第一篇：無機非金屬新材料的研究及發展

無機非金屬新材料的研究及發展

黃偉

（安徽工業大學材料學院，馬鞍山243000）摘 要: 無機非金屬新材料是發展現代工業、農業、國防和科學技術不可缺少的基礎材料, 隨全球經濟復蘇及進一步發展, 無機非金屬新材料進入了一個重要發展規劃機遇期。關鍵詞: 無機非金屬;產業概括;發展趨勢

Research And Development of Inorganic non-metallic materials

Huang Wei

(Anhui University Of Technology , MAANSHAN 243000)Abstract: Inorganic non-metallic materials are indispensable and fundamental materials to develop modern industry, agriculture, national defense and science and techno logy.With the recovery and development of global economy, inorganic non-metallic materials come close to important program opportunity.Key word s: inorganic non-metallic;industry overview;development trend

1、前言

無機非金屬材料是一種古老而又年輕的材料,它的歷史可上溯到距今幾百萬年的石器時代。但在科學技術飛速發展的今天,它又是一種最年輕的材料,如今,材料、信息能源,被列為當今三大支柱產業,并且材料產業是支柱產業中的基礎產業。新材料是發展高新技術的物質基礎,新材料及與其直接相關的研究領域,如信息存儲材料、微電子材料、生物材料、納米材料、超導材料及高溫電子學等,在當今高新技術領域及未來技術中均占有重要地位。因此世界各國都給予高度重視,很多國家把新材料的研究與開發列為關鍵技術。而在新材料中,新型無機非金屬材料又是特別活躍的領域,在整個新材料中占據主要地位。先進陶瓷、納米材料、生物材料、新型碳功能材料、光子晶體、電學材料、特種纖維以及相應的多功能化復合或雜化材料等無機非金屬新材料, 因具有耐磨損、高強度、抗腐蝕、耐高溫、抗氧化以及特殊的物理性能, 被廣泛應用于新能源、航天航空、通訊、生物工程、現代化建筑等重要民用及國防領域, 受到世界各國普遍的重視。從高技術的發展來看, 無機非金屬新材料起著卓越的基礎和先導作用, 對其進行研究和開發能直接推動科技進步和經濟發展。

2、無機非金屬材料發展歷史

舊石器時代人們用來制作工具的天然石材是最早的無機非金屬材料。在公元前6000～前5000年中國發明了原始陶器。中國商代（約公元前17世紀初～約前11世紀）有了原始瓷器，并出現了上釉陶器。以后為了滿足宮廷觀賞及民間日用、建筑的需要，陶瓷的生產技術不斷發展。公元200年（東漢時期）的青瓷是迄今發現的最早瓷器。陶器的出現促進了人類進入金屬時代，中國夏代（約公元前22世紀末至約前21世紀初～約前17世紀初）煉銅用的陶質煉鍋，是最早的耐火材料。鐵的熔煉溫度遠高于銅，故鐵器時代的耐火材料相應地也有很大發展。18世紀以后鋼鐵工業的興起，促進耐火材料向多品種、耐高溫、耐腐 蝕方向發展。公元前3700年，埃及就開始有簡單的玻璃珠作裝 飾品。公元前 1000年前，中國也有了白色穿孔的玻璃珠。公元初期羅馬已能生產多種形式的玻璃制 品。1000～1200年間玻璃制造技術趨于成熟，意大利的威尼斯成為玻璃工業中心。1600年后玻璃工業已遍及世界各地區。公元前3000～前2000年已使用石灰和石膏等氣硬性膠凝材料。隨著建筑業的發展，膠凝材料也獲得相應的發展。公元初期有了水硬性石灰，火山灰膠凝材料，1700年以后制成水硬性石灰和羅馬水泥。1824年英國J.阿斯普丁發明波特蘭水泥。上述陶瓷、耐火材料、玻璃、水泥等的主要成分均為硅酸鹽，屬于典型的硅酸鹽材料。18世紀工業革命以后，隨著建筑、機械、鋼鐵、運輸等工業的興起，無機非金屬 材料有了較快的發展，出現了電瓷、化工陶瓷、金屬陶瓷、平板玻璃、化學儀器玻璃、光學玻璃、平爐和轉爐用的耐火材料以及快硬早強等性能優異的水泥。同時，發展了研磨材料、碳素及石墨制品、鑄石等。20世紀以來，隨著電子技術、航天、能源、計算機、通信、激光、紅外、光電子學、生物醫學 和環境保護等新技術的興起，對材料提出了更 高的要求，促進了特種無機非金屬材料的迅速發展。30～40年代出現了高頻 絕緣陶瓷、鐵電陶瓷和壓電陶瓷、鐵氧體（又稱磁性瓷）和熱敏電阻陶瓷等。50～60年代開發了碳化硅和氮化硅等高溫結構陶瓷、氧化鋁透明陶瓷、β－氧化鋁快離子導體陶瓷、氣敏和濕敏陶瓷等。至今，又出現了變色玻璃、光導纖維。

3、無機非金屬材料生產工藝

無機非金屬材料

普通無機非金屬材料的生產是采用天然礦石作原料。經過粉碎、配料、混合等工序，成型（陶瓷、耐火材料等）或不成型（水泥、玻璃等），在高溫下煅燒成多晶態（水泥、陶瓷等）或非晶態（玻璃、鑄石等），再經過進一步的加工如粉磨(水泥)、上釉彩飾（陶瓷）、成型后退火(玻璃、鑄石等)，得到粉狀或塊狀的制品。特種無機非金屬材料的原料多采用高純、微細的人工粉料。單晶體材料用焰融、提拉、水溶液、氣相及高壓合成等方法制造。多晶體材料用熱壓鑄、等靜壓、軋膜、流延、噴射或蒸鍍等方法成型后再煅燒，或用熱壓、高溫等靜壓等燒結工藝，或用水熱合成、超高壓合成或熔體晶化等方法制造粉狀、塊狀或薄膜狀的制品。非晶態材料用高溫熔融、熔體凝固、噴涂、拉絲或噴吹等方法制成塊狀、薄膜或纖維狀的制品。、電光效應、電子發射及高溫超導等各種新型無機材料。

4、我國的現狀

目前我國從事無機非金屬新材料研究和生產的單位,主要集中在建材、中國科學院、教委、有色金屬、等系統.國家建材局所屬科研院所是全國起步最早、規模最大、門類最全的單位,是五十年代末期配合“兩彈一星”而創建和發展起來的.目前已形成有特種玻璃、玻璃纖維和特種纖維、石英玻璃、玻璃鋼和高性能復合材料、特種陶瓷、人工晶體、特種密封材料和特種膠凝材料等八大類,共三千余種產品的新興產業.為國防建設、高技術經濟 建設作出了巨大貢獻。

（1）為國防軍工、高技術得供了關健產品：

A.為火箭、導彈得供了防熱、耐燒蝕的玻璃鋼和高性能復合材料的端頭和殼體、透微波、透紅外線的天線罩及導彈發射基地用特種膠凝材料。

B.為國產軍用飛機和航天器配套,研制和生產了各種不同型號的飛機玻璃和窗口材料,并艦、船、坦克等提供了安全和防彈玻璃。

C.提供了大量的電子信息材料,如大型(直徑44m)警戒引導雷達天線罩,集成電路基片,硼、磷擴散源、精密陶瓷劈刀、各種石英玻璃制品、熔封玻璃、純化玻璃、光掩模板、超硬晶體、激光晶體、閃爍晶體、壓電晶體等人工晶體、光通訊纖維、光學纖維面板和微通道板等.（2）為國民經濟各部門提供了高效、節能、防腐等新材料：

A.玻璃鋼制作的大型發電廠用風機葉片,重量僅為金屬葉片的二十分之一,每臺每年可節電二十萬度;玻璃鋼酸洗筒成本不足不銹鋼的十分之一,壽命卻是不銹鋼的二十倍,局部損壞還可一腳修補;用復合材料制抽油桿,產油量可提高15%,節電22%左右,玻璃鋼冷卻塔廣泛應用于化工和民用領域,大量節約了工業和民用水資源.金剛石框架鋸加工效率可提高三倍以上,成本降低20%,出材率提高20%,可節電15一20%;金鋼石鉆頭對硬質巖石的鉆探效率可提高十倍以上,無堿玻璃纖維高級電機絕緣材料,已頂替了30~60萬千瓦大型電機絕緣材料的進口,達到產品的升級、換代和出口創匯;玻璃纖維高溫過濾袋,耐高沮、耐腐蝕、不變形、不沾袋,用于碳黑、冶金、化工、電廠及水泥等煙塵過濾和副產品的回收,其效率可以高達”.5一100%.用賽隆陶瓷制作金屬切削工具,因它的強度高、硬度大、耐高溫等特性,比合金鋼刀具的切削速度高15~20倍;用它作鋼水連注用分離環,可澆注千噸以上不破壞,達到國際同類產品水平,實現了進口替代,用多孔陶瓷制作固一液.固一氣分離器,比原來的布袋收塵器的壽命高80~100倍,每年可節約上億度電。

（3）開發了一批高性能、高水平產品和技術

據報導,達到八十年代國際水平的有:纖維光學面板和微通道板、抗堿玻璃纖維、石英玻璃摻雜技術、脆性材料(玻璃、陶瓷等)評價技術.達到國際先進水平的有:大尺寸人造光學水晶、人工合成云母、磷酸氧欽鉀、(KTP)、非金屬一金屬復合材料及賽隆陶瓷等;處于國際領先地位的有:偏硼酸鋇晶體、倪酸鉀(KN)晶體、及五磷酸欽激光玻浦等.其中一部分引起國外科技界、商業界人士的關注,要求合作研究、轉讓技術和合作生產,并部分出口到美、英、法、德、荷蘭和加拿大等國.（4）軍工技術特向民用,開創了形成祈型產業的條件

我國玻璃鋼目前有40%的市場在民用工業,如建筑用波形瓦、括動房、整體衛生間、門窗、化工防腐設備及冷卻塔等,今后汽車工業將進一步擴大市場;航空玻瑞的增強技術、健膜技術等已大部分轉移到建筑用玻瑞,開發吸熱、熱反射、彩色膜及汽車用玻瑞等;高性能陶瓷、玻璃纖維和特種纖維、人工晶體也是正在擴大民用市場,將逐步形成新產業.（5）培養了一支水平較高的科技隊伍

5、國內外發展現狀與研究動態 5.1 功能陶瓷

功能陶瓷種類繁多,在現代科學技術和經濟建設中發揮著特別重要的作用,這類材料具有電聲、磁、光、機械、生物及化學等多種功能,用途十分廣泛。與傳統陶瓷相比,一般具有投資少,原材料、能源消耗少,勞動強度低,產值高,經濟和社會效益顯著,應用范圍廣等優點。另外,功能陶瓷研究還和結構陶瓷一樣, 具有制造條件要求高、難度大、獲取技術和情報困難的特點。各發達國家尤其是美國和日本都投入可觀的經費,來研究和發展新型功能陶瓷,。目前,應用較廣泛的功能陶瓷主要有: 1 基板材料:Al2O3、BeO、SiC-AlN。2 電容器陶瓷介質材料:BaTiO3、SrTiO3、MLC。微波陶瓷介質材料:TiO2、Al2O3、MgTiO3、BaTi4O9、BaO-ZnO-Nb2O5。4 壓電陶瓷材料: BaTiO3、PbTiO3、PZT(Pb(Zr1-XTiX)O3)。熱敏陶瓷材料:NTC(CuO-MnO-O2、CoO-MnO-O2)、PTC(BaTiO3、V2O5)、CTR(摻加 P2O5和少量Si、Ge、B、Ca、Mg、W、Mo的V2O5)。6 壓敏陶瓷材料:BaTiO3。7 氣敏陶瓷材料:SnO2。濕敏陶瓷材料:ZrO2-MgO、MgCr2O4-TiO2。9 磁性陶瓷材料:硬磁材料和軟磁材料。10 超導材料:Ba-Ree-Cu-O。

