属材料，能够提高建筑保温性能，以此全面提升建筑质量。在建筑保温中应用的无机非金属材料主要有硅藻土、岩棉以及玻璃泡沫等，在使用过程中会用到不同的无机非金属材料，主要是因不同的材料有不同的使用效果。岩棉是一种絮状纤维材料，主要成分是硅酸盐，具有较为稳定的化学性质，同时质地相对较为松软。此种材料有较好的耐酸碱性，通过建筑表面的包裹，最大程度上提高建筑的保温性能，还可有效避免建筑受到不同物质的不利影响。硅藻土从严格意义上来讲是一种生物化学沉积岩，主要成分由硅质细胞壁组成，具有吸水性良好的优点，并且不溶于酸碱物质中，在作为一种绝缘材料应用到建筑中，同时还具有较好的隔生性能，对建筑质量的提升具有较大的促进作用；玻璃泡沫是一种较为封闭的气泡材料，具有较多优点，比如不霉变、导热系数小以及耐化学腐蚀等，玻璃泡沫在使用过程中适用较大的温度范围，还具有较强的装饰功能，在建筑行业中可大大提高应用效果。

4无机非金属材料的发展

近些年，随着科学技术的进步，无论是传统无机非金属材料，还是无机非金属材料都有了一些新的进步。

4.1重视可持续发展

西方发达国家在促进传统无机非金属材料产业健康、可持续发展方面的采取了许多重要措施。世界发达国家十分重视建材工业的可持续发展与绿色评价。生态评价也成为世界可持续发展的一个重要手段。许多国家正在进行“生态城市”的建设与实践，推广建筑节能技术材料，使用可循环材料等，改善城市生态系统状况。由此，提出了绿色建材、环保建材与节能建材的概念，并开展了大量的研究与实践工作。与西方发达国家相比，中国还存在很大的差距，特别是缺乏立法支持与技术标准的指导以及相应组织的管理与监督，使中国的传统无机非金属材料工业发展还有很大的提升空间。面对资源和环境对中国经济发展的严峻考验，国民经济的可持续发展战略显得愈加重要。

4.2更加重视节能

传统的无机非金属材料工业是能源消耗大户，在世界能源日益短缺的今天，如何生产节能、降耗，以及如何生产出高质量的建筑节能、保温产品是建材工业发展的重要趋势。选择资源节约型、污染最低型、质量效益型、科技先导型的发展方式。新型墙体材料、高质量门窗、中空玻璃将大量应用。向着提高材料性能、使用寿命的方向发展。低寿命设计、大量重复建设已经严重制约城市建设的发展。现代化建筑需要高性能建筑材料的支持，而提高建筑的耐久性又对建筑材料的使用寿命提出了更高的要求。

4.3大型化

无论是水泥工业、玻璃工业，还是陶瓷工业，单条生产线的生产能力有大型化的趋势。生产线的大型化可以有效提高产品的质量，降低能源消耗。

4.4智能化

建筑的智能化需要建筑材料的支持。随着技术的进步和生活水平的提高，建筑材料的安全性智能诊断等智能技术将更多的应用于建筑中。

4.5复合化

复合材料具有单一材料所无法满足的使用功能，是建筑材料的发展趋势，对建筑材料的功能要求越来越趋向于多功能化。在美国、日本、西欧等所有发达国家在其科技发展战略中都把无机非金属新材料的发展放在优先发展的重要位置。发达国家十分重视复合材料产业化生产和应用技术研究。通过关键技术的突破，实现材料的产业化；产业化应用，促进了技术的成熟和创新；应用新材料刺激新产业的产生，创造出新的应用领域。

5结语

未来科学技术的发展，对各种无机非金属材料，尤其是对各种新型材料提出更多更高的要求。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处理和涂层的使用，将使材料的效能得到更大发挥。由于对材料科学基础研究的日益深入，各种精密测试分析技术的发展，将有助于按预定性能设计材料的原子或分子组成及结构形态的早日实现。

参考文献

[1]刘允超无机非金属材料的应用与发展[J].建材发展导向,2015(7):89-90.

[2]孙鹏超,王思雨,宋晓东.无机非金属材料的应用与发展[J]南方农机,2017(5):127-128.

[3]于云,史廷春,孙芳芳,等.典型无机非金属材料增材制造研究与应用现状[J].材料导报,2016(21):119-129.

[4]谭宁.论无机非金属材料在民用建筑中的应用[J].环球市场,2016(34):78.