功能各异的无机非金属材料PPT讲稿.ppt

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1、功能各异的无机非金属材料第1页，共38页，编辑于2022年，星期五 无机非金属材料种类繁多，功能各异，应无机非金属材料种类繁多，功能各异，应用十分广泛，其历史可追溯到远古时代。用十分广泛，其历史可追溯到远古时代。从我们的祖先用黏土制作陶器，到现代人通过从我们的祖先用黏土制作陶器，到现代人通过光导纤维通讯联系，人类利用自然界提供的各种资光导纤维通讯联系，人类利用自然界提供的各种资源，研制了许许多多的无机非金属材料。我们日常源，研制了许许多多的无机非金属材料。我们日常生活中使用的生活中使用的陶瓷陶瓷、玻璃器皿玻璃器皿，煤气炉具点火装置，煤气炉具点火装置使用的使用的压电陶瓷压电陶瓷，电器设备中的，电

2、器设备中的半导体材料半导体材料，电，电视显像管中的视显像管中的荧光粉荧光粉，磁带和磁性陶瓷使用的，磁带和磁性陶瓷使用的磁性磁性材料材料，医疗中使用的，医疗中使用的人造牙齿人造牙齿等，都属于无机非等，都属于无机非金属材料。金属材料。第2页，共38页，编辑于2022年，星期五石器石器燧石取火燧石取火硅酸盐硅酸盐陶瓷、玻璃、水泥陶瓷、玻璃、水泥二氧化硅二氧化硅光导纤维光导纤维单晶硅单晶硅集成电路集成电路传传统统材材料料人人类类文文明明发发展展史史新新型型材材料料信信息息材材料料第3页，共38页，编辑于2022年，星期五 1 1普通玻璃和水泥是用什么原料，采普通玻璃和水泥是用什么原料，采用什么方法制造

3、的用什么方法制造的?2 2日常生活中使用的哪些器具是由硅酸盐日常生活中使用的哪些器具是由硅酸盐材料制成的材料制成的?3 3你能列举硅酸盐材料在现代高科技领域你能列举硅酸盐材料在现代高科技领域的应用吗的应用吗?第4页，共38页，编辑于2022年，星期五陶器、瓷器陶器、瓷器1、主要原料：、主要原料：2、主要成分：、主要成分：3、反应原理：、反应原理：4、传统生产、传统生产 过程：过程：5、主要特性：、主要特性：黏土黏土混和、成型、干燥、烧结、冷却混和、成型、干燥、烧结、冷却复杂的物理、化学变化复杂的物理、化学变化硅酸盐硅酸盐 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等

4、优点。缘、易成型等优点。1 1、从黏土到陶瓷、从黏土到陶瓷 一、生活中的硅酸盐材料一、生活中的硅酸盐材料 第5页，共38页，编辑于2022年，星期五制陶过程：制陶过程：1 1、混合混合2 2、成型成型3 3、干燥干燥4 4、烧结烧结5 5、冷却冷却6 6、筛选筛选1 1、从黏土到陶瓷、从黏土到陶瓷 第6页，共38页，编辑于2022年，星期五红陶罐红陶罐(新时期时代新时期时代)灰陶纹豆灰陶纹豆(崧泽文化崧泽文化)硬陶罐硬陶罐(战国战国)三彩骆驼三彩骆驼(唐唐)跪射俑跪射俑(秦秦)第7页，共38页，编辑于2022年，星期五第8页，共38页，编辑于2022年，星期五陶瓷分类陶瓷分类彩陶彩陶、秦汉兵马

5、俑秦汉兵马俑江苏宜兴的紫砂壶江苏宜兴的紫砂壶土器：土器：瓷器：瓷器：炻器：炻器：陶器陶器：水缸、砂锅水缸、砂锅瓷都景德镇瓷都景德镇碗盘碗盘 茶具茶具烟缸烟缸瓷雕瓷雕卫生瓷卫生瓷砖瓦砖瓦1 1、从黏土到陶瓷、从黏土到陶瓷 一、生活中的硅酸盐材料一、生活中的硅酸盐材料 第9页，共38页，编辑于2022年，星期五第10页，共38页，编辑于2022年，星期五第11页，共38页，编辑于2022年，星期五2 2、形形色色的玻璃、形形色色的玻璃 原料原料主要设备主要设备生产过程生产过程反应原理反应原理主要成分主要成分 主要性能主要性能Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 纯碱、石灰石和石英纯碱、石灰石和石