我國對功能陶瓷的研究開發給予了高度重視,近年來,功能陶瓷領域中,合成化合物和材料特性方面取得了重大進展。伴隨電子產品向輕薄細小、多功能、高性能、高可靠性、高密度表面組裝和集成電路技術的發展需要,功能陶瓷材料獲得了長足的進步,在產品種類和用途上都得以大力擴展。5.2 結構陶瓷

隨著宇航、航空、原子能和先進能源等近代科學技術的發展,對高溫、高強度材料提出了越來越苛刻的要求,金屬基高溫合金最高可耐1100e高溫,難以完全滿足要求。特種陶瓷材料的熔點和硬度比金屬材料高得多,且化學穩定性及其它性能優良,各種場合使用的陶瓷材料越來越多。如陶瓷切削刀具,由于它的高硬度、高耐磨性、耐高溫和對金屬的不粘合性,成為高速切削和精密切削的有力工具;氧化鋯陶瓷的耐磨性、耐腐蝕性、高比重,極適合于用作油田深井泵中的閥座,可使使用壽命大幅度提高;由于陶瓷的高硬度、耐磨性和耐腐蝕性,可以在很多情況下用作磨球和各類液體泵的密封部件,甚至用作高溫下使用的無需潤滑劑的高溫軸套、軸承;在鋼鐵工業上使用的牽引鋼絲的導輪;此外,在鋼水連鑄、高溫風口等高溫、易磨損、易侵蝕的工作部位,都可以找到高溫陶瓷堅強的身影。在紡織工業的耐磨、防靜電等的工作場合中,亦有高溫結構陶瓷的用武之地。碳化硅陶瓷因具有耐高溫和高導熱性能,是高溫熱交換器的理想材料。目前,高溫結構陶瓷研究的主要目標,仍然是燃氣輪機、活塞發動機和磁流體發電機用材料。美國研制成功的AGT100和AGT101型全陶瓷發動機的進口溫度分別達到1290e和1370e,比高溫合金高200~260e,可使燃料消耗降低10% ~27%,輸出功率提高30%~40%,重量減輕30%。磁流體發電機高溫區工作溫度達1500~2400e,基中通道和電極與高溫腐蝕氣體直接接觸,故要求耐高溫、抗熱沖擊性、耐高溫腐蝕性、抗沖刷性和高溫導電性,能滿足這些要求的有ThO2、MgO、BeO、Al2O3和ZrO2等。世界各國在發展特種陶瓷上的投資也與日俱增,據統計,美國1975~1984年投資24億美元,日本1983~1985年投資660億日元。

5.3納米材料

納米材料的概念形成于上世紀 80年代, 由于納米材料會表現出特異的磁、熱、光、電、力學等性能, 迅速滲透到材料的各個領域, 成為當前世界科學研究的熱點。按納米材料在空間存在的維度, 大致可分為零維納米粉末、一維納米纖維、二維納米薄膜和三維納米塊體等四類。中國工程院徐濱士院士指出, 納米技術的研究對人類的發展、世界的進步起著至關重要的作用, 誰掌握了納米技術, 誰就站在了世界的前列。Lux研究公司預測, 到 2015年全球納米技術與產品的銷售額將達到 2.5萬億美元。目前, 美國和歐洲占所有納米材料銷售額的 2/3以上, 但到 2015年這兩個地區所占的市場份額均將下降 2% ~ 3%。納米材料在環境領域的應用預計將大幅度增長。BCC公司預測 2008~ 2014年納米技術應用于環境領域的市場規模年增長率將為 61.8% , 銷售額將從 2008年的 11億美元增長到 2014年的 218億美元。我國在納米科技領域的研究起步較早, 基本上與國際同步發展, 并在一些基礎研究領域取得了國際領先的成果。目前全國約有 80多家單位從事納米材料的基礎研究, 著名的單位包括中科院上海硅酸鹽研究所、中科院固體物理所、中科院沈陽金屬所、中科院物理所、中科院化學所、中國科技大學、清華大學和天津大學等位。2009年, 我國納米新材料市場總體規模約 60億元, 其中納米粉體材料市場達到 55億元, 納米復合材料市場 5億元。未來 5年納米新材料市場總體規模預計超過 100億元。納米材料具有優異的吸附功能,對電磁波兼具吸收和透過的功能,如新型的硅/碳化硅納米復合薄膜沉淀到浮法玻璃墓板上開發出新型的節能鍍膜玻瑞;添加納米二氧化欽制成的透明包裝袋具有保鮮功能等。尤其是在航空航天領域的隱形材料中的應用。碳納米管可用作超級纖維復合材料的增強體,熱敏電阻、電子開關、發熱、發光材料等。納米磁性材料應用相當廣泛,如納米多層膜材料是有許多奇特性能,廣泛用于醫學診斷、信息儲存和傳感器等。隨著納米材料和技術的深入研究,納米技術將拓展人類保護環境的能力,不久的將來可推行“納米環保”。主要應用有在空氣凈化中的應用,如汽車尾氣凈化催化劑、石油脫硫催化劑、納米燃油添加劑、煤炭用助嫌催化劑等;在污水處理中的應用,如納米過濾技術、納米光催化技術、納米吸附材料等;還有在噪聲污染控制、固體廢棄物處理、自清潔涂料、光催化消毒劑、檢測環境污染、防止電磁輻射等等領域的應用.碳納米管具有表面積特大,性能獨特,是理想的儲氮材料。納米材料還可作助燃劑,在火箭嫩料推進劑中添加不到1%的納米粉或鎳粉,可使其嫩燒熱提高兩倍多,將其用在固體嫩料中,其嫩燒效率可提高100倍。納米材料在醫學和生物學方面也有廣泛的應用,如生物芯片、體內納米傳感器等等。納米材料在文物保護方面的應用,可用一種“納米無機膜”保護秦兵馬俑、絲綢和書畫。納米材料在國防科技領域也能帶來革命性的影響,如納米機器人、納米衛星及納米隱形材料等等。可以預見,隨著對納米材料結構和性能的進一步了解,隨著納米技術的進一步成熟、發展,納米材料和技術的應用將更加廣闊。21世紀其發展主要集中在納米組裝體系的設計和研究、高性能納米結構材料的合成、納米添加使傳統材料改性、納米涂層材料的設計和合成、納米穎粒表面修飾和包搜的研究等若干熱點領城。利用新物性、新原理、新方法設計納米結構原理性器件以及納米復合傳統材料改性正孕育著新的突破。

我國于1999年在第一批973計劃中就將納米材料作為重大基礎研究計劃項目予以資助,首席科學家為張立德教授。國內許多科研院所、高等學校也組織科研力盆,開展納米材料的研究工作。我國納米材料研究所取得的突破性進展介紹:(l)在大尺寸納米氧化物材料制備方面,成功地研制出致密度高、形狀復雜、性能優越的納米肉瓷,處于國際領先地位。(2)對顆粒膜巨磁電阻效應與徽結構的關系,提出了在國際上有影響的學術觀點。在國際上首先開展顆粒膜磁光效應和自旋共振現象的研究工作及發現納米類鈣欽礦微粒磁摘變超過金屬Gd.(3)對單一納米材料,如^1203、TIOZ、5102、MnOZ、FeZ偽納米徽粒光吸收譜與顆粒尺寸、鑲嵌介質的關系進行了系統研究。(4)研制了NIO納米徽粒膜、納米透明導電薄膜和非晶納米固體電解質薄膜。(5)將單壁碳納米管組裝豎立在金屬表面,組裝出性能良好的掃描隧道顯微鏡用探針;同時,合成出高質t的碳納米管材料,使我國新型儲氮材料研究躍上世界先進水平。(6)在納米材料及相關亞毯材料領域取得了突出的成績,并提出制備金屬納米塊材的一種方法:非晶完全晶化制備致密納米合金方法。我國納米材料的產業化狀況:在2000年提出國家納米技術發展計劃,由此拉開了我國納米技術產業化的序幕。基于納米技術的生產過程有著極強的規模經濟效應,尤其是這種生產的總成本大部分必須一次性投入,故納米技術產業化具有很大的投資風險。尤其是在納米技術剛剛走出實驗室階段,更加艱難。目前主要的研究方法仍是“由上而下的方法(topdown)”,納米材料的制備和研究是工作的重點,納米器件的研制和集成是納米科技的核心。相信通過我國科技人員的艱苦努力,我國一定會在國際競爭中取得令人矚目的成就。5.4 新型無機建材

新型無機建筑材料是在傳統建筑材料基礎上產生的新一代建筑材料, 其發展主流是突出生態環保功能。日本在生態建材方面的重視程度和研究成果一直走在世界前列, 日本結合本國的環境氣候、住宅結構等特點, 不斷推出各種生態環保健康型建材產品, 如生態墻板、隔熱保溫建材、調濕功能建材、抗菌空氣凈化及產生負離子建材、聲降噪建材等。日本在傳統建材市場需求低迷的情況下, 生態環保健康型建材產品, 如天然材料礦物棉、隔熱性能良好的多層玻璃的市場需求卻呈增長趨勢。我國新型建材是隨著改革開放的不斷深入而發展起來的。1979年到 2009年是我國新型建材發展的重要歷史時期。經過 30年的發展, 我國新型建材工業基本完成了從無到有、從小到大的發展過程, 在全國范圍內形成了一個新興的行業。就總量平均而言, 我國主要建材產品單位能耗高于世界水平150%。在目前能源以及原材料的緊張已成為制約行業發展的突出問題的前提下, 如何最大限度地提高能源和資源利用效率, 同時減排降污, 保護環境, 使建材產業成為節能、節水、節材、節地的可持續發展的現代化產業, 已成為需要認真研究和解決的一個重要課題。5.5生物材料

生物材料是保障人類健康的必需品, 目前主要用于生物器官和組織的修復和替代。如生物陶瓷（主要利用其堅硬化學性能穩定生物活性和親合性等特性,臨床使用作骨骼、牙齒和關節的更換;在生物化學工程用作酶的載體,主要有氧化鋁、輕基磷石等生物陶瓷和多孔性陶瓷，隨著人類物質生活、醫療技術水平的和壽命的不斷增長,將會有迅速的增長;今后還有可能開發適應人類感覺（聽、視、味、噢、觸等）生物電子陶瓷。)、玻璃（采用含磷、鈣等組分的玻瑞、微晶化、徽孔化等技術,使玻璃具有生物活性,和親合力的玻璃.可用作人工骨、牙齒、關節、人工臟器及生物酶載體等。）和無機復合材料等生物醫用無機非金屬材料在人的器官、骨修復、藥物控制系統方面起重要作用。生物材料發展經歷的三個階段: 第一代的 生物惰性 發展到第二代的 生物活性 , 隨后進入第三代的 細胞 /基因活化 的生物材料, 即經過組織誘導重建或再生人體組織和器官, 或增進其生理功能, 實現永久修復。不久的將來可以設計和制造有生命的人體 部件 進而替代整個人體器官。中科院院士師昌緒認為, 為了滿足時代的要求和推動時代的發展, 在新材料中, 生物材料最有發展前途。近幾年, 我國生物材料產業發展迅速, 產品產出持續擴張, 國家產業政策鼓勵生物材料產業向高技術產品方向發展,國內企業新增投資項目投資逐漸增多。投資者對生物材料產業的關注越來越密切。2009年全國生物材料全行業總產值達到 2500億元, 實現利潤超過 250億元。但是, 目前我國生物材料產業還存在高端產品以進口為主、缺少創新產品、主要原材料依靠進口、研究成果轉化慢、具有國際影響力的大企業太少等問題。6 科技與產業發展趨勢 6.1 科技發展趨勢

隨著材料研究工作的不斷深入, 無機非金屬新材料的科技發展大致展現出以下五個方面的趨勢:(1)低維化。未來的發展將以納米器件為中心來研究納米材料的合成與性能調控。

(2)復合化或雜化。功能的復合將使結構材料與功能材料的界限逐步消失。納米復合材料的出現, 可以把不同功能的材料從微觀上復合在一起, 形成緊湊的智能材料。

(3)智能化。材料在接受外部環境變化的信息時, 能實時反饋, 并自動做相應的功能調整。如智能濕度控制材料, 指不需要借助任何人工能源和機械設備, 依靠自身的吸放濕性能, 感應所調空間空氣溫、濕度的變化, 自動調節相對濕度的材料, 是智能自動式。(4)環境友好化。發揮無機非金屬新材料的特點, 加強起改善環境的關鍵材料的研究, 如能解決建筑自潔的光催化建筑材料, 對藥物、食物和污水處理的無機膜分離材料, 永久處理核廢物的固化材料等。

