国外无机非金属材料研究论文

上课，师生问好）教师：同学们，请大家观看以下1些住宅图片（附图），注意它们各自的构成材料。看到这些图片，你想到了什么？（学生观察图片并思考）教师：从观察到第1张图片----原始人居住的洞穴开始，从古到今，人类所居住的条件是----学生：越来越好，越来越高级，越来越进步的。(学生大声齐说)教师：大家回答的非常好。以上图片说明这样1个事实，在人类社会发展的过程中，大自然馈赠于人类的材料，如泥土、木材、石头等，已远远不能满足人类社会发展的需求。为了满足人类自身发展的需要，人们总是在大自然的馈赠之外，用自己的聪明才智和勤劳的双手，不断地研制、创造着各种各样的新材料。人类使用和制造材料有着悠久的历史，从制造出第1种材料----陶开始，发展到今天，材料的品种越来越多，各种材料组成了1个庞大的材料家族。在材料家族中，有1类非常重要的材料叫无机非金属材料。无机非金属材料又可以分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料，本节课我们首先来了解传统无机非金属材料。无机非金属材料在我们日常生活中大家已经见到过了。比方说水泥、玻璃、陶瓷，这些都属于无机非金属材料。这些形态不1、用途各异的物质却源自于同1类物质----含硅物质。它们都是以含硅物质为原料经加热制成的，我们把这类物质就叫做硅酸盐材料，以生产硅酸盐材料为主的工业就称为硅酸盐工业。上周全班同学分为3大组，安排同学们课下搜集1些有关这3类硅酸盐材料的知识，现在就请各组同学将你们搜集到的知识汇总，推荐本组1名同学为代表将你们的学习成果展现给大家。首先有请第1组同学介绍第1种硅酸盐材料----水泥。（学生热情很高鼓掌欢迎）学生（汤雨薇）：各位老师、同学，大家下午好！现在先由我给大家讲1段有关水泥的小故事。18世纪中叶，英国工业迅速崛起，建筑师斯密顿奉命在英吉利海峡上建造1座灯塔。面对波涛汹涌的大海，斯密顿难住了。由于当时没有水泥，在水下用石灰砂浆砌砖，灰浆1见水就失去黏结力。于是他动手实验寻找代替石灰的新材料。当时黏土烧陶已是成熟的技术，1次斯密顿用石灰石、黏土、砂子和铁渣等经过煅烧，粉碎后用水调和，注入水中，发现这种混合料不但没有被水冲稀，反而越来越牢。这样，他终于筑成了海上的第1座灯塔。在斯密顿成功的启发下，另1英国建筑师亚斯普丁作了配方上的改进，制成了在地面上干而不裂，在水中越来越硬的水泥，并于1824年取得专利。今天，水泥已有许多品种，但基本原料和配方仍沿用至今。现在大家对这个小故事已经了解了吧？那么就请我们组的王莹莹同学为我们介绍水泥的其他知识。（学生认真听“水泥的由来”小故事）学生（王莹莹）：下面我就和大家1起学习第1种无机非金属材料水泥.水泥是1种建筑材料，它是灰绿色或棕色固体，近年来也有白色水泥出现，我们先来学习它的原料。主要原料是黏土和石灰石，黏土1般含有1定量的硅酸盐，所用的是高龄土或1般黏土，石膏的作用是调节水泥的硬化速度。水泥原料学到这里，再看1下它的设备（多媒体展示图片），这就是水泥回转窑，大家看清楚了吗？再来看1下水泥的制作过程。水泥的生产过程可以概括3个字----磨、烧、磨，第1步，将石灰石和黏土按照1定比例混合磨碎后，第2步，“烧”；将生料放入水泥回转窑中，制成熟料。第3步，将熟料加入1定量石膏磨成细末制成了水泥。水泥的制作过程是1个非常复杂的物理变化和化学变化，不需要了解，现在我们看1下水泥的生产过程。（多媒体播放水泥厂生产水泥的过程录像）看完这段录像，水泥的生产过程我想大家已经了解了吧。（通过观看录像学生已经了解了水泥的生产过程）。看1下水泥的主要成分，硅酸3钙（）、硅酸2钙（）、铝酸3钙（）需要我们掌握。水泥的特性就是水硬性，在空气中和水中会慢慢硬化，硬化是1不可逆的过程。水泥的1个弱点是容易被酸腐蚀，水泥的重要用途是建筑和修路。