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摘要:无机非金属材料具有良好的材料性能,其在国内建筑业中一直扮演着重要的角色。随着国内科技的发展,各行各业对材料的性能要求也越来越高。
关键词:无机非金属;材料特点;材料发展
无机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,人类一天热的矿物、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、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,从而在近代建筑业中的用途不断扩大,并迅速发展。非金属材料的种类比较多,它分为有机金属材料和无机金属材料两种。而无机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,市场前景非常好。
1、无机非金属的特点及应用
1.1无机非金属的特点
传统的无机非金属缺点非常多,而现代的无机非金属材料的优点相对就明显很多。其主要表现在以下几点:(1)整体性,无机非金属材料抗腐蚀性强,这对材料的完整性非常重要。(2)防高温性能,因为其本是就是无机物,属于非燃烧材料。(3)防水性能,因为无机非金属其内部结构非常的密集,所以其有防水渗透的能力。(4)防腐蚀性,因无机非金属的物理化学性能,决定了其有一定的防腐蚀性和对一般生物侵害时,也可以正常使用。(5)耐磨性,无机非金属材料的耐磨性能是生物医学最看重的一点,比如陶瓷在生物医学上的作用,因它的耐磨性能比一般的合金金属好,所以它可以代替传统的人工关节置换的金属材料。
1.2无机非金属材料的应用
无机非金属新材料具有独特的性能,是高技术产业不可缺少的关键材料。例如稀土掺杂石英玻璃广泛应用于导弹、卫星及坦克火控武器等激光测距系统,耐辐照石英玻璃应用于各种卫星及宇宙飞船的姿控系统;光学纤维面板和微通道板作为像增强器和微光夜视元件在全天候兵器中得到应用;航空玻璃为中国各类军用飞机提供了关键部件;人工晶体材料中激光、非线性光学和红外等晶体,用于弹道制导、电子对抗、潜艇通讯、激光武器等。特种陶瓷中,耐高温、高韧性陶瓷可用于航空、航天发动机、卫星遥感,可制作特殊性能的防弹装甲陶瓷及特种纤维及用于电子对抗等。目前已开发了近四千种高性能、多功能无机非金属新材料新品种。这些高性能材料在发展现代武器装备中起到十分重要的作用。
2、无机非金属行业存在的问题
我国在传统的无机非金属材料发展中很多大的问题,与其它的发达国家相比都有着很大的差距,主要基于以下几个方面。
2.1产品等级较低
在传统的无机非金属材料中,无论是水泥、玻璃等产品等级普遍的偏低。就拿水泥来说,发达国家的平均强度占90%,而我国的平均强度仅为50%,总的来说就是生产的品种处于低级水平。
2.2资源消耗高和能源消耗高
由于大量的无序开采和未能充分利用有限的资源,就造成了极大的浪费。而在能耗上更是大量的消耗,突出表现在水泥生产和消耗的问题上。
2.3资源和能源消耗高
资源和能源消耗高,最终也就带来了严重的环境污染。如大量的排放粉尘,致使空气清晰度严重受到损失,严重的更造成了人们患上疾病危害到人们的身体健康。
2.4技术落后和基础设备的落后
由于我国经济条件的影响,对无机非金属材料的研发的起步较晚,所以对科研费用和人力投入,都存在着相应的不足,致使最关键的因素核心的技术没有掌握。无机非金属新材料建筑业,不仅是光有技术,制备技术也相应的落后,生产能力低,效率低等因素,就直接影响了高科技产品质量。
2.5无机非金属本身的材料性能低、品种也不齐全
由于研发就必须要由相应的无机非金属材料的原料,很多的关键配套材料还需要进口。这就使得材料性能低、质量差的问题的存在。当然还有技术装备落后等因素等等条件的限制。由于出现了这些问题,所以在以后的发展无机非金属材料的同时我国也应制定相应的法案去解决存在的不足,改变现状,最终使无机非金属材料的发展实现快速、健康、稳定的发展。
3、无机非金属材料在我国发展中出现的问题
虽然,无机非金属材料在我国发展迅速,其新技术与新工艺不断得以应用与推广,无机非金属材料的产量也得到突破。但是,我国传统无机非金属材料依然存在着品种杂、质量档次低、高科技含量少,国际竞争力不强的现象。导致这现象的主要原因是国内材料企业过多,市场竞争失衡,企业总体生产工艺差,材料工作人员素质差,高水平材料研发机构少等等。21世纪对无机非金属材料需要量大,质量要求也越来越高。在激烈的市场竞争下,国内材料型企业要想生存与发展,必须提高企业研发、生产、销售高科技材料的能力,积极参预国际材料市场的竞争,提高自身的核心竞争力。
4、无机非金属材料的发展动态
4.1低维化发展
低维化发展主要表现在宏观上和微观上两个方面。宏观上的低维化是从体材料向薄膜材料和纤维材料的发展。例如现代信息功能器件如微电子和光电子等都是由集成化,在这期间主要应用的就是薄膜材料。薄膜材料的特殊作用更加体现在结构材料也用薄膜来改性,是结构材料增强、增韧耐磨等效果。而作为结构复合材料主体的纤维也同样起着尤为重要的作用,如光通信中光信号的放大、调制、选模等都是通过纤维来完成,最终形成纤维光路和光网。而从微观上看低维化,即无机非金属材料的织构与结构上的尺寸如毫米、微米趋向纳米。目前人们更加关注的是纳米尺度上的超晶格薄膜、纳米线到纳米点材料的结构中,在以后的发展中更是以纳米器件为中心来研究纳米材料的合成、组装等性能进行调控。
4.2复合化发展
作为无机非金属材料与金属材料和有机高分子材料的复合化发展趋势。复合化的最终是以应用为目标,如无机非金属材料已广泛应用在钢筋混凝土、玻璃钢等方面其中主要就是用有机高分子与无机玻璃纤维来组成,这种结构材料为主的复合材料,这也是复合材料具有单一材料所无法满足的是使用功能,更是建筑材料发展趋势。
4.3智能化发展
作为材料的只能花是人们关注的焦点,材料的智能化即是材料性能的多元化,等接受外部环境变化的信息,并能实时进行反馈。智能化功能材料大部分为多片压电和铁电陶瓷的复试结构,目前应用领域较广的建筑智能化,提高建筑材料的安全性智能等方面。
4.4节能、降耗的发展
由于传统无机非金属材料产业是一个相对能耗高、环境污染严重的领域。随着可持续发展观的提出,要全面、协调、可持续发展的理念,就必须改变这种落后的传统生产方式和经营理念,进行科研研发,探索出低能耗、少污染的新的合成工艺,提高产品性能和节耗的技术途径,改变生产结构和合理的利用方法。如汽车和柴油机尾气三效催化剂或者是载体材料以解决汽车和柴油机的尾气处理方案。
5、结语
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。目前,国内无机非金属材料的应用越来越广泛,在国民经济建设上也越来越重要。它在工业上的运用已经大大超过了其自身的范畴,它为国家科学的发展事业添了砖,也为经济建设加了瓦。
参考文献:
[1]刘佳欣.无机非金属材料的应用与发展趋势[J].中国粉体工业,2014(5).
作者简介:
张振兴,身份证号:210112198701161234