(5)組織性能的可剪裁化。基于無機非金屬新材料科學的發展, 材料組織形態變化規律的認識, 制備技術的完善, 合成工藝專家系統的建立等, 使材料科技工作者有可能應用計算機技術, 模糊邏輯、數學圖像等近代技術對材料進行剪裁與設計, 制造出預定性能的材料。6.2 產業發展趨勢

隨著社會和經濟的發展、全球化趨勢的加快, 國內非金屬新材料產業呈現出以下主要的發展趨勢:(1)發展體現出多學科交叉;(2)產業上下游進一步融合;(3)產業規模急劇擴大;(4)開發與應用聯系更加緊密;(5)和生態環境的協調發展;(6)降低加工及制造成本, 提高質量增強市場競爭能力;(7)縮短從技術到產品器件的制造周期;(8)提高資源的綜合利用率和經濟效益。

七、結束詞

無機非金屬新材料是高技術的基礎和原動力,是隨高技術發展而發展起來的新產業,同時在改造和武裝傳統產業中起積極的作用,是一個生命力極強的朝陽工業.必將成為二十一世紀以電子信息為中心的高技術最具有兢爭能力的新材料.我們必須予以高度重視并大力促進其發展。

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第二篇：無機非金屬材料

緒論

1.在晶體結構上，某結合力主要包括離子鍵，共價鍵或離子共價鍵混合離子。由于這些化學鍵的特點，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電性，導熱性，透光性以及良好的鐵電性，鐵磁性和壓電性等特殊性能，高溫超導性也是新近在這類材料上發現的。

2.在化學組成上，隨著無機新材料的發展，無機非金屬材料已不局限于硅酸鹽還包括其他含氧酸鹽，氧化物，氮化物，碳與碳化物，硼化物，氟化物，硫系化合物，硅，鍺，Ⅲ-V族及Ⅱ-VI族化合物等，其形態和形狀也趨于多樣化，復合材料，薄膜，纖維，單晶和非晶材料占有越來越重要的地位。

第一章 玻璃的結構 和性質 玻璃的結構

晶態：周期性，對稱性，幾何形態，質點排列，自限性，均一性，異向性，穩定性，遠程有序。非晶態：進程有序，遠程無序。玻璃的通性

1）各向同性

2）介穩性：

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，質點來不及形成晶體的有規則排列，系統的內能尚未處于最低值，從而處于介穩態，在一定的外界條件下，它們仍具有 自發轉化為內能較低的晶體的趨勢。

3）無固定熔點

4）性質變化的連續性和可逆性 無規則網絡學說

1）玻璃結構與晶體一樣，具有三位方向發展的連續無序網架形式，硅氧四面體為最小結構單位，但不象晶體那樣，對稱均勻地聯結成空間網絡（有序），而是相互不規則地聯結在一起（無序），配位數小的結構團構成無限伸展的無序空間網絡。）玻璃中的質點雖然不具有規則的格子 排列，但在大致固定的平衡位置上震動的玻璃網絡中的正常離子數與晶體中的配位數 也應該近似。）網絡外體的離子填充在網絡結構空隙中，對于整體來說 是統計分布的，為了使網絡結構

具有一定的穩定性，這些陽離子必須是半徑大而電荷小的。

4）形成氧化物玻璃必須滿足的四條規則: A 每個氧離子應該與不超過兩個陽離子相聯。

B 在中心陽離子周圍的氧離子 配位數必須小于或等于4；

C 氧多面體相互共角而不共棱或共面。

D 每個多面體至少有三個頂角是共用的。

形成的氧多面體為三角體或四面體

RO2,R2O2,R2O5類型氧化物能滿足這一條件，并以玻璃形式出現

簡答題： 石英玻璃-堿硅玻璃-鈉鈣硅玻璃結構性能發生很大的變化，分析堿金屬，堿土金屬氧化物在其中的作用：

1）熔融石英玻璃其硅氧比值1：2與SiO2分子式相同，可以把它近似的看成是由硅氧網絡形成的獨立‘大分子’

2）如果在熔融石英玻璃中形成加入堿金屬氧化物(如Na2O).就使原來的大分子發生解聚 作用，由于氧的比值增大，玻璃中每個氧已不可能都為兩個硅原子所共用，開始出現非橋氧，使硅氧網絡產生斷裂，非橋氧的存在，使【SiO4

】四面體失去原有 完整性和對稱性，結果使玻璃結構減弱，疏松，并導致一系列物理化學性質的變壞，而且堿金屬含量越高，性能變差越 嚴重，因此，二元堿硅玻璃一般無使用價值

3）當在堿性二元玻璃中加入CaO時，性能變差情況大為改觀，使玻璃結構和性能發生明顯變化，主要表現 為使結構加強，從而表現為一系列物化性質的加強，從而使鈉鈣硅玻璃性能優良，CaO的這種作用，是由鈣離子和鈉離子半徑相似，但電荷比鈉離子大一倍，因此場強比鈉離子大得多，具有強化玻璃結構和限制鈉離子活動的作用

補網作用：使中間體氧化物全部或部分由6 配位變成4 配位的作用，主要是鋁離子取代硅離子。硼氧反常性：

堿金屬或堿土金屬氧化物加入B203玻璃中，將產生硼氧四面體[B04],而形成硼酸鹽玻璃。在一定范圍內，堿金屬氧化物提供的氧使硼氧三角體[B03]轉變為完全由橋氧組成的硅氧四面體，導致B203玻璃從原來的兩度空間的層狀結構部分轉變為三度空間的架狀結構，從而加強了網絡，使玻璃的各種物理性質與相同條件下的硅酸鹽玻璃相比，相應地向著相反的方向變化。玻璃結構中的陽離子的分類

1）按元素與氧結合的單鍵能（即化合物分解能與配位數之商）的大小和能否生成玻璃，將氧化物分成：網絡生成體氧化物，網絡外體氧化物和中間體氧化物。2）網絡生成體氧化物應滿足以下的條件：

A 每個氧化物應與不超過兩個陽離子相連；

B 在中心陽離子周圍的 氧離子配位數必須小于或等于4；

C氧多面體相互共角而不共棱或共面；

D 每個多面體至少有三個頂角共用。3）這類氧化物主要有SiO2,B2O3,BO5,GeO2,As2O5等。網絡外體或網絡修飾體：某些氧化物不能單獨生成玻璃，不參加網絡而使其陽離子分布在四面體之間的空隙中，以保持網絡中局部地區的電中性，因為他們的主要作用是提供額外的氧離子，從而改變網絡，故稱為網絡外體或網絡修飾體。如Li2O,Na2O,K2O,CaO,SrO,BaO等。

1）中間體氧化物:比堿金屬和堿土金屬化合價高而配位數小的陽離子，可以部分地參加網絡結構，如BeO,MgO,ZnO, Al2O3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，出現非橋氧，使玻璃結構疏松，導致一系列性能變化，但由于堿金屬離子的斷網作用使它具有了高溫助熔，加速玻璃融化的性能。

B 混合堿效應：在二元堿硅玻璃中，當堿金屬氧化物的總量不變，用 一種堿金屬 氧化物取代另一種時，玻璃的性質不是呈直線變化的，而出現明顯的極值。2）二價金屬氧化物：

CaO是網絡外體氧化物，Ca2+離子的配位數一般為6，有極化橋氧和減弱硅氧鍵的作用，CaO的引入可以降低玻璃的高溫粘度，玻璃中CaO含量過多，一般會使玻璃的料性變短，脆性增大。

MgO在硅酸鹽礦物中存在著兩種配位狀態（4或6），但多數位于八面體中，屬于網絡外體，在鈉鈣硅玻璃中，若以MgO取代CaO，將使玻璃結構疏松，導致玻璃的 密度，硬度下降，但卻可以降低玻璃的析晶能力和調節玻璃的料性，含鎂玻璃在水和堿液的作用下，易在表面形成硅酸鹽薄膜，在一定條件下剝落進入溶液，產生脫片現象。

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（0.429nm）,另外四個較近（0.23nm）.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 PbO中組成一種四方錐體[PbO4]的結構單元，一般 認為，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絡，這種網絡使PbO-SiO2系統

具有很大的 玻璃形成區，同時也決定了PbO在硅酸鹽熔體中的高度助熔性。2）其他金屬氧化物：

玻璃中Al3+離子與在硅酸鹽礦物中一樣，有兩種配位狀態，在鈉硅酸鹽玻璃中，當Na2O/Al2O3大于1 時，Al3+均位于四面體中，小于1時，則作用為網絡外體位于八面體中，當Al3+位于鋁氧四面體[AlO4]中時，則與硅氧四面體組成了統一的網絡，在一般的鈉鈣硅玻璃中，引入少量的Al2O3，Al3+就可以奪取非橋氧形成鋁氧四面體，進入硅氧網絡中，把由于Na+的引入而產生的斷裂網絡通過[AlO4]重新連接起來，使玻璃結 構趨向緊密，并使玻璃的許多性能得以改善，但它對玻璃的電學性能有不良影響，在硅酸樣玻璃中，當以Al2O3取代SiO2時，介電損耗和導電率升高，故在真空玻璃中，一般不含或少含Al2O3.B2O3是玻璃形成氧化物，有良好的助熔性，可降低玻璃的高溫粘度和提高玻璃的低溫粘度，但使用B2O3時要注意硼反常現象。玻璃的生成規律及其相變

簡答題： 怎樣避免在降溫過程中玻璃析晶？

為了避免玻璃析晶，關鍵是從動力學角度研究以多快速度冷卻給定熔體，以避免出現可探測的晶體，卡曼認為：A 晶核生成速率。B 晶體生長速度起主要作用。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系曲線，晶核生長速率與過冷關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，因此成速率出現極大值時，熔體在此溫度設有適宜的結晶條件，當 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。影響玻璃生成的因素：

1）熱力學條件 2）動力學條件 3）結晶化學條件:

①鍵強---元素與氧結合的單鍵強度，負離子團[SiO4] 4-,[Si2O7] 6-

A 網絡形成體單鍵強度大于334.9。

B中間體251.2~334.9。

C 網絡外體（修飾體）小于251.2。

②鍵型---A 離子鍵化合物----離子，如NaCl.B 金屬鍵物質—電子，正離子狀態，無方向性。C 共價鍵化合物---分子結構---分子間范德華力。

D 離子鍵金屬鍵---共價鍵過度時或極性過渡鍵具有離子共價的雙重性質，形成玻璃的概率越大.極性共價鍵成分促使生成具有固定結構的配位多面體，構成進程有序性而離子成分促使配位多面體不按一定方向連接，造成不對稱變形，構成遠程無序的網絡結構，形成玻璃的傾向大。

③熔體結構----[SiO4] 4-,[Si2O7] 6,[Si6O8]12-,[SiO3]2n-n,[Si4O14]6n-n。O/Si從2到4，聚合程度降低，粘度變小，結晶易，形成玻璃難。O/Si決定著負離子團的大小和聚合度。負離子團結構越大，越易形成玻璃。熔體和玻璃體的成核過程

1）均勻成核

定義：指在宏觀均勻的玻璃中，在沒有外來物質參與下相界、結構缺陷等無關的成核過程，又稱為本征成核或自發成核。

當玻璃熔體處于過冷態時，由于熱運動引起組成和結構上的起伏，一部分變成晶相。晶相內質點的有規則排列導致體積自由能減小。然而在新相產生的同時，又將在新生相和液相之間形成新的界面，引起界面自由能的增加，對成核造成勢壘。當新相顆粒太小時，界面對體積的比例增大，整個體系自由能增大。當新相達到一定大小（臨界值）時，界面對體積的比例就減小，系統的自由能減小，這時新生相就可能穩定成長。這種可能穩定成長的新相區域成為晶核。那些較小的不能穩定成長的新相區域成為晶胚。