这是生产水泥的地方（见图片）。另外这幅图片是解放前我国水泥的产量示意图，水泥产量非常少,那个时候，水泥被称为洋灰。经过中国人们的长期努力，水泥产量非常多，我国现在是世界上生产和使用水泥最多的国家。在座的各位应该努力学习，掌握更多的知识，致力于多方面的研究，让这个“洋”字越来越少。大家肯定有想成为著名建筑师的吧？（学生积极回答：有）那我们必须掌握关于水泥的这些知识。水泥的知识就介绍到这里，下面请第2组同学为我们介绍随处可见的玻璃。1 23下1页学生（付景鹏）：首先请大家看大屏幕，现在为大家展出的是玻璃工艺品，可以看到它们非常的精美、精细。玻璃与我们的生活联系非常密切，我们喝水用的玻璃杯，做实验用的仪器都是玻璃制品，今天我们就来认识、了解1下玻璃。请大家看我手中的玻璃，通过预习，你都想了解玻璃的哪些知识呢？（学生说出自己想要了解的知识）现在，我先给大家介绍1下玻璃的历史。玻璃是公元前3500年由埃及人发明的，我们的祖先在3000多年前的西周就已经能够制作玻璃了，玻璃在我国有2000多年的发展史，在清代达到了顶峰，也是世界玻璃发展的鼎盛时期。我们已经知道了玻璃的历史，现在我们来学习1下玻璃的生产原料是纯碱（Na2CO3）、石灰石（CaCO3）和石英（SiO2）。生产玻璃的主要设备是玻璃熔炉。生产玻璃的步骤有3步：第1步，将原料磨碎，以1定比例加入玻璃熔炉中；第2步，在玻璃熔炉中加强热，发生复杂的物理变化和化学变化，第3步，玻璃冷凝成型，这就是生产玻璃的过程。生产玻璃的主要原理有2个：，由玻璃的反应原理我们可以知道，玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙、2氧化硅。大家清楚了吗？刚才有同学还提到，想要了解玻璃的特性及种类，那就请我们组的周杰同学为大家介绍。学生（周杰）：下面我为大家介绍玻璃的特性。玻璃的化学性质非常稳定，硬度非常大，比1般金属都硬，为什么玻璃易碎呢？因为玻璃很脆，不耐冲击，所以大家在电视上没有见过玻璃文物吧？不代表中国古代就没有玻璃。玻璃的透光性非常好，但是光在玻璃中会发生折射，所以，仪器使用的都是1些特殊玻璃。玻璃有1个缺点，在受急热或急冷时会发生炸裂。所以在做化学实验时，要先给试管预热，用完之后不能马上用冷水冲洗，以免炸裂。人们利用玻璃的这个特性，对它进行切割。下面给大家介绍玻璃的种类,玻璃种类很多，有钢化玻璃、石英玻璃、钾玻璃、有色玻璃、变色玻璃、彩虹玻璃、保护玻璃、水玻璃……，下面我就给大家介绍1下普通玻璃，弱点是比较脆，钢化玻璃比较结实，耐高温、耐腐蚀、质轻，因此汽车、火车、飞机的玻璃都用这种玻璃。有色玻璃有各种各样的颜色，比较美观，是因为向玻璃中加入了1些金属化合物。加入氧化亚铜显红色，加入氧化亚铁显绿色，加入氧化钴显蓝色。还有玻璃纤维，特点是耐腐蚀、耐高温、用来做航天员的航天服。人们又发明了1些对人类生活具有极大益处的新型玻璃。首先为大家介绍夹丝网防盗玻璃，里面有1层极细的金属丝，金属丝与电源、与自动报警器相通，如果金属丝被滑破，自动报警器就响。因此，博物馆、银行、珠宝店可以安装这种玻璃。变色玻璃对光线有反射作用，建筑物安装这种玻璃，从室内向室外看，看的很清楚，但是从是外向室内看，什么也看不到。这种玻璃还会随着阳光的强弱改变玻璃的颜色，这种玻璃又被成为“自动窗帘”。通过以上的学习，我们会发现，知识的力量是伟大的，它能改变、美化生活。因此，让我们1起来崇尚科学、热爱科学，积极投入到伟大的科学事业当中。（大家对他精彩的介绍给予热烈的掌声）下面由第3组同学为大家介绍另1种硅酸盐材料----陶瓷。学生（王晨光）：中国陶瓷历史悠久、品种繁多，它是我国历代文化的结晶，古代劳动人民智慧的体现。这节课就让我们1起走近陶瓷，了解1些关于陶瓷的知识，第3个知识点陶瓷。首先请大家思考3个问题，第1个问题：人类制造的第1种材料是？