6、英玻璃熔炉玻璃熔炉原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却复杂的物理、化学变化，主要反应复杂的物理、化学变化，主要反应玻璃态物质，没有固定的熔点玻璃态物质，没有固定的熔点 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 高温高温Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高温高温第12页，共38页，编辑于2022年，星期五Fe2+Cu2OCo2O3第13页，共38页，编辑于2022年，星期五几种玻璃的特性和用途几种玻璃的特性和用途种类特 性用 途普通玻璃普通玻璃石英玻璃石英玻璃光学玻璃光学玻璃玻璃纤维玻璃纤维钢化玻璃钢化玻璃在较高温度下易软化在较高温度下易软化窗玻璃

7、、玻璃瓶、玻璃杯等窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等膨胀系数小膨胀系数小耐酸碱耐酸碱强度大、滤光强度大、滤光化学仪器；高压水银灯、紫化学仪器；高压水银灯、紫外灯等的灯壳；光导纤维、外灯等的灯壳；光导纤维、压电晶体等压电晶体等透光性能好透光性能好有折光和色散性有折光和色散性眼镜片；照相机、显微镜、眼镜片；照相机、显微镜、望远镜用凹凸镜等光学仪器望远镜用凹凸镜等光学仪器耐腐蚀耐腐蚀、不怕烧不怕烧、不导电不导电不吸水、隔热、吸声、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀防虫蛀太空飞行员的衣服太空飞行员的衣服玻璃钢等玻璃钢等耐高温、耐腐蚀、耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂强度大、质轻、抗震裂运动器材；微波通讯器材；运动器

8、材；微波通讯器材；汽车、火车窗玻璃等汽车、火车窗玻璃等SiO2SiO2,BaO，B2O3,ZnO，Pb2O3二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等第14页，共38页，编辑于2022年，星期五几种玻璃的制作及原理几种玻璃的制作及原理变色玻璃变色玻璃2AgBr 2AgBr2光光CuO玻璃雕刻玻璃雕刻SiO24HF=SiF42H2O玻璃上镀银玻璃上镀银AgNO3NH3H2O=AgOHNH4NO3AgOH2NH3H2O=Ag(NH3)2OH2H2O银氨溶液银氨溶液2Ag(NH3)2OHCH2OH(CHOH)4CHO CH2OH(CHOH)4

9、COONH4 2Ag3NH3H2O水浴加热水浴加热第15页，共38页，编辑于2022年，星期五第16页，共38页，编辑于2022年，星期五1949194919981998年我国水泥产量示意图年我国水泥产量示意图6420产量产量/亿吨亿吨1949 1979 1985 1998 时间时间/年年0.00660.65421.465.363 3、硅酸盐水泥、硅酸盐水泥第17页，共38页，编辑于2022年，星期五3 3、硅酸盐水泥、硅酸盐水泥主要原料主要原料主要设备主要设备反应条件反应条件反应原理反应原理主要成分主要成分主要性质主要性质用用 途途粘土粘土,石灰石石灰石(适量石膏适量石膏)水泥回转窑水泥回转

10、窑高温高温复杂的物理、化学变化复杂的物理、化学变化硅酸三钙：硅酸三钙：3CaOSiO3CaOSiO2 2 硅酸二钙：硅酸二钙：2CaOSiO2CaOSiO2 2铝酸三钙：铝酸三钙：3CaOAl3CaOAl2 2O O3 3水硬性水硬性建筑、修路建筑、修路n石膏石膏(调节水泥的硬化速度调节水泥的硬化速度)水泥不宜久放，易受潮结块水泥不宜久放，易受潮结块第18页，共38页，编辑于2022年，星期五几个概念：几个概念：水泥砂浆水泥砂浆 混凝土混凝土 钢筋混凝土钢筋混凝土 水泥的分类：水泥的分类：水泥、沙子和水的混合物水泥、沙子和水的混合物水泥水泥、沙子沙子、碎石和水的混合物碎石和水的混合物混凝土和钢