2）非均勻成核

定義：依靠相界、晶界或基質的結構缺陷等不均勻部位而成核的過程，又稱為非本征成核。晶體生長

晶體的生長速度隨著過冷度的增大而增大。

影響結晶的因素主要有：

1）溫度

當熔體從Tm冷卻時，ΔT增大，成核和晶體生長的驅動力增大；與此同時，粘度上升，成核和晶體生長的阻力也增大。

2）粘度 當溫度降低時（遠在Tm點以下），粘度對質點擴散的阻礙作用限制著結晶速度，尤其是限制晶核長大的速度。

3）雜質 雜質的引入會促進結晶，雜質起成核作用，同時增加界面處的流動度，使晶核更快的長大。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變為晶相。4）界面能 固體的界面能越小，核的生長所需的能量越低，結晶速度越大。11 玻璃的分相

定義：玻璃在高溫下為均勻的熔體，在冷卻過程中或在一定溫度下熱處理時，由于內部質點遷移，某些組分分別濃集（偏聚），從而形成化學組成不同的兩個相，此過程稱為分相。玻璃的理論強度和實際強度

1）實際玻璃的抗折強度比理論強度小2~3個數量級，是由于實際玻璃的脆性和玻璃中存在有微裂紋及不均勻區所致。

2）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合材料等。

鋼化：均熱后自然冷卻，形成溫度梯度內應力由粘滯流動而松弛；冷卻到最后，溫度梯度消失，松弛的應力保留為永久應力。

表面處理：膨脹系數小的涂層。

微晶化：析出細小晶體，分散應力，阻止裂紋擴散。

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。

玻璃熔制的綜合結果是使隔著原料的化合物形成透明的玻璃液。玻璃熔制的五個階段：

硅酸鹽形成的階段：玻璃形成的階段；玻璃液的澄清階段； 玻璃液的均化階段；玻璃液的冷卻階段。硅酸鹽形成階段的七點變化：

多晶轉變； 鹽類分解； 生成低共融混合物； 形成復鹽； 生成硅酸鹽； 排出結晶水和吸附水； 固相熔融向液相轉變。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。

石英砂的分解擴散過程分為兩步,首先是砂粒表面發生溶解，而后溶解的SiO2向外擴散 玻璃液中氣體的三種狀態：（1）可見氣泡，（2）物理溶解的氣體，（3）化學結合的氣體。5 玻璃液的均化

玻璃液的均化包括對其化學均化和熱均化兩個方面的要求

1）定義：在玻璃形成階段結束后，在玻璃液中，仍帶有與主體玻璃化學成分不同的不均體，消除這種不均體的過程成為玻璃液的均化。

玻璃液的均化過程：

2)不均體的溶解與擴散的均化過程；玻璃液的對流均化過程；因氣泡上升而引起的攪拌均化作用。玻璃液的冷卻

產生二次氣泡的原因:（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生二次氣泡。玻璃的熔制制度：

溫度制度，壓力制度和氣氛制度 坩堝窯中玻璃熔制的溫度制度五個階段：

加熱熔窯；熔化；澄清與均化；冷卻；成型 玻璃的浮法成型

定義：指熔窯熔融的玻璃液流入錫槽后在熔融金屬錫液的表面上成型平板玻璃的方法。

金屬錫液的優缺點: 1)錫中所含各種雜質都是組成玻璃的元素；

2）錫的密度大大高于玻璃的密度，有利于對玻璃托浮；

3）錫熔點遠低于玻璃出錫槽口的溫度，有利于保持玻璃的拋光面； 4）錫的導熱率為玻璃的60~70倍，有利于玻璃版面溫度的均勻等； 5）錫液的表面張力高于玻璃的表面張力，有利于玻璃的拉薄；

6）錫液有極低的粘度，這表明有良好的熱對流的運動性能，這對均勻浮法表面溫度有較大的影響。7）使用錫液作浮拋介質的主要缺點是Sn極易氧化為SnO和SnO2，它不利于玻璃的拋光，同時又是產生虹彩、沾錫、光畸變等玻璃缺陷的主要原因，為此采用保護氣體。

第四章 玻璃的退火與淬火

玻璃的應力：

熱應力、結構應力和機械應力

1）熱應力：玻璃中由于 存在溫差而產生的應力。

按其存在特點分為：暫時應力和永久應力。

暫時應力： 在溫度低于應變點時，處于彈性變形溫度范圍內（即脆性狀態）的玻璃在經受不均勻的溫度變化時所產生的熱應力，隨著溫度梯度的存在而存在，隨溫度梯度的消失而消失，這種應力成為暫時應力。

永久應力: 當玻璃內外溫度 相等所殘留的熱應力

將一玻璃板加熱到高于玻璃應變點以上的某一溫度，待均熱后板兩面均勻自然冷卻，經一定時間后玻璃中的溫度場呈拋物線分布。玻璃外層為張應力而內層為壓應力，由于應變點以上的玻璃具有粘彈性，即此時的玻璃為可塑狀態，在受力后會產生位移和變形，使由溫度梯度 所產生的內應力消失。這個過程成為應力松弛過程，這時的玻璃內外層雖存在著溫度梯度但不存在應力。當玻璃冷卻到應變點以下，玻璃已成為彈性體，以后的降溫與應力變化與前述的產生暫時應力情況相同，待冷卻到室溫時，雖然消除了應變點以下產生的應力，但不能消除應變點以上所產生的應力，此時，應力方向恰好相反，即表面為壓應力，內部為張應力，這種應力為永久應力。

結構應力：玻璃因化學組成不均導致結構上的不均而產生的應力。

機械應力： 由外力作用在玻璃上引起的應力，當外力除去時應力隨之消失，此應力為機械應力。玻璃的退火

定義：為了消除玻璃中的永久應力，必須將玻璃加熱到低于玻璃轉變溫度Tg附近的某一溫度進行保溫均熱，以消除玻璃各部分的溫度梯度，使應力松弛。

這個選定的溫度成為退火溫度。玻璃的淬火

定義：將玻璃制品家人到轉變溫度Tg以上50~60度，然后在冷卻介質中（淬火介質）急速均勻冷卻，在這一過程中玻璃的內層和表面將產生很大的溫度梯度，由此引起的應力由于玻璃的粘滯流動，所以造成了有溫度梯度而無應力的狀態。

玻璃淬火后所產生的應力大小與淬火溫度，冷卻速度，玻璃的化學組成以及厚度等有直接關系。

第五章 玻璃的缺陷

通常所謂玻璃缺陷是指 玻璃體內存在的、引起玻璃體均勻性破壞的各種夾雜物，如 氣泡、結石、條紋、節瘤等。

結石：是出現在玻璃中的結晶夾雜物。結石是玻璃制品中最嚴重的缺陷，它不僅 破壞了玻璃制品的外觀和光學均一性，而且降低了制品的使用價值。

玻璃夾雜物（條紋和節瘤）：玻璃主體內存在的異類玻璃夾雜物

第六章 建筑玻璃及其深加工

深加工的產品主要有： 鋼化玻璃、夾層玻璃、中空玻璃、鍍膜玻璃等。

微晶玻璃：把加工晶核劑（或不加晶核劑）的特定組成的玻璃在有控條件下進行晶化處理，使原單一的玻 璃形成了有微晶和玻璃相均勻分布的復合材料，稱之為微晶玻璃。

微晶玻璃與傳統玻璃不同，它是利用晶核劑或紫外輻射等方法使玻璃內形成晶核，再經過 熱處理使晶核長大，成為一種受控結晶過程，形成玻璃與某些晶體共存的材料，能制成零膨脹，高強度及特定的電性質和機械性質的微晶玻璃。

夾層玻璃：是由兩片或兩片以上的玻璃用合成樹脂膠片（是聚乙烯丁醛薄膜）粘結在一起而制成的一種安全玻璃。

為什么又叫安全玻璃？ 由于透明樹脂膠片的粘結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。

第七章 陶瓷原料

陶瓷原料的分類：粘土，石英和長石。

可塑性：指粘土與適量的水混煉以后形成的泥團，可在外力的作用下產生變形但不開裂；并在外力除去后，仍能保持原有形狀的性質。

觸變性:指粘土泥漿或泥團受到振動或攪拌時，粘度降低而流動性增加，靜置后漸恢復原狀或泥料在放置一段時間后，在水分不變時泥料變稠和固化的性質。

石英在陶瓷生產中的作用：

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腐蝕性。長石類原料對陶瓷的作用: 1)高溫下熔融在乳白色玻璃，溶解石英顆粒和部分高嶺土，分解物促進成瓷反應的進行--助熔作用。2）高溫形成的玻璃具較大粘度，起到高溫熱塑作用和高溫膠結作用，防止高溫變形。

3）高溫形成的玻璃在冷卻時，不析晶，以透明玻璃體狀態存在，增加瓷的透明度，提高光澤度，改善瓷的外觀質量和使用性能。

4）極性物料可提高坯的疏水性和干燥速度。硅灰石 Ca[SiO3]或CaO.SiO2 無水

因本身不含有機物和結構水，干燥收縮和燒成收縮都很小，作為陶瓷原料有特殊的優良性能，故用途很廣。其熱膨脹系數小，適于快速燒成。燒成后，瓷坯中的針狀硅灰石晶體交叉排列成網狀，使制品的強度提高，并有抗熱沖擊性能高、介電損失小等優點。

第八章 配料計算及坯料制備

傳統陶瓷的坯料組成：瓷器、炻器、精陶

區別： 瓷器有良好的色澤，一定的透明度和熱穩定性，機械強度

炻器介于陶器和瓷器之間，于陶的區別是氣孔率較低，是致密燒結；于瓷器的區別是坯體帶色且無半透明性。如鋪地磚，缸器，茶具。多孔性坯體結構，機械強度不高，且有吸濕膨脹性。如建筑釉面瓷磚和衛生器皿

其中瓷器分為三種：長石質瓷、骨灰質瓷、日用滑石質瓷。

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，具有了鎖需要的工藝性能。加入大量的 水（28%~~35%）可使 坯料顆粒形成稠厚的懸浮液、為注漿坯料；少量的水時，則形成能捏成團的粉料，在8%~15%時為水量干壓坯料；3%~~7%之間為 干壓坯料；水量適中時（18%~~25%）則形成可塑坯料。影響可塑性的因素：

1）液相含量與性質； 2）顆粒尺寸和形狀； 3）礦物種類； 4）吸附陽離子 可塑成型工藝：

1）雕塑與拉坯； 2）旋壓成型； 3）滾壓成型； 4）擠壓與車坯成型； 5）塑壓成型； 6）注塑成型； 7）軋模成型 注漿成型工藝：

1）空心注漿； 2）實心注漿； 3）真空注漿； 4）離心注漿； 5）壓力注漿 壓制成型工藝：

1）干壓或半干壓成型 2)等靜壓成型

第十章 釉料制備及施釉 釉的分類：習慣以主要溶劑的名稱命名如鉛釉、石灰釉、長石釉等。

長石釉----釉式中的K2O+Na2O的摩爾數等于或少大于RO的摩爾數，長石釉的高溫粘度大，燒成范圍寬，硬度較大。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--釉料必須適應于坯料。釉料配方的經驗規律：

1）(SiO2+B2O3):(R2O+RO)=(1:1)~(3:1),這樣不致使熔塊溫度太高而引起PbO,B22O3和堿性氧化物大量揮發； 2）在熔塊中堿性金屬氧化物與堿土金屬氧化物之比應小于1；

3）含硼熔塊中，SiO2/B2O3應在2以上； 4）熔塊中Al2O3的摩爾數應小于0.2.4 坯釉中間層的形成與作用

由于坯釉化學組成上的差異，燒釉時釉的某些成分滲透到坯體的表層中，坯體的某些成分也會擴散到釉中，熔解到釉中。通過熔解與擴散的作用，使接觸帶的化學組成和物理性質介于坯體與釉層之間，結果形成中間層。具體地說，該層吸收了坯體中的Al2O3,SiO2等成分，又吸收了釉料中的堿性氧化物及B2O3等。它對調整坯釉之間的差別、緩和釉層中應力、改善 坯釉的結合性能起一定的作用。釉的熔融溫度范圍

