無機非金屬材料的主要應用研究

鄒良偉

摘 要：無機非金屬材料是除有機高分子材料和金屬材料外，都是從傳統硅酸鹽材料演變而來的材料。這種由碳化物、鹵化物、硅酸鹽、氧化物、磷酸鹽、硼酸鹽等某些元素的物質組成的材料，與金屬材料和有機高分子材料并列三大材料之一。由于其耐高溫、耐腐蝕、硬度高，以及特殊的光聲和電學性能，該材料在國防領域的應用越來越多，具有良好的就業形勢和廣闊的應用前景。

關鍵詞：無機非金屬材料;應用;研究

一.無機非金屬材料的特點

無機非金屬材料是當代完整的材料體系中十分重要的組成部分，金屬與其相比晶體結構更加簡單且擁有自由的電子，純共價鍵和金屬鍵的混合鍵與離子鍵于比無機非金屬材料差。這類材料，化學鍵特有的高鍵能賦予其耐腐蝕和磨損、硬度、熔點、強度高且抗氧化性能強等基本屬性，同時該類材料的壓電性、鐵磁性和鐵電性良好，隔熱性、透光性及導電性寬廣。由于該類材料擁有眾多的使用途徑且名目和品種繁多，因此到目前為止還未有完善統一的分類方法，一般將其分為新型和傳統兩種類型?？垢g性能良好、硬度高、耐高溫、耐壓強度大是普通無機非金屬材料的特點。陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料分別在耐蝕和介電、光學、膠凝、防熱隔熱性能方面展示出獨特的優異性，這些優異的特性遠遠高于高分子與金屬材料。但無機非金屬材料相較于高分子材料需要較為復雜的制造工藝且密度較大;相較于金屬材料延展性不足且抗斷強度低。特種無機非金屬材料擁有各種微觀現象及物理效應、不同的特色、經過復合的各種性質的材料構成復合材料三種特點。如微觀現象和物理效應方面有熱敏材料的熱—電、氣敏材料的氣體—電、濕敏材料的濕—電等材料對化學及物理參數鍵的功能轉換特性;特色方面則是指氧化鈹、氧化鋁陶瓷的高頻絕緣特性、光導纖維的光傳輸性質、鐵氧體的磁學性質等;復合材料則是指高溫無機涂層、使用晶須、無機纖維等增強的材料等。

二.無機非金屬材料的應用

建筑工程中使用的隔熱及保溫隔熱材料主要是為了避免室內熱量外流和對室內熱量外流進行有效控制，材料傳導性能的高低會對絕熱材料的優劣起到決定性作用，材料的絕熱性能與其傳導性能成反比。當前無機絕熱材料、金屬和有機絕熱材料成為三大類絕熱材料，但相較于無機絕熱材料有機材料受到的限制因素多，穩定性差且耐腐蝕性弱，沒有與其他構建較好的結合性且產生的副產物容易損害人體，較差的防火性能及承載力且容易老化等因素使其使用受到限制。相較于無機非金屬材料金屬類絕熱材料沒有廣泛的使用和來源，耐腐蝕性低且在雷電多發區域容易受到嚴苛的設計和技術要求的限制。由此可看出無機非金屬材料與這兩種材料相比擁有更大的優勢，其耐熱性、承載力、防火性強、來源廣、生產工藝簡單等諸多優點使其在各個領域中的運用更加廣泛。無機非金屬材料應用于建筑保溫隔熱中可對建筑的外表面積結構進行維護，保護建筑的同時保證其保溫性能，防止建筑物在大氣環境中直接暴露從而避免受到大氣環境中的破壞及腐蝕作用。人造輕質硅酸鹽非連續的絮狀纖維材料及巖棉擁有較好的化學穩定性能且質地松軟，彈性好而耐酸堿;鎂含水硅酸鹽類礦物作為建筑絕熱材料擁有良好的性能;建筑工程中經常使用的絕熱、輕質、隔聲材料是硅藻土，這是一種硅藻的硅質的細胞壁組成的生物化學沉積巖不會溶于酸堿且多孔輕質、質地松軟、容易研磨成粉末;作為一種天然纖維的木纖維能夠對各種粘貼式保溫隔熱起到極為重要的作用，內外墻膩子防水涂料和復層涂料及建筑保溫隔熱中使用能夠增加稠度、防裂和觸變;在碎玻璃和石英砂礦粉中加入促進劑及發泡劑等添加劑均勻混合并超細粉碎后形成的配合料，通過溶化、發泡、退火形成的泡沫玻璃其內部充滿封閉式氣泡，不容易霉變、不燃燒且機械性能高、密度低、本身無毒、耐化學腐蝕。

三.無機非金屬材料的應用領域

1.生物醫學領域

該類材料應用于生物領域中能夠成為對人體健康進行保障的必需品，當前主要用于生物器官及組織的修復與替代。由于人的生物體是無機非金屬材料與有機生物體的復合體，因此無機非金屬材料如無機復合材料、生物陶瓷、玻璃等能夠在藥物控制系統、人體器官修復等方面的生物應用中發揮作用。本世紀進入第3代的細胞基因活化的生物材料再生人體器官和組織或經過組織誘導重建，使其生理功能增進從而實現永久修復，未來生物醫學領域可借助該材料對有生命的人體部件進行制造和設計從而制造出整個人體器官。

2.建筑工程領域

建筑行業的快速發展導致能源短缺，無機非金屬材料良好的保溫隔熱性能可對建筑物的外表和結構進行維護，確保建筑物的使用和保溫性能并避免其受到外界環境的腐蝕與破壞。

3.國防裝備領域

現代化國防建設中所應用的武器非金屬材料有無機纖維、人工晶體和先進陶瓷等。激光武器、潛艇通訊、彈道制導等各方面主要應用人工晶體;航空航天方面如衛星遙感、發動機等主要應用擁有高韌性和耐高溫優點的特種陶瓷，加上特種陶瓷的質量輕且硬度高，使其成為了防彈衣、飛機及汽車等防御方面的應用材料;各類宇宙飛船及衛星的自控系統經常使用石英玻璃，各種國內軍用飛機的重要部件則經常使用航空玻璃。

4.航空航天領域

航空航天等發展借助復合材料與高溫結構陶瓷得到了巨大的發展。而擁有最大潛力的陶瓷基復合材料很可能成為各個領域中需求巨大的材料。如高溫防熱、熱結構、抗沖刷結構材料等會選用碳化物陶瓷及復合材料。

四.結語

綜上所述，無機非金屬材料與國計民生息息相關。它們的良好表現和在生產生活各個領域的應用，對國民經濟建設的發展起到了極其重要的作用。對無機非金屬材料提出了越來越高的要求。可以預見，隨著時代的發展，無機非金屬材料將成為各行業發展的主流。

參考文獻：

[1]宋杰光，王秀琴，劉悅，尚超峰，劉志平.無機非金屬材料專業應用型人才的培養策略[J].課程教育研究，2020（12）.

[2]王成.無機非金屬材料的應用研究[J].城市建設理論研究（電子版），2019（30）.

[3]田華.無機非金屬材料的應用與發展趨勢[J].現代鹽化工，2018，45（06）.

[4]孫鵬超，王思雨，宋曉東.無機非金屬材料的應用與發展[J].南方農機，2017，48（05）.