学生：陶。学生（王晨光）：第2个问题：我国陶都和瓷都分别是？学生：江苏宜兴，江西景德镇。学生（王晨光）：大家很聪明。第3个问题：我想请1名同学翻译1下这个句子：China is made in China。学生（任津萱）：应该译成中国是陶瓷的故乡。学生（王晨光）：陶瓷在我国有着悠久的历史，我们先来了解人类历史上陶瓷发展的3大飞跃。从陶器到瓷器的发展是第1个阶段，第2次飞跃从传统陶瓷到先进陶瓷的发展，第3次飞跃是从先进陶瓷到纳米陶瓷，这是人类历史上陶瓷发展的飞跃。我们知道陶瓷在我国有几千年的历史，就让我们1起了解1下我国陶瓷悠久的历史。（音乐响起，王晨光伴随着音乐声为大家介绍陶瓷的发展史以及各朝代陶瓷技术发展的水平、代表作品）学生（王晨光）：“莹莹白玉瓷，漫漫陶瓷路”（学生欣赏图片并学习有关陶瓷的知识）学生（王晨光）：我们已经了解了陶瓷的历史，现在就让我们进1步探索陶瓷的简单知识。首先了解陶瓷的原料，谁能告诉我陶瓷的原料是什么？学生：粘土。学生（王晨光）：除了粘土还有长石、石英等。陶瓷的制作过程是混合、成型、干燥、烧结、冷却5个过程。最后就得到1个精美的陶瓷了。下面我想找同学来说1下陶瓷的种类。学生：陶瓷可以分为土器、瓷器、陶器、炻器。学生（王晨光）：谁能举1个土器的例子？所谓“秦砖汉瓦”是我国古代人们的骄傲，我相信也是在座同学们的骄傲。水缸和砂锅是炻器。最后1个机会了，举个瓷器的例子。花瓶，坩埚等都是瓷器。我们陶瓷就学习到这里。大家需要掌握陶瓷的原料，陶瓷的成分中有2氧化硅，所以坩埚不能用来盛放碱液。另外陶瓷还是1种很好的绝缘体。对陶瓷的了解到这里就结束了，但是对陶瓷的探索还没有结束，也许在座的各位中将来就有成为陶瓷工作者的，探索陶瓷是我们课下及将来要做的事情，大家能做到吗？学生：能。（信心百倍）上1页12 3下1页学生（王晨光）：我给大家留3道思考题，砖为什么有青红之分？陶瓷为什么易破碎？为什么陶瓷有陶器和瓷器之分？下节课给出答案。教师：3组同学已经将他们的学习成果展现给大家了，大家对他们的讲解清楚了吗？学生：清楚了。教师：现在大家对硅酸盐材料是不是已经有了初步的了解了？这节课你都学到了什么？学生：学习了水泥玻璃和陶瓷的制取原料，清楚了水泥是重要的建筑材料，了解了更多种类的玻璃，知道了陶瓷的制造工艺。教师：本节课我们以水泥、玻璃、陶瓷为例，简单介绍了硅酸盐材料，它们均是以含硅物质为原料，经过1系列复杂的物理、化学变化而得到的产品。王莹莹同学已经告诉我们水泥的知识点，在座各位将来会有成为工程师的，那你对水泥这种建筑业的粮食是不是要清楚呀？对于第2种硅酸盐材料，我们应该掌握玻璃的原料、主要成分。了解陶瓷的制取原料及种类。这3组同学的介绍各有千秋，王莹莹这组同学强调对知识点的学习，周杰这组同学强调对玻璃的种类及实用性的学习，王晨光同学重点介绍了对陶瓷历史的学习,这4位同学表现的非常出色，我相信他们只是你们组的1个代表，他们之所以能够展现出这么好的成绩，与同学的协作与帮助是分不开的。通过这节课的学习，我相信我们每个人都会为祖国文化的璀璨而感到光荣，为身在中国而感到高兴，更为自己是中国人而感到骄傲。希望你们现在好好学习，将来能有机会在材料研究领域里大显身手。教后反思 今天进行完《无机非金属材料》的学习后，我感到无比的欣慰。学生们在课堂上俨然1个“小老师”的形象，还长久的存留在我脑海中。课堂上他们出色的表现，让我对他们又有了新的认识。课前还曾担心他们能否将知识有序的介绍给大家，会不会怯场，能否搜集到有价值的知识。上完课后，我发现自己的担心是多余的。他们不仅将课上的很精彩，而且每个发言的同学还都将下1个同学的发言很自然的引出，并且很巧妙的借助自己所讲解的知识对全班同学进行思想上的鼓励和爱国主义教育。语言简练，教态自然，尤其是王晨光同学用自己富有感情的声音为我们介绍我国陶瓷的发展史，让我们每个人都感受到了祖国文化之美。