化學組成對熔制性能的影響主要取決于釉式中的Al2O3, SiO2含量的增加，釉的成熟溫度相應提高，而Al2O3的貢獻大于SiO2..堿金屬和金土金屬氧化物作為熔劑 可降低釉的熔融溫度。Li2O,Na2O,K2O,PbO和B2O3都是強助溶劑，又稱軟熔劑，在低溫下起助熔作用。而CaO,MgO,ZnO 等，主要在較高溫度下發揮熔劑作用而成硬熔劑。坯和釉的適應性

坯釉適應性是指熔融性能良好的釉熔體，冷卻后與坯體緊密結合成完美的整體，不開裂，不剝落的能力。

影響坯、釉適應性的因素主要有四個方面： 1）熱膨脹系數對坯、釉適應性的影響

因釉和坯是緊密聯系著的，對釉的要求是釉熔體在冷卻后能與坯體很好的結合，既不開裂也不剝落，為此要求坯和釉的熱膨脹性系數相適應。一般要求釉的熱膨脹系數略小于坯。2）中間層對坯、釉適應性的影響

中間層可促使坯釉間的熱應力均勻。發育良好的中間層可填滿坯體表面的隙縫，減弱坯釉間的應力，增大制品的機械強度。

3）釉的彈性、抗張強度對坯、釉適應性的影響

具有較高彈性（即彈性模量較小）的釉能補償坯、釉接觸層中形變差所產生的應力和機械作用所產生的應 變，即使坯、釉熱膨脹系數相差較大，釉層也不一定開裂、剝落。釉的抗張強度高，抗釉裂的能力就強，坯釉適應性就好。化學組成與熱膨脹系數、彈性模量、抗張強度三者間的關系較復雜，難以同時滿足這三方面的要求，應在考慮熱膨脹系數的前提下使釉的抗張強度較高，彈性較好為佳。4）釉層厚度對坯、釉適應性的影響

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，有利于提高釉適應性。對于厚釉層，坯、釉中間層厚度相對降低，因而不足以緩和兩者之間因熱膨脹 系數差異而出現的有害應力，不利于坯釉適應性。

釉層厚度對于釉面外觀質量有直接影響，釉層厚會加重中間層的負擔，易造成釉面開裂及其它缺陷，而釉層過薄則易發生于釉想象，一般釉層通常小于0.3mm或通過實驗來確定。7 基本施釉的方法有浸釉、燒釉和噴釉。

發展中的施釉方法：流化床施釉、熱噴施釉、干壓施釉。

第十一章 干燥 坯體在干燥過程中變化的主要特征是隨干燥時間的延長，坯體溫度升高，含水率降低，體積收縮；氣孔率提高，強度增加。影響干燥速度的因素及其作用

1）坯料的性質 粘土的可塑性越強，加入量越多，顆粒越細，干燥速度就越難提高；瘠性物料越多，顆粒越粗，越有利于提高干燥速度。

2）坯體形狀、大小和厚度 形狀復雜，體大壁厚的坯體在干燥時易產生收縮應力，故其干燥速度應加以控制，不宜太快。

3）坯體溫度 坯體溫度高，水的粘度小，有利于水分表面移動。

4）干燥介質的性質 干燥介質溫度越高，濕度越小，則吸收水分的能力越大。增大干燥介質速度，減小邊界層的厚度，增大對流傳質系數，則可加快干燥速度。

5）使熱擴散與濕擴散的方向一致 坯體中水分的內擴散包括濕擴散和熱擴散。濕擴散是坯體內部由于存在濕度梯度引起的水分移動，其方向由坯體內部指向坯體外部；熱擴散是坯體內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。當溫度梯度與濕度梯度方向一致時會顯著加快內擴散速度。

第十二章 燒成 燒成過程中的物理化學變化

1）低溫階段（室溫~300度）

低溫階段也成坯體水分蒸發期。主要是排除在干燥過程中沒有除掉的殘余水分。隨水分的 排除，組成坯體的固體顆粒逐漸靠攏，坯體發生少量收縮哦，氣孔率增加。2）中溫階段（300~950度）

坯體內部發生較復雜的物理化學變化，瓷坯中所含有機物、碳酸鹽、硫酸鹽及鐵的化學物等，大多要在此階段發生氧化與分解，此外還伴隨有晶型轉變，結構水排除和一些物理變化。

坯體中存在的碳素及有機物在600度以上開始氧化分解，這類反應一直要進行到高溫。碳素、硫化物及有機物必須在本階段氧化，產生的氣體必須完全排除掉，不然會引起坯體起泡。3）高溫階段（950度~~最高燒成溫度）

高溫階段也稱為玻化成瓷期，是燒成過程中溫度最高的階段。在本階段坯體開始燒結，釉層開始融化。由于各地陶瓷制品晶胚、釉組成和性能的不同，對燒成溫度和燒成氣氛的要求也不相同。

弱還原階段：在此階段，由于熔融長石和其他低共融物形成的液相大量增加液相的表面張力作用，使坯體顆粒重新排列緊密，使顆粒相互膠結并填充空隙，顆粒間距縮小，坯體逐漸致密。同時促進莫來石的生成和發育，降低燒成溫度，促進燒結。莫來石晶體長大并 形成‘骨架’，坯體強度增大。2 燒成制度包括溫度制度、氣氛制度和壓力制度。氣氛的作用：

1）氣氛對陶瓷坯體過燒膨脹的影響

瓷石-高嶺土瓷坯在還原氣氛中過燒，產生的膨脹比在氧化氣氛小得多；高嶺土-長石-石英-膨潤土瓷坯卻在還原氣氛下的過燒膨脹較大。2）氣氛對坯體的收縮和燒結的影響

二者在還原氣氛中的燒結溫度都比在氧化氣氛中低，隨含鐵量的減少而減小。瓷石質坯體在還原氣氛中的收縮大，長石和膨潤土坯則相反。

3）氣氛對坯的顏色和透光性以及釉層質量的影響 A 影響鐵、鈦的價數

氧化焰燒成產生膠態Fe2O3而顯黃色，還原焰則形成FeO顯淡青色。含鈦坯料應避免還原焰，因為其會使坯體顏色加深，而失去增白作用。

B 使SiO2和CO還原 SiO2經還原分解作用，生成單質硅，產生黑斑；CO則會分解出C而產生煙熏，也可產生釉泡。瓷器的燒成缺陷： 記五個

開裂；變形；氣泡； 毛孔和桔釉； 色黃、火刺、落渣、斑點、煙熏； 生燒和過燒； 釉裂（驚釉）； 釉縷與缺釉。

第十四章 氣硬性膠凝材料 石膏的脫水轉變圖 P170-圖14-2 2 石膏漿體的硬化

石膏哦漿體硬化并形成具有強度的人造石，一般認為其結構變化經歷兩個階段，即凝聚結構形成階段和結晶結構網的形成和發展階段。在凝聚結構形成階段，石膏漿體中的微粒彼此之間存在一個薄膜，粒子之間通過水膜以范德華分子引力互相作用，僅具有低的強度，這種結構具有觸變復原的特性。在結晶結構網的形成和發展階段，水化物晶粒已大量形成，結晶不斷長大，且晶粒之間相互接觸和連生，使整個石膏漿體形成一個結晶結構網，具有較高的強度，并且不再具有觸變復原的特點。

尤為指出的是，石膏漿體在其自身硬化過程中，存在著結構的形成和結構的破壞這一對矛盾，其影響因素是多方面的，但是最本質的因素是與過飽和度有關。過飽和度較高時液相中形成的晶核數量多，晶粒細小，因而產生的結晶接觸點多，容易形成結構網，反之，過飽和度較低則液相中形成的晶核數量少，晶粒粗大，因而結晶接觸點也較少，形成同等結晶結構網所消耗的水化物較多。在初始結構形成以后，水化物繼續生成，有利于結晶結構網的密實強化。但是，當達到某一限度值后，若過飽和度仍然過大，水化物勢必會繼續增加，就會對已形成的結晶結構網產生一種內應力（成為結晶應力），當結晶應力大于結構所能承受的限度時，就會導致結構破壞。此外，在結晶接觸點的區段，晶格不可避免地發生歪曲和變形，因此，它與規則晶體相比較，具有較高的溶解度。所以，在潮濕條件下，產生接觸點的溶解和較大晶體的再結晶，也會明顯地影響石膏硬化漿體的結構強度。實際生產中，應注意控制石膏的質量和細度、養護溫度、水灰比以及外加劑的 種類和摻量，從而保證石膏制品的質量。

3石灰漿體的硬化： 干燥硬化和碳化硬化。

第十五章 硅酸鹽水泥 煅燒過程中的物理和化學變化

1）干燥和脫水； 2）碳酸鹽分解； 3）固相反應； 4）孰料燒結； 5）孰料冷卻。水泥孰料中各種氧化物的作用;1)CaO.CaO是水泥孰料的主要成分。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。CaO含量過少，生成的C3S就少； 若CaO過量，會產生游離CaO，使水泥的安定性不良。一般含量在62~68%。

2）SiO2.SiO2也是水泥的主要成分之一，其含量決定水泥孰料中CaSiO3礦物的數量。當CaO含量一定時，SiO2的含量影響C3S和C2S的相對含量。SiO2含量較高時，C3S的生成量減少，其含量一般在20~24%。

3）Al2O3,Fe2O3.與CaO作用，生成C3A,C4AF.在CaO-Al2O3-Fe2O3組成中，首先是CaO+ Al2O3形成C3A，隨后C3A+ Fe2O3生成C4AF.只有Fe2O3及時作用完了，才有C3A的存在，所以配比應考慮Al2O3/ Fe2O3比。4）MgO.MgO超過一定含量時，會以方鎂石的形式存在，使水泥安定性不良。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。

硅酸三鈣加水調和后，凝結時間正常。它水化較快，粒徑為40μm~45μm的硅酸三鈣顆粒，加水后28D其水化程度可達到70%左右。所以硅酸三鈣強度發展比較快，早期強度較高，且強度增進率較大，28D強度可以達到其一年強度的70%~80%。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。2）硅酸二鈣

B礦：以固熔有少量氧化物的β-C2S的形式存在的硅酸二鈣。

貝利特水化較慢，至28D 齡期僅水化20%左右，凝結硬化緩慢，早期強度較低，但28D以后，強度仍能較快增長，在一年后，可以趕上阿里特。貝利特水化熱較小，抗水性較好，因而對大體積工程或處于一定侵蝕環境下的工程用水泥，適量提高貝利特含量，降低阿里特含量是有利的。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。

A.鋁酸鈣：鋁酸三鈣水化迅速，放熱多，凝結很快，如不加石膏等緩凝劑，易使水泥急凝。鋁酸三鈣硬化也很快，它的強度3天內就大部分發揮出來；故其早期強度較高，但絕對值不高，以后幾乎不再增大，甚至倒縮。鋁酸三鈣的干縮變形大，抗硫酸鹽性能差。

B.鐵鋁酸四鈣的水化速度在早期介于鋁酸三鈣與硅酸三鈣之間，但隨后的發展不如硅酸三鈣。它的強度早期發展較快，后期還能不斷增長，類似于硅酸二鈣，才利特（C礦）的抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能較好，但有一定的水硬性。

4）游離氧化鈣和方鎂石 4 孰料的率值

率值作為生產控制的一種指標，可以比較方便地表示化學成分和礦物組成之間的關系，明確地表示對水泥孰料的性能和煅燒的影響。

1）硅率：表示孰料中SiO2與Al2O3,Fe2O3之和的質量比值，以SM或n表示。

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)之間的數量對比關系。硅率越大，則硅酸鹽礦物含量越高，熔劑性礦物含量越少，煅燒過程中出現的液相含量越小，所要求的燒成溫度越高；但硅率過小，則煅燒過程中容易形成孰料大塊甚至結圈。通常硅率控制在1.7~2.7之間。