11、筋混合在一起混凝土和钢筋混合在一起普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣水泥矿渣水泥沸石岩水泥沸石岩水泥一般水泥一般水泥白水泥白水泥彩色水泥彩色水泥3 3、硅酸盐水泥、硅酸盐水泥水泥的水泥的强度强度等级等级（42.5、52.5、62.5）等级越高，水泥的性能等级越高，水泥的性能越好越好第19页，共38页，编辑于2022年，星期五 炼钢厂排出的炉渣主要含有哪些成分炼钢厂排出的炉渣主要含有哪些成分?为什么为什么在炼钢厂附近常建有水泥厂在炼钢厂附近常建有水泥厂?请从资源充分利用的请从资源充分利用的角度谈谈这样布局的好处。角度谈谈这样布局的好处。炼钢厂排出的炉渣含有多种化学成分，其中以炼钢厂排出的炉渣含有多

12、种化学成分，其中以氧化钙、二氧化硅、硅酸钙为主氧化钙、二氧化硅、硅酸钙为主，氧化钙含量一般都，氧化钙含量一般都在在5050以上。这些都可用作水泥的生产原料，生产以上。这些都可用作水泥的生产原料，生产矿矿渣硅酸盐水泥渣硅酸盐水泥，同时还可以利用产生的粉煤灰生产，同时还可以利用产生的粉煤灰生产粉煤灰水泥粉煤灰水泥。因此，为了提高原料的利用率，实现绿。因此，为了提高原料的利用率，实现绿色工业的目标，创造更多的效益，通常可在炼钢厂周色工业的目标，创造更多的效益，通常可在炼钢厂周围建水泥厂以便合理利用炼钢炉渣。围建水泥厂以便合理利用炼钢炉渣。第20页，共38页，编辑于2022年，星期五二、光导纤维和新型

13、陶瓷材料二、光导纤维和新型陶瓷材料n1.1.光导纤维光导纤维主要成份：二氧化硅主要成份：二氧化硅第21页，共38页，编辑于2022年，星期五光导纤维原理示意图光导纤维原理示意图第22页，共38页，编辑于2022年，星期五光纤光缆与普通电缆的比较光纤光缆与普通电缆的比较光纤光缆光纤光缆 普通电缆普通电缆 每根光缆可同时通过每根光缆可同时通过1010亿路电话亿路电话 8 8管同轴电缆，每条管同轴电缆，每条通话通话18001800路路 原料来源广、原料来源广、成本低成本低资源较少资源较少 质量轻，不怕腐蚀，铺质量轻，不怕腐蚀，铺设方便设方便 质量大，怕腐蚀质量大，怕腐蚀 抗电磁干扰，保密性好，抗电磁

14、干扰，保密性好，不发生电辐射不发生电辐射 不抗电磁干扰，发生不抗电磁干扰，发生电辐射电辐射 第23页，共38页，编辑于2022年，星期五光纤通信有哪些优点呢？光纤通信有哪些优点呢？1、信息量大，每根光纤理论上可同时、信息量大，每根光纤理论上可同时 通过通过10亿路电话。亿路电话。2、质量小：每公里、质量小：每公里27g，不怕腐蚀。，不怕腐蚀。4、成本低：每公里、成本低：每公里1万元左右。万元左右。3、性能好，抗电磁干扰、保密性强。、性能好，抗电磁干扰、保密性强。用途用途：光纤通信、传输激光、制造传感器等。光纤通信、传输激光、制造传感器等。n（1）制取：）制取：n 1300nSiCl4(g)+O

15、2(g)=SiO2(s)+2Cl2(g)第24页，共38页，编辑于2022年，星期五2 2新型陶瓷新型陶瓷结构陶瓷（工程陶瓷）结构陶瓷（工程陶瓷）功能陶瓷功能陶瓷结构陶瓷制品结构陶瓷制品生物陶瓷制品生物陶瓷制品第25页，共38页，编辑于2022年，星期五氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷A A、结构陶瓷（工程陶瓷）、结构陶瓷（工程陶瓷）2 2、新型陶瓷材料、新型陶瓷材料具有机械功能、热功能和部分化学功能的具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷，如纳米陶瓷。陶瓷，如纳米陶瓷。陶瓷发动机陶瓷发动机 以氮化硅为材料的陶瓷发动机，以氮化硅为材料的陶瓷发动机，发动机的工作温度能稳定在发动机的工作温度能稳定在1300