由于无机非金属材料在日常生活和生产中有着广泛的应用。本节课主要介绍了材料的性能、用途，并简单提及硅酸盐的生产原料。对于复杂的生产过程，教材没有介绍,学生对所学知识有大致印象即可，所以基于以上原因，我将本节课设计成研究性学习的形式，将全班同学分成3大组，安排好组长，选定1个研究内容后，组长再将组员细分，每个人都有自己的学习内容，目的调动全体学生都参与到自主学习当中，通过学生的自主学习，加深他们对所学知识的认识与了解，并且通过对我国硅酸盐工业的发展以及陶瓷工业的历史的学习，对学生进行爱国主义教育。这节课总体来说还可以，基本实现了教学目标，让每位学生都参与到自主学习中来，通过学生的自主学习、自主归纳，培养了他们对知识进行加工处理的能力，语言表达能力，团结协作的能力，让他们清楚的认识到集体力量的伟大以及祖国文化的灿烂，加深了对祖国的热爱。但本节课仍存在许多不足的地方，首先参与讲解的同学毕竟是少数，没有机会让更多的学生来展示自己的学习成果，其次，由于是第1次进行研究性学习的教学难免有安排不当、想不到的地方，在评课时学校领导以及本组老师都11指出来了，在此表示感谢。我想我会吸取经验和教训，在今后的教学中力求做到教师是主导、学生是主体，优化教学，教书育人，坚持不懈的勤于学习，努力工作。

无机非金属非常有前景 不错

无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非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。在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。无机非金属材料品种和名目极其繁多,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)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种重要的建筑材料;耐火材料与高温技术,尤其与钢铁工业的发展关系密切;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。它们产量大,用途广。其他产品,如搪瓷、磨料(碳化硅、氧化铝)、铸石(辉绿岩、玄武岩等)、碳素材料、非金属矿(石棉、云母、大理石等)也都属于传统的无机非金属材料。新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的,具有特殊性能和用途的材料。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。主要有先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤等。传统无机非金属材料:水泥和其他胶凝材料 硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰、石膏等 陶瓷 粘土质、长石质、滑石质和骨灰质陶瓷等 耐火材料 硅质、硅酸铝质、高铝质、镁质、铬镁质等 玻璃 硅酸盐 搪瓷 钢片、铸铁、铝和铜胎等 铸石 辉绿岩、玄武岩、铸石等 研磨材料 氧化硅、氧化铝、碳化硅等 多孔材料 硅藻土、蛭石、沸石、多孔硅酸盐和硅酸铝等 碳素材料 石墨、焦炭和各种碳素制品等 非金属矿 粘土、石棉、石膏、云母、大理石、水晶和金刚石等新型无机非金属材料缘材料 氧化铝、氧化铍、滑石、镁橄榄石质陶瓷、石英玻璃和微晶玻璃等铁电和压电材料 钛酸钡系、锆钛酸铅系材料等 磁性材料 锰—锌、镍—锌、锰—镁、锂—锰等铁氧体、磁记录和磁泡材料等 导体陶瓷 钠、锂、氧离子的快离子导体和碳化硅等 半导体陶瓷 钛酸钡、氧化锌、氧化锡、氧化钒、氧化锆等过滤金属元素氧化物系材料等 光学材料 钇铝石榴石激光材料，氧化铝、氧化钇透明材料和石英系或多组分玻璃的光导纤维等高温结构陶瓷 高温氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等难熔化合物 超硬材料 碳化钛、人造金刚石和立方氮化硼等人工晶体 铝酸锂、钽酸锂、砷化镓、氟金云母等 生物陶瓷 长石质齿材、氧化铝、磷酸盐骨材和酶的载体材料等 无机复合材料 陶瓷基、金属基、碳素基的复合材料