2）鋁率：又稱鐵率，表示孰料中Al2O3和Fe2O3含量的質量比，以IM或P表示。

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。3）石灰飽和系數

在水泥孰料中，氧化鈣總是與酸性氧化物Al2O3,Fe2O3飽和生成C3A，C4AF，在生成上述礦物后，所余下的CaO與使SiO2飽和形成C3S所需的CaO的比值成為石灰飽和系數，以KH表示。它表示SiO2與CaO 飽和形成C3S的程度。C3S的水化

C3S的水化作用、產物以及所形成的結構對硬化水泥漿體的性能起主導作用。P198-圖15-4說明C3S的水化過程五個階段。表15-10.6 硅酸鹽水泥的水化（三個階段）：

1)鈣礬石形成期 C3A率先水化，在石膏存在條件下，迅速形成鈣礬石，是導致第一放熱峰的主要因素。2）C3S水化期 C3S開始迅速水化，大量放熱，形成第二放熱峰。有時會有第三放熱峰或在第二放熱峰上，出現一個‘峰肩’，一般認為是由于鈣礬石轉化成單硫型水化硫鋁（鐵）酸鈣而引起的，當然，C2S與鐵相亦以不同程度參與了這兩個階段的反應，生成相應的 水化產物。

3)結構形成和發展期 放熱速率很低，趨于穩定。隨著各種水化產物的增多，填入原先由水所占據的空間，再逐漸連接，相互交織，發展成硬化的漿體結構。水化速度 ：常以單位時間內的水化程度或水化深度來表示。8 水泥漿體的水化硬化：

水泥的水化反應在開始主要為化學反應所控制；當水泥顆粒四周形成較為完整的水化物膜層后，反應歷程又受到離子通過水化產物層時擴散速率的影響。隨著水化產物層的不斷增厚，離子擴散速率即成水化歷程動力學行為的決定性因素。在所生成的水化產物中，有許多是屬于膠體尺寸的晶體。隨著水化反應的不斷進行，各種水化產物逐漸填滿原來由水所占據的空間，固體粒子 逐漸接近。由于鈣礬石針、棒狀晶體的相互搭接穿插，特別是大量箔片 狀、纖維狀C-S-H的交叉攀附，從而使原先分散的水泥顆粒以及水化產物連結起來，夠長一個三維空間牢固結合、密實的整體。孔分布及總孔隙率

在水化過程中，水化產物的體積要大于孰料礦物的體積。據計算，每1cm3的水泥水化后約需占據2.2cm3的空間。即約45%的水化產物處于水泥顆粒原來的周界之內，成為內部水化產物；另有55% 則為外部水化產物，占據著原來沖水的空間。這樣，隨著水化過程的進展，原來沖水的空間減少，而沒有被水化產物填充的空間，則逐漸被分割成形狀極不規則的毛細孔。另外，在C-S-H凝膠所占據的空間內還存在著孔，尺寸極為細小，用掃描電鏡也難以分辨。

一般在水化24h以后，硬化漿體中絕大部分（70~80%）的孔已經在100nm以下。隨著水化過長的進展，孔徑小于10nm，即凝膠孔的數量由于水化產物的增多而增加，毛細孔則逐漸填充減小，總的孔隙率則相應降低。凝結速度

從礦物組成后，鋁酸三鈣水化最為迅速，硅酸三鈣水化也快，數量也多，因而這兩種礦物與凝結速度的關系最為密切。強度及影響因素： 1）漿體組成和強度的關系； 2）密實度和強度的關系； 3）溫度和壓力對強度的影響 環境介質的侵蝕

對水泥侵蝕的環境介質主要有：淡水、酸和酸性水、硫酸鹽溶液和堿溶液等。其侵蝕作用可以概括為：溶解浸析、離子交換以及膨脹性產物等三種形式。

第十六章 摻混合材料的水泥 水泥混合材料

常用的激發劑有兩類:堿性激發劑（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: 堿性激發劑的Ca(OH)2與活性混合材料中所含呈活性狀態的SiO2和Al2O3發生化學反應，發生水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。在同時有硫酸鹽激發劑存在的條件下，石膏與活性Al2O3化合，生成水化硫鋁酸鈣。礦渣水泥的水化硬化過程

礦渣水泥調水后，首先是 孰料礦物與水作用，生成水化硅酸鹽，水化鋁酸鈣、氫氧化鈣、水化硫（鐵）鋁酸鈣等。還可能生成水化鋁硅酸鈣（C2ASH3）等水化產物。因此，礦渣水泥早期硬化速度就較慢。礦渣水泥的性質和用途：礦渣水泥早期強度低，后期強度可趕上甚至超過硅酸鹽水泥。

第十七章 其他品種水泥

高鋁水泥的水化，主要是鋁酸一鈣的水化，其水化產物與溫度關系極大。2 膨脹水泥:是指在水化過程中，由于生成膨脹性水泥產物，使水泥在硬化后體積不收縮或膨脹的水泥。由強度組分和膨脹組分組成。

鋁酸鹽自應力水泥

鋁酸鹽自應力水泥加水拌和后，高鋁水泥中的CA和CA2等鋁酸鹽礦物與石膏進行水化。

在水化形成鈣礬石的同時，會析出相當數量的氫氧化鋁（AH3）凝膠，不但有效地增進了水泥石的密實性，而且在鈣礬石晶體生長、膨脹過程中，起著極為重要的塑性襯墊作用，使水泥石在不斷增高強度的情況下，具有較大的變形能力。又由于鈣礬石析晶時的過飽和度較小，生成的鈣礬石就比較分散，而且分布均勻，結晶壓力不會過分集中，對水泥石結構的破壞就相對較小。因此，可以任務鈣礬石和氫氧化鋁凝膠共同構成了強度因素和膨脹因素。

第十八章 耐火材料的組成、結構和性能 耐火材料

定義: 是由多種不同化學成分及不同結構礦物組成的非均質體。

耐火材料的若干性質取決于其中的物相組成、分布和各相的特性。

1）化學組成： 是耐火材料的基本特征。為了抵抗高溫作用，必須選擇高熔點化合物。2）礦物組成

耐火材料一般是多相組成體，其礦物相可分為結晶相和玻璃相兩類，又可分為主晶相和基質。主晶相是構成耐火材料的主題，一般來說，主晶相是熔點較高的晶體，其性質、數量及結合狀態決定制品性質。基質又稱為結合相，是填充在主晶相之間的結晶礦物和玻璃相。其含量不多，但對制品的某些性質影響極大，是制品使用過程中容易損壞的薄弱環節。耐火材料中氣孔可分為三類:（1）封閉氣孔；（2）開口氣孔；（3）貫通氣孔 高溫蠕變性： 在高溫條件下，承受應力作用的耐火制品隨時間變化而發生的等溫變形 4 抗熱震性

耐火材料對于急熱急冷式的溫度變動的抵抗能力較抗熱震性，又稱為抗溫度急變性、耐火熱崩裂性、耐熱沖擊性、熱震穩定性、熱穩定性、耐急冷急熱性等。

第十九章 耐火材料生產工藝 陶瓷結合：主晶相間低熔點的硅酸鹽非晶質和晶質聯結在一起而形成的結合較陶瓷結合 2 化學結合

化學結合指耐火材料制品中由化學結合劑形成的結合，即加入少量結合物質，在低于燒結溫度的條件下，發生一系列的化學反應使制品硬化而形成的結合。直接結合

由耐火主晶相直接接觸所產生的一種結合方式稱之為直接結合，它既不同于化學結合，也不屬于陶瓷結合。

第三篇：無機非金屬材料工學（本站推薦）

1無機非金屬材料的制備方法可以分為兩大類：普通燒制和高技術制備，前者主要包括集中具體的制備方法？不論哪一種方法，燒制過程又包括哪幾個階段？

固相燒結、液相燒結、熔化；預熱 燒成 冷卻三個階段。根據作業性質來，無機非金屬熱工設備（窯爐）可分為間歇式、連續式窯爐，各舉一例。按火焰進行的方向，無機非金屬熱工設備（窯爐）可分為哪幾種，并解釋什么是倒煙爐。間歇式：倒煙窯 連續式：隧道窯 按火焰進行方向分可以分為：直煙窯 橫煙窯 倒煙窯 倒煙窯：是一種間歇式窯爐。燃燒所產生的火焰都從燃燒室的噴火口上行至窯頂然后下降經匣缽柱間傳熱給窯爐，窯爐氣氛對材料的燒制具有重要的影響，根據氣體的性質，窯內氣氛可分為哪幾種，與空氣過剩系數之間的關系如何？

分為氧性氣氛 還原氣氛 中性氣氛；空氣過剩系數：a>1為氧化氣氛 a<1為還原氣氛 a=1中性氣氛目前工業上水泥窯有哪兩大類？SP窯和NSP窯分別指的什么窯？其主要差別是什么？ 立窯和回轉窯；SP窯是指懸浮預熱器窯，NSP窯是指窯外分解窯；SP窯沒有分解爐嗎，窯尾只有懸浮預熱器；NSP窯有分解爐。新型干法水泥回轉窯系統由哪幾大部分組成？每一級旋風預熱器由哪兩部分組成？什么是懸浮預熱技術？

預熱器系統、分解爐、回轉窯、熟料冷卻機、燃料燃燒器等設備組成。每一級旋風預熱器由旋風筒及其聯接管道所構成。旋風預熱技術：水泥回轉窯系統中通入空氣被分為三個部分（一次、二次、三次風），各有什么作用？對他們的溫度有何要求，為什么？

一次風的作用：攜帶從窯頭煤粉倉下來的煤粉經噴煤管高速噴入回轉窯內高效燃燒來保持剛噴出的火焰有一定的“剛度”；二次風的作用：是從窯頭進入回轉窯內成為窯內煤粉燃燒的主要助燃空氣；三次風的作用：成為分解爐內煤粉燃燒所需的助燃空氣。二次空氣和三次空氣的預熱溫度不受限制，越高越好，而一次空氣不允許被預熱，否則溫度較高的一次風會使煤粉中的揮發分在噴煤管中提前逸出，從而造成煤粉爆炸事故。一般來說，玻璃制品的生產過程，都要經過哪幾個階段？洛陽浮法

配合料制備、玻璃液熔制、玻璃制品成型、玻璃產品退火浮法平板玻璃生產過程的三大熱工設備是什么？玻璃池窯通常要用什么樣的耐火材料做成？

玻璃池窯 錫槽 退火窯；玻璃池窯使用耐火磚砌成。在浮法平板玻璃的熱源供給部分，為什么要設置蓄熱室？其結構中最重要的部分是什么？簡述蓄熱室的工作原理？

蓄熱室不僅僅是回收余熱，節能，也是為了達到熔制高質量玻璃所要求的高溫而必須采取的措施。格子體結構是蓄熱室結構中最重要的部分。工作原理：利用廢氣與空氣交替地通過其內的格子體，以格子體為傳熱的中間體，從而使得空氣間接地獲得廢氣的余熱。10 影響玻璃帶成型的因素是？玻璃的自然厚度約為？

重力 粘度 表面張力；6~7mm在成型部，如何控制玻璃的厚度？如想得到薄玻璃，如何操作？

生產薄玻璃的控制方法：機械拉邊法；生產厚玻璃：擋墻法 負角度機械拉邊法 擋墻拉邊法； 得到薄玻璃可采用機械拉邊法，在錫槽中段玻璃原版的兩邊放置若干個橫向拉邊器，玻璃越薄，拉邊器越多。在錫槽內為什么要通入保護氣體？何種氣體？

為防止錫液被氧化；N2、H2

13什么叫泡界線，它有何作用？

在橫焰玻璃池窯的熔化部，由于熱點與投料池的溫度差，表層玻璃液會向投料池方向回流，使得五泡沫的玻璃和有泡沫的玻璃之間有一條明顯的成分界限，稱為泡界線。泡界線的為之和形狀是判斷橫焰窯熔化作業正常與否的標志，它還會影響到玻璃池窯的產量和玻璃池窯的質量。玻璃池窯的作業制度包括:溫度制度，壓力制度，泡界線制度，液面制度，氣氛制度！一大穩:熱工制度穩，四小穩:溫度穩，壓力穩，泡界線穩，液面穩！山型，橋型橋型 15 隧道窯用來制備:陶瓷制品包括微晶玻璃，燒結型耐火材料，磚瓦！通過曲折密封的方式！16采用由許多平行排列的轉動的輥子組成的輥道來代替窯車來作為被燒制胚件的盛載工具，胚件可以直接放在輥道上，也可以放在墊板上！