16、1300度左右，由于燃料充分燃烧而又度左右，由于燃料充分燃烧而又不需要水冷却，使热效率大幅度不需要水冷却，使热效率大幅度提高。这种陶瓷发动机能够节约提高。这种陶瓷发动机能够节约2020至至3030燃料，具有燃料，具有重量轻、无重量轻、无需润滑和冷却需润滑和冷却等优点！等优点！此外，还有氧化铝、碳化硅此外，还有氧化铝、碳化硅和二氧化锆等高温结构陶瓷。和二氧化锆等高温结构陶瓷。第26页，共38页，编辑于2022年，星期五高温结构陶瓷高温结构陶瓷高高压压钠钠灯灯透明陶瓷透明陶瓷第27页，共38页，编辑于2022年，星期五高温结构材料与金属材料的性能比较：高温结构材料与金属材料的性能比较：高温结构材料

17、高温结构材料:耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。耐磨损、不怕氧化。金属材料：易受腐蚀、不耐氧化、不适合高金属材料：易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用温时使用 高温结构陶瓷高温结构陶瓷第28页，共38页，编辑于2022年，星期五B B、功能陶瓷、功能陶瓷n性能：具有电、光、磁、化学和生物的性能：具有电、光、磁、化学和生物的功能，且有相互转换功能的陶瓷功能，且有相互转换功能的陶瓷.如生物如生物陶瓷具有良好的生物兼容性，对肌体无免疫陶瓷具有良好的生物兼容性，对肌体无免疫排异反应，无溶血、凝血反应，对人体无害，排异反应，无溶血、凝血反应，对人体无害，n用途：可用于人体

18、器官和组织的修复和再造。用途：可用于人体器官和组织的修复和再造。第29页，共38页，编辑于2022年，星期五透明陶瓷和纳米陶瓷透明陶瓷和纳米陶瓷 一般陶瓷因为内部有杂质和气孔而不一般陶瓷因为内部有杂质和气孔而不透明。用高纯度的原料可获得透明陶瓷。透明。用高纯度的原料可获得透明陶瓷。这些透明陶瓷不仅光学性能优异，而且耐这些透明陶瓷不仅光学性能优异，而且耐高温，熔点一般都在高温，熔点一般都在2 0002 000以上。透明陶瓷的透明度、强度、以上。透明陶瓷的透明度、强度、硬度都高于普通玻璃。用透明陶瓷制造高硬度都高于普通玻璃。用透明陶瓷制造高压钠灯，发光效率比高压汞灯高一倍，使压钠灯，发光效率比高压

19、汞灯高一倍，使用寿命可达用寿命可达2 2万小时。万小时。人们把陶瓷粉体的颗粒加工到纳米级，便得到了纳米人们把陶瓷粉体的颗粒加工到纳米级，便得到了纳米陶瓷。纳米陶瓷成功地解决了陶瓷易碎的问题。纳米陶瓷陶瓷。纳米陶瓷成功地解决了陶瓷易碎的问题。纳米陶瓷还具有延展性，如室温下合成的还具有延展性，如室温下合成的Ti0Ti02 2陶瓷可以弯曲，塑性、韧性好。陶瓷可以弯曲，塑性、韧性好。纳纳米米氧氧化化锆锆陶陶瓷瓷颗颗粒粒第30页，共38页，编辑于2022年，星期五传统无机非金属材料与新型非金属材料的比较：传统无机非金属材料与新型非金属材料的比较：性质稳定、抗腐蚀耐高温、性质稳定、抗腐蚀耐高温、质脆、经不

20、起热冲击质脆、经不起热冲击耐高温强度高、具有电学性质、耐高温强度高、具有电学性质、具有光学性质、具有生物功能具有光学性质、具有生物功能传统无机传统无机非金属材料：非金属材料：新型无机新型无机非金属材料：非金属材料：二、光导纤维和新型陶瓷材料二、光导纤维和新型陶瓷材料 第31页，共38页，编辑于2022年，星期五水泥回转窑水泥回转窑第32页，共38页，编辑于2022年，星期五江江苏苏宜宜兴兴的的陶陶器器 紫紫砂砂壶壶第33页，共38页，编辑于2022年，星期五第34页，共38页，编辑于2022年，星期五第35页，共38页，编辑于2022年，星期五第36页，共38页，编辑于2022年，星期五第37页，共38页，编辑于2022年，星期五水泥回转窑水泥回转窑第38页，共38页，编辑于2022年，星期五