用高温固相反应由锆矿石粉制备锆质颜料锆质颜料是陶瓷、搪瓷、玻璃工业应用较广泛的高温无机颜料 因为它具有非常稳定的晶型结构，所以具有耐高温，物化性能稳定、着色力强等优点。我国锆质颜料主要是用品位较高的氧化锫，二氧化硅与着色元素人工合成的。用这种方怯生产的锫质颜料，成本太高。据《日本特许公报》昭47—8699报道，锆质颜料可用锆英石矿粉按特定的工艺条件直接合成。实验结果表明， 用锆英石矿粉直接合成的无机锆质颜料质置达到国内外同类产品水平。而其生产成本比用原法生产的产品成倍降低。用锆英石矿粉直接合成无机锆质颜料采用的工艺流程如图---------高温固相反应由锆矿石粉制备锆质颜料的工艺流程 主要原料有(1)锫英石： ZrO：≥60 ，工业级，广东等地产。 (2)纯碱I Na 2CO 3／>95 ，工业级，大连等地产。(3) 硫酸2 H 2SO‘／>90％ ， 工业级，全国各地产。(4)氧化镨2 Pr日OI1>／90％，工业级内蒙、上海等地产。(5)五氧化二钒： V O ≥96 ，工业级， 湖南等地产。(6)铁红；Fe O。≥96 ， 工业级， 湖南等地产。(7)铬绿：Cr O。≥96 ， 工业级， 湖南等地产。(8)氧化铺：C0~70 ， 工业级， 广东， 湖南等地产。锆质颜料的色域非常广泛， 在氧化锆，二氧化硅形成锆英石晶型结构的同时，5【入上述原料(4)一(8)中的一种，则可制备黄、蓝、红、绿、青等不同色调的锆质颜料。本方法的不同之处在于：所用的基术原料锆英石矿粉本身就具有稳定的晶型结构，简单地加入着色离子是不能制备锆质颜料的。也就是说巳具有稳定晶型结构的锆英石不能再着色，所以， 首先必须破坏其晶型结构。具体做法是，在锆英石矿粉中加入一定量的纯碱，在高温下使混台物发生固相反应生成一种易被无机酸分解的中间物质，然后加入一定量的无机酸处理之， 使之分解并生成一种能与着色离子发生固相反应的混合物。此种混合物巳不具有锆英石晶型，在此种混合物中加入着色元素错、钒、铁、铬、钻等的氧化物或盐类及一定量的矿化剂， 高温下物料发生固相反应生成着色的锆英石固溶体。采用APD一10全自动x射线衍射仪对合成的锫质颜料颗粒进行晶型结构分析，测定条件为工作电压40kVt，工作电流20mAt步选扫描20，20。一80℃铜靶。测定结果表明 锫质颜料试样为锆英石晶型结构，无杂质相生成， 纯度较高。将小样与其他样品进行了质量对比，数据表明， 锆质颜料的各项技术指标已达到国内同类产品水平，其中耐温性高于国内水平。锆英石是一种非常稳定的矿物质， 只有在1530~高温下才能分解。考虑到工业化生产，宜尽量在较低的温度下破坏其晶型结构， 我们在锆英石中加入一定量的纯碱， 以使其在850"C～1IO0~C温度下发生固相反应。通过大量的实验证明， 锆英石与纯碱的比例不同，其反应温度亦不相同合成无机颜料时，加入矿化剂的作用主要是使颜料的晶型结构在较低的温度下形成。不仅如此，加入相应的矿化。剂能使着色离子的价态发生变化，使所需要的颜色离子顺利进入颜料晶格。在一定范围内着色离子加入量与颜料的颜色深浅成正比。合成锆质颜料时， 着色元素的加入量是有一定范围的。在此范围内，着色离子加入量与颜料颜色的深浅成正比。但着色离子不能无限量增加， 不同的着色离子对锆离子和硅离子有一定的取代份数， 超过了这个取代份数，就会产生过剩的着色离子，从而影响颜料质量。