17傳統的余熱鍋通常由省煤器，蒸發器，過熱器和汽包等幾部分組成，汽包的作用:匯集省煤器來的水，匯集蒸發器來的汽水混合物。提供合格的飽和蒸汽進入過熱器或供給用戶！加熱蒸發器，過程的分界點，有一定蓄熱能力，能快速適應外界負荷度，提高蒸汽品質，使運行安全！自然循環和強制循環的余熱鍋爐中，汽包是必不可少的重要部分。汽包內裝有汽水分離設備，來自蒸發器的汽水混合物進行分離！

第四篇：無機非金屬材料1

一、概念題 連續性與可逆性以及可變性。④多孔材料法。（四選三）

1.無機非金屬材料：是以某些元素的氧化物，碳化物，10.石英在陶瓷生產中發揮的主要作用。7.試述陶瓷三大原料之一的長石的化學式、結構式氮化物，鹵素化合物，硼化物以及硅酸鹽，鋁酸鹽，答：①在燒成前是瘠性原料，可對泥料的可塑性起調節作及作用。

磷酸鹽，硼酸鹽等物質組成的材料，是除有機高分用，能降低坯體的干燥收縮，縮短干燥時間并防止坯體變答：化學式子材料和金屬材料以外的所有材料的統稱。形。結構式

2.熔塊釉：在制釉過程中，把一些毒性原料或易溶于②在燒成時，石英的加熱膨脹可部分抵消坯體收縮的影響，鉀長石K2O·Al2O3·6SiO2水的原料預先制成不溶于水或微溶于水、無毒的硅當玻璃質大量出現時，在高溫下石英能部分熔解于液相中，K[AlSi3O8]

酸鹽熔塊。增加熔體的粘度，而未熔解的石英顆粒，則構成坯體的骨鈉長石Na2O·Al2O3·6SiO2

3.生料釉：直接以釉料配方稱料混合磨細的釉料。架，可防止坯體發生軟化變形等缺陷。Na[AlSi3O8]

4.二次燒成：分兩種，一種是“高溫素燒，低溫釉燒”，③在瓷器中，石英對坯體的力學強度有著很大的影響，合鈣長石CaO·Al2O3·2SiO2一種是“低溫素燒，高溫釉燒”，目的是為了減少釉理的石英顆粒能大大提高瓷器坯體的強度，否則效果相反，Ca[Al2Si2O8]

面和產品的其他缺陷。同時，石英也能使瓷坯的透光度和白度得到改善。鋇長石BaO·Al2O3·6SiO2

5.開始燒結溫度：粘土在加熱過程中，體積開始劇烈④在釉料中二氧化硅是生成玻璃質的主要成分，增加釉料Ba[Al2Si2O8]

變化氣孔率明顯減少時的溫度。中石英含量能提高釉的熔融溫度，并減少釉的熱膨脹系數。①長石在高溫下熔融，形成粘稠的玻璃熔體，是

6.示性礦物組成：坯料配方組成以純理論的粘土，石同時它是賦予釉以高的力學強度、硬度、耐磨性和耐化學坯料中堿金屬氧化物（K2O、Na2O）的主要來源，英，長石等礦物來表示的方法。侵蝕性的主要因素。能降低陶瓷坯體組分的熔化溫度，有利于成瓷和

7.耐火度：材料在高溫下，雖已發生軟化而沒有全部

三、問答題 降低燒成溫度 ②熔融后的長石熔體能溶解部分熔融，在使用中所能承受的最高溫度。1.試述坯—釉中間層對坯釉適應性的影響。高嶺土分解產物和石英顆粒 ③長石熔體能填充

8.觸變性：粘土泥漿或可塑泥團在靜置以后變稠或凝答：①降低了釉的膨脹系數，消除釉裂②若中間層生成了于各結晶顆粒之間，有助于坯體致密和減少空隙 固，當受到攪拌或振動時，粘度降低而流動性增加，與坯體性質相近的晶相，則有利于坯釉結合；反之，則不④在釉料中長石是主要的熔劑 ⑤長石作為瘠性再放置一段時間后又能恢復原來狀態，這種性質稱利于坯釉結合③有熔解了部分坯體表面，并滲入坯體，坯原料，在生坯中還可以縮短坯體干燥時間，減少為觸變性。釉接觸面積增大，有利于釉的粘附，增加了坯釉適應性。坯體的干燥收縮和變形等。

9.混凝土：是由膠凝材料，水和粗，細骨料按適當比2.試述陶瓷工業用二氧化硅原料主要結晶礦物—石英隨溫8.試述提高坯料可塑性的措施。

例配合拌制成拌合物，經一定時間硬化而成的具有度變化發生晶型轉化的情況。答： 提高坯料可塑性的措施有：①將粘土原料進所需形狀，強度和耐久度的人造石材。答：石英類原料在加熱過程中會發生復雜的多晶轉變，同行淘洗或長期風化 ②將潤濕的粘土或坯料長期

10.水泥：加入適量水后可形成塑性漿體，既能在空時伴隨體積變化，這是使用石英類原料時必須注意的一個陳腐 ③將泥料進行真空連泥 ④加入無機或有機氣中硬化又能在水中硬化，并能將砂，石等材料牢重要性質。具體見書無非材料22頁 塑化劑。

固地膠結在一起的細粉狀水硬性膠凝材料。3.試述我國傳統細瓷生產的主要原料—瓷石的主要成分及9.試述陶瓷配料的主要依據。

二、簡答題 其作用。答：①充分考慮產品的物理化學性能和使用性能

1.簡述釉的組成（按其在釉中所起的作用）。答：絹云母、石英為主要成分或未風化巖石狀礦物是多種要求 ②參考前人的經驗和數據 ③了解各種原料答：① 網絡形成劑：作用是氧化物在釉層中以四面狀物的集合體，石英40~40%；長石 5~30%；絹云母15~30%；對產品性能的影響 ④應滿足生產工藝的要求⑤ 體的形式相互結合的不規則網絡 高嶺石 0~10%。可塑性不高，結合強度大，但干燥速度了解原料的品味、來源和到廠價格。

②助熔劑：這類成分能促進高溫分化反應，加速高快，一般玻化溫度在1150~1350C之間，燒成溫度較寬。燒10.試述釉料配方常用的助熔劑并給出使用注意事熔點晶體化學鍵的斷裂和生成共熔物。成時能生成莫來石及玻璃相，起促進成瓷及燒結作用，還項。

2.在陶瓷生產中對坯料質量有哪些基本要求？ 可以用于配制釉果。答：① CaO主要由方解石、大理石、白云石、答：要求有：配方準確，組分均勻，細度合理，氣4.試述玻璃的兩大結構學說，并比較兩者的不同。石灰石、白堊、硅石灰、鈣長石等引入。一般用孔少。答：玻璃的兩大結構學說，是晶子學說和無規則網絡學說。量不超過18%，否則導致釉層濕透，形成無光釉 ②

3.簡述真空練泥的作用。晶子學說認為玻璃是由無數“晶子”所組成。晶子是具有MgO主要由菱鎂礦、白云石、滑石等引入。以菱答：可排除泥餅中的殘留空氣，提高泥料的致密度晶格變形的有序排列區域，分散在無定形介質中，從“晶鎂礦引入時，MgO用量一般不超過3%，否則釉面和可塑性，并使泥料組織均勻，改善成形性能，提子”部分到無定形部分是逐步過渡的，兩者之間并無明顯難以控制，與CaO同時引入時，對于高溫瓷來說高干燥強度和成瓷后的力學強度。界限。無規則網絡學說認為像石英晶體一樣，熔融石英玻一般應使CaO/MgO摩爾比小于1 ③ Li2O、Na2O、4.簡述耐火材料的使用性質。璃的基本結果單元也是硅氧四面體[SiO4]，石英玻璃是由K2O來源于鋰云母、鋰輝石、鈦酸鋰、硅酸鋰、答：耐火度，荷重軟化溫度，高溫體積穩定性，耐[SiO4]作為結構單元，相互連接而成的三度空間網絡，但鋯酸鋰、碳酸鋰等。Li2O引入少量效果就很好，熱震性，抗渣性，耐真空性，制品形狀規整性和尺[SiO4]的排列是無序的，缺乏對稱性和周期性的重復，故Na2O與K2O一般同時引入，其最佳摩爾比為2~4寸的準確性。不同于晶態石英結構。前者強調了不連續性、微不均勻性④ZnO直接以氧化鋅或碳酸鋅引入，一般用量

05.簡述陳化的作用。和有序性；后者強調了玻璃中多面體間排列的連續性、均不宜過多，且ZnO在使用前，要經過1250~1280C

答：陳化即陳腐，作用有：使坯料中水分更加均勻，勻性和無序性。的高溫煅燒⑤PbO其有毒，且易揮發，對提高坯料的可塑性，5.試述粘土在陶瓷生產中的主要作用。生鉛釉，如果操作不當，易被還原，使釉面呈現

6.玻璃退火和淬火的目的是什么？各包括幾個階答：粘土在陶瓷中的作用：①粘土可塑性是陶瓷坯泥賴以灰黑色。一般做熔塊釉使用⑥ B2O3 由硼砂、段？ 形成的基礎②粘土使注漿泥料與釉料具有懸浮性與穩定性硼酸、硼鈣石、硼鎂石、方硼石引入。用量適當答：退火的目的是為了減小和消除玻璃的永久應力③粘土一般是細分散顆粒，同時具有結合性，這可在坯料否則熱膨脹增大，并降低釉的耐酸和抗水侵蝕能

0和提高玻璃的光學均勻性，包括加熱，保溫，慢冷，中結合其它瘠性原料使坯料具有一定干燥強度，有利于坯力。B2O3在1000C左右時揮發加快，故在配方設

快冷四個階段。淬火的目的是？ 體的成形，另細分散度顆料與較細瘠性原料相結合，且可計時，需要考慮此項損失⑦BaO 有碳酸鋇、7.粘土礦物的按照成因分類。得到較大堆積密度而有利于燒結④Al2O3 形成莫來石，決定硫酸鋇、氯化鋇引入。鋇的化合物大部分有毒，答：可分為：①原生粘土：是母巖風化崩解在原地燒成程度⑤粘土形成陶瓷主體原料。使用時注意。

殘留下來的粘土②次生粘土：是由風化形成的粘土，6.試述輕質耐火材料的優缺點，并列舉至少三個生產輕質耐

經雨水河流的沖刷與漂流及有時外加風力的作用以火材料的方法。

后，遷移到盆地或水流緩慢的湖泊沼澤地沉積下來，答 ：輕質耐火材料優點是，熱導率低，可節省材料消耗；

而形成的粘土層。可以快速升溫和冷卻，提高設備生產效率；減輕爐體質量；

8.坯料的類型有哪些？ 降低環境溫度，改善勞動條件。缺點是，氣孔率較大，組

答：有長石瓷，絹云母瓷，骨灰瓷，滑石瓷。織疏松，抗渣性能差，熔渣會很快地侵入磚體氣孔內，使

9.玻璃的通性是什么？ 之碎裂；力學強度低，耐磨性能差；熱穩定性不好。生產

答：各向異性，無固定熔點，亞穩性，性質變化的氣質耐火材料的方法：①燃燼加入物法②泡沫法③化學法

第五篇：無機非金屬材料論文

無機非金屬材料的研究與應用前景

摘要

無機非金屬材料(inorganic nonmetallic materials)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、硼酸鹽等物質組成的材料。是除有機高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統稱。無機非金屬材料的提法是20世紀40 年代以后,隨著現代科學技術的發展從傳統的硅酸鹽材料演變而來的。無機非金屬材料是與有機高分子材料和金屬材料并列的三大材料之一。在材料學飛速發展的今天，無機非金屬材料有這廣闊的應用前景和良好的就業形勢。

