淺談我國無機非金屬材料的應用與發展

闕善玉 呂振華

摘? 要：人類社會生存和進步的物質基礎之一是材料。隨著生產力的提高材料的發展從未止步。作為現代文明的三大支柱之一，材料在現代文明發展過程中，是促進能源和信息發展的重要物質材。材料的品種、產量和質量代表了一個國家的現代化水平，因此對于材料的應用和發展應加大研究力度。本文圍繞我國無機非金屬材料應用和發展展開分析，希望能夠對相關工作具有參考價值。

關鍵詞：無機非金屬? 材料學? 材料發展? 應用現狀

中圖分類號：TB321? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）07（b）-0083-03

Abstract： Material is one of the material bases for the existence and progress of human society. With the improvement of productivity， the development of materials has never stopped. As one of the three pillars of modern civilization， material is an important material to promote the development of energy and information. The variety， yield and quality of materials represent the modernization level of a country， so the application and development of materials should be strengthened. This paper focuses on the application and development of inorganic nonmetallic materials in China， hoping to have reference value for related work.

Key Words： Inorganic nonmetal; Materials science; Material development; Application status

非金屬材料是非金屬元素和化合物構成的材料，非金屬材料在工業生產中扮演著重要角色。隨著科技的發展無機非金屬材料應用更加普及。尤其是在建筑、信息技術、科研等領域發揮著重要的作用。

1? 無機非金屬材料概述

無機非金屬材料值得是以某些元素的氧化物和碳化物、氮化物、硼化物體等物質組成的材料。其化學組成包括了金屬和非金屬元素。無機非金屬材料是生產和科學技術進步的產物，其采用無機化學和有機化學材料構成非金屬元素。當前新型的水泥、陶瓷、橡膠、樹脂等合成的非金屬材料具有優異的性能。自20世紀40年代以后，無機非金屬材料隨著現代科學技術的發展，從傳統的硅酸鹽材料演變成當前的具有高性能、高硬度、高腐蝕、耐磨損的基本屬性。無機非金屬材料是一種固體無機材料，其理化性質穩定，不易風化、老化，具有很強的整體性。在耐久性上和有效性上受到工業生產的追捧，能夠承受高溫防火、材料結構緊密，而且還具有防水滲透能力。無機非金屬材料晶體結構具有比金屬件更強的離子鍵和混合件，賦予了無機非金屬材料以高熔點的基本屬性，擁有透光性、導電性、隔熱性等諸多性能。從近現代工業發展中看，非金屬材料的種類較多，無機金屬材料以有機高分子材料和金屬材料并列為三大材料之一，擁有廣泛的市場空間[1]。

2? 無機非金屬材料的特征

（1）無機非金屬材料和金屬材料一樣，具有完整的材料體系。從晶體結構上分析，無機非金屬材料具有比金屬鍵更強的混合鍵和離子鍵，離子鍵由正負離子產生鍵合，離子晶體依靠質點結合形成晶體。離子晶體具有較高的鍵能，結合力很大，具有熔點高、硬度大的特點，在進行離子晶體相對移動的時候，可能發生電平衡失去的問題。擁有高硬度、耐腐蝕、高強度屬性，兼具導電性、透光性和鐵電性。當前材料的品種名都繁多，用途各一，沒有統一的完善的分類方法 [2]。

（2）無機非金屬材料的化學物質與物理物質皆穩定，與酸堿反應敏感度不大，能保證長久的正常的使用效果。無機非金屬材料的硬度較大，介電性能強度，玻璃的光學性能，水泥的凝膠性能，耐火材料的放熱隔熱性能都有特優性。是高分子材料和金屬材料無法比擬的。與其他材料相比，其缺少延展性，屬于脆性材料。當前無機非金屬材料用途各異，品種廣泛，普通的無機非金屬材料耐壓強度高、硬度大、抗腐蝕。

（3）特種無機非金屬材料又各具特色，例如高溫抗氧化特性以及磁學特性、絕緣特性、光傳輸性質等，在新型的無機非金屬材料中體現較多。各種物理效應和微觀現象，如光敏材料的光電、熱敏材料的熱點、氣敏材料的氣墊等，根據不同性質的材料復合而成。當前使用無機纖維、金屬、陶瓷等增強材料中，替代了傳統的無機非金屬材料的使用，為人們的生產生活提供了更多的幫助，尤其是現代新技術、新產業改造之后，更加成為生產生活中不可或缺的重要材料。

3? 無機非金屬材料的應用現狀

（1）當前無機非金屬材料應用在建筑等領域，與人們的生產生活關系緊密。新型無機非金屬材料的應用發揮特殊性能，運用新的現代技術為新產業發展助力，如陶瓷、非晶態材料、人工晶體等。新型的無機非金屬材料發展依賴，發揮特殊電、光、聲、磁等綜合性能，具有抗腐、耐高溫的特殊性能，在結構材料和功能材料領域無可替代，例如高科技產業中，稀土摻雜適應玻璃，應用在激光測距系統中，還有宇宙飛船的姿態控制系統，還有微通道板和光學纖維面板、微光夜視元件等的應用，都成為關鍵材料。高韌性陶瓷應用于航空航天發動機、衛星遙感以及電子對抗等，也是現代武器裝備的重要材料之一。無機非金屬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。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。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。例如在建筑領域中應用為防止室內熱量外流的材料，如保溫隔熱材料是為了防止室內熱量外流，采用無機非金屬材料作為絕熱材料，在當前建筑領域較多，其具有較好的傳導性能，能夠在絕熱材料應用中與其他構件結合耐腐蝕。無機非金屬材料不受環境影響，即便是在苛刻的環境下依然呈現較好的優勢。再如（輝綠巖、玄武巖等）鑄石、搪瓷、碳素、非金屬礦（云母、石棉、大理石等）、磨料（氧化鋁、碳化硅）、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，防火性強，承載力強，在建筑保溫隔熱運用中，能夠對建筑的保溫性能予以提升。例如人造輕質硅酸鹽非連續絮狀纖維材料，化學穩定性強、彈性好、質地松軟，是由黑云母和金云母電制而成。作為良好的建筑絕熱材料發揮作用。再例如硅藻土的細胞壁，具有生物、化學、沉積巖的性能，多孔而輕，具有吸水性，不溶于酸堿。在建筑工程施工中，作為絕熱隔聲材料，優點較多[3]。

