无机非金属材料及其发展前景

无机非金属材料及其发展前景无机非金属材料也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。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，为金属材料和高分子材料所不及。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，制造工艺较复杂。特种无机非金属材料的特点是：①各具特色,例如:高温氧化物等的高温抗氧化特性；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{TodayHot}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、湿敏电阻材料的湿度-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。沿革旧石器时代人们用来制作工具的天然石材是最早的无机非金属材料。20世纪以来，随着电子技术、航天、能源、计算机、通信、激光、红外、光电子学、生物医学和环境保护等新技术的兴起，对材料提出了更高的要求，促进了特种无机非金属材料的迅速发展。30～40年代出现了高频绝缘陶瓷、铁电陶瓷和压电陶瓷、铁氧体（又称磁性瓷）和热敏电阻陶瓷（见半导体陶瓷）等。50～60年代开发了碳化硅和氮化硅等高温结构陶瓷、氧化铝透明陶瓷、β－氧化铝快离子导体陶瓷、气敏和湿敏电阻陶瓷等。至今，又出现了变色玻璃、光导纤维、电光效应、电子发射及高温超导等各种新型无机材料。分类无机非金属材料的名目繁多，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）和特种的（新型的）无机非金属材料两大类。前者指以硅酸盐为主要成分的材料并包括一些生产工艺相近的非硅酸盐材料；例如：碳化硅,氧化铝陶瓷,硼酸盐、硫化物玻璃，镁质、铬镁质耐火材料和碳素材料等。无机非金属材料在现实生活中有着很广泛的应用，简单的举几个例子生活中的日用陶瓷，工业陶瓷，玻璃，建筑用的水泥，现在新型的墙体砖等等，在社会的基础建设中材料是不可少的无机材料所涉及的方面也是很广泛的，目前为止还没有什么新型材料可以替代无机非金属材料的地位，因为传统非金属材料工业的原料来源是最广泛的也是最便宜的是地球上最多的：粘土，岩石等矿物。而新型的非金属材料更是基础建设乃至国防建设的重要方面：比如说航空用陶瓷，隐形飞机使用的吸收电磁波的材料等等都是无机非金属材料的范围。这个专业现阶段处于过渡时期，传统的无机材料在社会建设中广泛应用，但是从事传统的无机材料工作工资比较低，而从事新型材料研究和开发就比较大的发展空间了我国是一个经济和社会正在迅速发展的世界大国，高新技术产业的快速发展、传统产业的技术进步与结构调整、环保国策的全面落实，以及在未来20年全面建设小康社会发展目标的实施，将给我国非金属矿物材料带来前所未有的挑战和发展机遇。紧紧抓住这一难得的历史机遇，加速非金属矿物材料的研发和生产，不仅可以满足我国经济、科技和社会发展对非金属矿物材料日益增长的需求，促进非金属矿产资源的综合利用，全面提升我国非金属矿加工应用的水平，而且还将成为国民经济发展的新增长点，促进我国高新技术产业、传统产业及环保产业的全面发展和进步。今后我国非金属矿物材料的发展方向主要包括非金属矿物材料的基础理论及应用基础理论研究，非金属矿物材料的深加工装备技术研究，发展优势非金属矿种的深加工产品技术研究，逐步实现产品标准化、系列化、配套化，纳米材料技术研究，智能材料技术研究等几个方面。国家发展与改革委员会在制定建材工业“十五”规划中，非金属矿物材料行业的发展方针和主要目标就是发展非金属矿深加工装备技术，围绕建筑、石化、汽车、机电、环保等产业的需要，发展超细粉碎、精细提纯、表面改性与改型、超微细和微孔技术，复合与制品技术。发展高性能摩擦材料、绝缘材料、密封材料、工程塑料功能填料、电子工程材料和环保矿物材料，提高产品的科技含量和产业化水平。在技术装备水平、产品质量、规格品种等方面尽快缩小与国际先进水平的差距，加大非金属矿大型低能耗及专用设备的研发，非金属矿成套装备的综合集成和工程化转化。近年来，在微米技术上出现的非金属矿物的纳米技术是以化学的方法制备的。这是一门新技术。非金属矿物纳米材料是纳米材料的重要组成部分。目前，主要纳米非金属材料有纳米二氧化钛、纳米碳酸钙、纳米碳管、纳米棒、纳米丝、纳米电缆、纳米金刚石、纳米半导体、纳米陶瓷材料以及聚合物-黏土矿物纳米复合材料等。其中聚合物-黏土矿物纳米复合材料已成为日本、美国、德国等发达国家近年来材料科学研究的热点。我国的纳米技术将在未来20年后变成主导技术，现在它有一个孕育期、生长期和高速发展期，纳米技术必定代替现在的微米技术。就目前而言，现在还处于孕育期。当今世界的主导技术还是微米技术，或者说是刚刚进入微米技术与纳米技术交叉阶段，纳米技术的应用所占比重还很小，甚至不到1%.权威专家预测，纳米技术与信息技术和生物技术成为21世纪社会经济发展的3大支柱。它将引起加工技术、信息技术、材料技术、分子生物技术、微电子技术等领域的革命性变化，引发一场新的产业革命。智能材料是指具有对环境可感知、可响应并具有功能发现能力的新材料，它是由非金属矿物复合制备而成，由日本高木俊宜教授于20世纪90年代首先提出了智能材料概念，它是新材料中的佼佼者。由它制成的合金、复合物、流体、塑料、玻璃、陶瓷等物件，在应用时，既可感知环境条件的变化，又可根据需要作出相应反应。智能材料是功能陶瓷发展的更高阶段，它是人类社会的需求和现代科学技术发展的必然结果。日前，欧洲科学家已研制出能协助清除汽车所排放的包括氧化氮在内的废气的生态涂料，氧化氮气体是会形成烟雾和引发人类呼吸道疾病的污染源。据悉，当生态涂料涂在建筑物表面后，能吸附和消除氧化氮气体，这种作用长达5年，直到其神奇功能耗竭为止。生态涂料的神奇奠基在直径仅20纳米的光触媒二氧化钛和碳酸钙微粒上，它与聚硅氧烷树脂混合而产生作用。由于微粒非常细小，这种涂料是清澈透明的，能添加各种颜料调成想要的颜色。聚硅氧烷具有相当多的细孔，能让氧化氮气体通过后被吸附在二氧化钛微粒上。二氧化钛微粒吸收太阳光中的紫外线，利用其能量产生化学反应将氧化氮气转化成硝酸，再利用碱性的碳酸钙予以中和。如此一来仅会释出“无害”的二氧化碳、水和硝酸钙，这些副产品将被雨水等冲刷流失。进入21世纪，科学技术发展日新月异，科技进步和创新已成为增强各个国家及地区综合实力的主要途径和方式。党的十六届五中全会已提出自主创新的战略，全国科技大会也提出加强自主创新，建设创新型国家。2006年2月，中共中央和国务院发布、实施《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》，经过15年的努力，使我国进入创新型国家的行列。今后我国非金属矿物材料行业的发展主要目标也就是围绕着发展方向进行创新。因此，我们应该首先认清形势，大力加强科研队伍建设和培养，建立国家实验室或科技开发中心，组建一支在国内甚至国外都有影响的科研机构，利用自身的优势和国家的扶持，在较短的时间里加快发展，加强产学研结合，加快科技成果转化，提高全行业整体水平，实现跨越式发展，走出一条非金属矿物材料自主创新发展的新路子。大学生就业指导论文——无机非金属材料及其发展前景