關鍵字 無機非金屬，材料，方向，前景，智能

引言

新材料涉及的領域眾多，無機非金屬新材料領域是其重要的一個組成部分。“十二五”期間，我國無機非金屬新材料應，圍繞功能材料確定發展重點無機非金屬材料包括水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料、人工晶體和半導體材料等，下面就其無機非金屬材料的研究與應用前景進行簡單介紹。

一、無機非金屬材料的特點及應用

無機非金屬材料(inorganic nonmetallic materials)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、硼酸鹽等物質組成的材料。是除有機高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統稱。無機非金屬材料的提法是20世紀40年代以后隨著現代科學技術的發展從傳統的硅酸鹽材料演變而來的。無機非金屬材料是與有機高分子材料和金屬材料并列的三大材料之一。

在晶體結構上,無機非金屬的晶體結構遠比金屬復雜，并且沒有自由的電子。具有比金屬鍵和純共價鍵更強的離子鍵和混合鍵。這種化學鍵所特有的高鍵能、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,以及寬廣的導電性、隔熱性、透光性及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性。

無機非金屬材料品種和名目極其繁多,用途各異,因此,還沒有一個統一而完 善的分類方法。通常把它們分為普通的(傳統的)和先進的(新型的)無機非金屬材 料兩大類。

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。此 外，水泥在膠凝性能上，玻璃在光學性能上，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異的特性，為金屬材料和高分子材料所不及。但與 金屬材料相比，它抗斷強度低、缺少延展性，屬于脆性材料。與高分子材料相比，密度較大，制造工藝較復雜。特種無機非金屬材料的特點是：①各具特色。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 的磁學性質；光導纖維的光傳輸性質；金剛石、立方氮化硼的超硬性質；導體材 料的導電性質；快硬早強水泥的快凝、快硬性質等。②各種物理效應和微觀現象。例如：光敏材料的光-電、熱敏材料的熱－電、壓電材料的力－電、氣敏材料的 氣體-電、濕敏材料的濕度-電等材料對物理和化學參數間的功能轉換特性。③不 同性質的材料經復合而構成復合材料。例如：金屬陶瓷、高溫無機涂層，以及用 無機纖維、晶須等增強的材料。

傳統的無機非金屬材料是工業和基本建設所必需的基礎材料。如水泥是一種 重要的建筑材料;耐火材料與高溫技術,尤其與鋼鐵工業的發展關系密切;各種規 格的平板玻璃、儀器玻璃和普通的光學玻璃以及日用陶瓷、衛生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和電瓷等與人們的生產、生活休戚相關。它們產量大,用途廣。其他產 品,如搪瓷、磨料(碳化硅、氧化鋁)、鑄石(輝綠巖、玄武巖等)、碳素材料、非金屬礦(石棉、云母、大理石等)也都屬于傳統的無機非金屬材料。新型無機非金屬材料是20世紀中期以后發展起來的,具有特殊性能和用途的材料。它們是現代新技術、新產業、傳統工業技術改造、現代國防和生物醫學所不可缺少的物質基礎。主要有先進陶瓷、非晶態材料、人工晶體、無機涂層、無機纖維等。

二、無機非金屬材料材料的發展現狀及前景

20世紀以來，隨著電子技術、航天、能源、計算機、通信、激光、紅外、光電子學、生物醫學 和環境保護等新技術的興起，對材料提出了更 高的要求，促進了特種無機非金屬材料的迅速發展。30～40年代出現了高頻 絕緣陶瓷、鐵 電陶瓷和壓電陶瓷、鐵氧體（又稱磁性瓷）和熱敏電阻陶瓷等。50～60年代開 發了碳化硅和氮化硅等高溫結構陶瓷、氧化鋁透明陶瓷、β－氧化鋁快離子導體 陶瓷、氣敏和濕敏陶瓷等。至今，又出現了變色玻璃、光導纖維、電光效應、電 子發射及高溫超導等各種新型無機材料。近些年，隨著科學技術的進步，無論是傳統無機非金屬材料，還是無機非金屬材料都有了一些新的發展趨勢。

1、生態與環保意識加強,建立科學的評價體系,實現可持續發展

西方發達國家在促進傳統無機非金屬材料產業健康、可持續發展方面的采取 了許多重要措施。世界發達國家十分重視建材工業的可持續發展與綠色評價。生 態評價也成為世界可持續發展的一個重要手段。目前,許多國家正在進行“生態城市”的建設與實踐,推廣建筑節能技術材料,使用可循環材料等,改善城市生態系統狀況。由此，提出了綠色建材、環保建材與節能建材的概念,并開展了大量的研究與實踐工作。與西方發達國家相比,我國還存在很大的差距,特別是缺乏立法支持與技術標準的指導以及相應組織的管理與監督,使我國的傳統無機非金屬材料工業發展還有很大的提升空間。面對資源和環境對我國經濟發展的嚴峻考驗,國民經濟的可持續發展戰略顯得愈加重要。

2、向著節能、降耗的方向發展

傳統的無機非金屬材料工業是能源消耗大戶,在世界能源日益短缺的今天,如何生產節能、降耗,以及如何生產出高質量的建筑節能、保溫產品是建材工業發展的重要趨勢。選擇資源節約型、污染最低型、質量效益型、科技先導型的發展方式。新型墻體材料、高質量門窗、中空玻璃將大量應用。向著提高材料性能、使用壽命的方向發展。低壽命設計、大量重復建設已經嚴重制約城市建設的發展。現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對建筑材料的使 用壽命提出了更高的要求。

3、單線生產能力向大型化發展

無論是水泥工業、玻璃工業，還是陶瓷工業，單條生產線的生產能力有大型 化的趨勢。生產線的大型化可以有效提高產品的質量，降低能源消耗。

4、向著智能化方向發展

建筑的智能化需要建筑材料的支持。隨著技術的進步和生活水平的提高,建筑材料的安全性智能診斷等智能技術將更多的應用于建筑中。

5、向著復合化、多功能化方向發展

復合材料具有單一材料所無法滿足的使用功能,是建筑材料的發展趨勢,對建筑材料的功能要求越來越趨向于多功能化。

在美國、日本、西歐等所有發達國家在其科技發展戰略中都把無機非金屬新 材料的發展放在優先發展的重要位置。例如，美國為了保持在高技術和軍事裝備 方面的領先地位，在先后制定的《先進材料與技術計劃（AMPP）》和《國家關鍵技術報告》中，新材料為六大關鍵技術之首，而無機非金屬新材料占有相當比例；日本發表的《21世紀初期產業支柱》所列的新材料領域的14項基礎研究計劃中，其中七項涉及無機非金屬新材料的研究領域。

未來科學技術的發展，對各種無機非金屬材料，尤其是對特種新型材料提出 更多更高的要求。材料學科有廣闊的發展前景，復合材料、定向結晶材料、增韌 陶瓷以及各種類型的表面處理和涂層的使用，將使材料的效能得到更大發揮。由 于對材料科學基礎研究的日益深入，各種精密測試分析技術的發展，將有助于按 預定性能設計材料的原子或分子組成及結構形態的早日實現。

三、個人研究方向的選擇及分析

經過對無機非金屬材料發展的歷史及現狀的研究與分析，以及對其未來發展方向的展望，我初步的確定了個人在無機非金屬材料技術的研究方面的方向選 擇。

現代技術中的信息、航空航天、能源、生物工程、環境工程等的迅速發展對于材料的性能提出了各種需求，促進了無機非金屬材料的發展。由此出現許多新型材料，其中工程陶瓷材料，陶瓷高臨界溫度Tc超導材料和智能材料等的出現提出了無機非金屬材料學的新的研究方向，而復合材料和納米材料則為無機非金屬材料開辟了新的研究領域。

近10年來，整個世界從信息時代進入了高智能化的人機交互時代，人機交互技術已經進入了每個人生活的方方面面。前一段時間，蘋果公司出的一個視頻 很受歡迎，里面描述了對未來高智能化生活的展望，而標題是“玻璃中的一天”，新型無機非金屬智能材料，在這個對未來生活的展望中，占據著不可或缺的地位。雖然這只是個簡單的視頻，但我們可以從中看到未來的影子，以及智能材料的廣 闊的發展前景。

智能材料是指對環境具有可感知、可響應并具有功能發現能力的新材料。日本高木俊宜教授將信息科學融于材料的物性和功能，于1989年提出了智能材料概念。至此智能材料與結構的研究也開始由航空航天及軍事部門逐漸擴展到土木工程、醫藥、體育和日常用品等其他領域。

自l989年以來，先是在日本、美國，爾后是西歐，進而世界各國的材料界 均開始研究智能材料。科學家們研究將必要的仿生(biominetic)功能引入材料，使材料和系統達到更高的層次，成為具有自檢測、自判斷、自結論、自指令和執行功能的新材料。智能結構常常把高技術傳感器或敏感元件與傳統結構材料和功能材料結合在一起，賦予材料嶄新的性能，使無生命的材料變得有了“感覺”和“知覺”，能適應環境的變化，不僅能發現問題，而且還能自行解決問題。而其理論意義就在于此，智能材料給了新型材料無限的可能性。

同時，智能材料的實踐意義在目前已有的應用中可見一斑：

1、智能陶瓷

材料中的t-ZrO2 晶粒在燒成后冷卻至室溫的過程中仍保持四方相形態，當材料受到外應力的作用時，受應力誘導發生相變，由t相轉變為m相。由于ZrO2晶粒相變吸收能量而阻礙裂紋的繼續擴展，從而提高了材料的強度和韌性。相轉變發生之處的材料組成一般不均勻，因結晶結構的變化，導熱和導電率等性能隨之而變，這種變化就是材料受到外應力的信號，從而實現了材料的自診斷。

2、智能水泥基材料

在現代社會中，水泥作為基礎建筑材料應用極為廣泛，使水泥基材料智能化具有良好的應用前景。智能水泥基材料包括：應力、應變及損傷自檢水泥基材料；自測溫水泥基材料；自動調節環境濕度的水泥基材料；仿生自愈合水泥基材料及仿生自生水泥材料等。

水泥基材料中摻加一定形狀、尺寸和摻量的短切碳纖維后，材料的電阻變化與其內部結構變化是相對應的。因此，該材料可以監測拉、彎、壓等工況及靜態 和動態載荷作用下材料內部情況。在水泥凈漿中0.5%（體積）的碳纖維用做傳感器，其靈敏度遠遠高于一般的電阻應變片。

在水泥凈漿中摻加多孔材料，利用多孔材料吸濕量與溫度的關系，能夠使材 料具有調濕功能。

目前，智能材料尚處在研究發展階段，它的發展和社會效應息息相關。飛機 失事和重要建筑等結構的損壞，激勵著人們對具有自預警、自修復功能的靈巧飛 機和材料結構的研究。以材料本身的智能性開發來滿足人們對材料、系統和結構 的期望，使材料結構能“剛”“柔”結合，以自適應環境的變化。在未來的研究中，應以以下幾個方面為重點。（1）如何利用飛速發展的信息技術成果，將軟件功能引入材料、系統和結構中；

（2）進一步加強探索型理論研究及材料復合智能化的機理研究，加速發展智能材料科學；

（3）加強應用基礎研究。

結束語

目前，我國TCO 玻璃的鍍膜技術及設備被少數國外廠商壟斷。國內只有深圳南玻集團引進的一條離線TCO 玻璃生產線實現了量產，生產規模為46 萬m2/ 年。國內薄膜電池生產廠家需要的TCO 玻璃基片幾乎全部依賴進口。國內薄膜 太陽能電池組件生產商對TC O 玻璃的需求存在較大缺口。“十二五”期間，實現TCO 玻璃的技術、裝備國產化是發展的重點。新材料涉及的領域眾多，無機非金屬新材料領域是其重要的一個組成部分。“十二五”期間，我國無機非金屬新材料應圍繞功能材料確定發展重點。隨著我國新能源、航空航天、節能環保、電子信息等產業的快速發展，特別是風力發電、大飛機、高速列車等重大工程的 推進，對高性能無機材料的需求會快速增長。

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