（2）無機非金屬材料應用也存在問題，一方面當前在無機非金屬材料使用上，雖然我國起步較晚，基礎較差，但是經過不斷的努力，當前與發達國家相比，無機非金屬材料已經擁有了很多的優勢和特性。其不足表現在：首先由于投入到無機非金屬材料研究上的時間較晚，因此在基礎性能上，我國的無機非金屬材料產品等級較低，質量不夠穩定，材料性能低[2]。第二，生產設備較為落后，在資源利用上還有更大的發展空間。第三，生產成品率相對較低。由于制作設備等技術落后等問題，造成了產品研制生產規模小，生產周期長，經濟效益低。資源消耗方面，大量的無序開采造成了極大的浪費，采用孔漏板池窯搖拉絲法生產，替代傳統的坩堝拉絲法，但是新產品的開發顯得困難，研發的成果不能及時進行產業化應用。

4? 無機非金屬材料發展前景

當前隨著技術和科技的發展，電子工業、能源工領域，對材料性能提出更高的要求。新型無機非金屬材料的應用，例如激光鐵電等材料，復合性更強，多學科交叉的復合材料占據了材料工業基礎主導地位。納米材料的應用在新材料領域中發揮重要作用。納米材料結構具有能極低，表面修飾強，功能性，通過人工合成的納米材料具有特殊的性能，如新型磁傳感材料、各種敏感材料、抗紫外線、化纖材料、抗菌、抑菌等材料以及抗紅外導電性、發揮了納米材料的優質性能。

無機非金屬材料在發展中擁有了不錯的成就，廣泛應用于各個領域。針對材料的缺陷，如種類雜亂、質量較低、缺乏科技含量等，應對市場競爭壓力，需要在材料的研發和推廣上加大力度。經過對無機非金屬材料的發展策略的調整，增加對無機非金屬材料的研究資金，通過企業結構調整，引導完善各種制度，研發出來的新型的無機非金屬材料，將擁有更先進的性能，相關的技術人員通過技術學習以正確姿態，正視國外先進技術轉化為國有技術，這是推動我國無機非金屬材料國有化的重要動力[4]。

目前新型無機非金屬材料在我國且的生態和環保意識上不斷加強。企業通過建立科學的評價體系，實現無機非金屬材料的可持續發展。重視無機非金屬材料綠色評價，進行生態節能技術的應用，采用可循環技術改善生態系統，建立無機非金屬材料的技術標準和相關的法律法規，嚴格組織管理與科學監督，為無機非金屬材料發展提供更大的發展空間，向著節能降耗的方向發展[5]。例如生物陶瓷人體器官和組織選用的無機金屬材料，具有生物相容性好的特點，人工器官一旦植入體內，能夠經受體內復雜的生理環境的長期考驗。再如生產領域使用到的高質量的節能保溫產品，如玻璃在光學性能上，陶瓷在耐蝕、介電性能上，水泥在膠凝性能上，耐火材料的防熱隔熱性能等上 其優異的特性發揮效用，具有污染最低、效益最高、節約最大的特性。

新型高質量無機非金屬材料，大大提升了材料的性能，延長了使用壽命。實現大型化、智能化、復合化技術應用，如建筑材料的使用功能要求區域多元化。發達國家將無機非金屬材料的應用放置在軍事裝備、高科技領先地位，按照國家關鍵技術報告，將無機非金屬新材料列為六大關鍵技術首位，重視復合材料的產業化生產和應用，促進技術的成熟和創新，無論是玻璃工業還是陶瓷工業，生產線能力趨于大型化，材料的智能化水平也進一步提升，將安全性智能診斷應用在智能技術中[6]。

5? 結語

工業生產能力在我國正在呈現科技化、大型化、規模化的趨勢，有效提升產品質量，降低能源消耗，向著智能化方向發展，是當前企業追求的目標。今后無機非金屬材料能夠在多功能化、復合化、智能化等方面加大研究力度。隨著未來科學技術的發展，特種新型材料將發揮優勢，使得材料的性能得到應用。相信隨著對材料科學基礎研究的深入，各種精密測試分析技術的發展，無機非金屬材料將按預定性目標，向著國有知識產權化方向發展。

參考文獻

[1] 張紅林，王翠翠，楊輝， 等.非金屬礦物材料在無機保溫材料中的應用及進展[J].中國非金屬礦工業導刊，2019（4）：7-9，19.

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[3] 楊現鋒，蔣潔，張國強，等.無機非金屬材料工程專業全程導師制的研究與實踐[J].教育教學論壇，2019（51）：135-136.

[4] 向湘軍，王杰超.無機非金屬材料的應用與發展研究[J].中國戰略新興產業，2019（36）：36.

[5] 李北星，方晴，方鵬.大摻量摻合料混凝土半浸泡于硫酸鹽溶液中的耐久性[J/OL].哈爾濱工程大學學報，2020（6）：1-8[2020-06-16].

[6] 洪澤偉.試論我國陶瓷原料標準化和坯釉料商品化中的幾個問題[J].輕工標準與質量，2020（2）：111-113.