书城科普神奇的新材料
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第54章 无机非金属材料概述

无机非金属材料与人类生活休戚相关。透明的玻璃、漂亮的瓷器、多彩的景泰蓝、绚丽的唐三彩等都属无机非金属材料。无机非金属材料是当代材料体系中的一个重要组成部分,一般是指除金属材料和高分子材料以外的其他材料,包括传统无机材料和先进无机材料。前者是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,如碳化硅、氧化铝陶瓷、硼酸盐、硫化物玻璃、镁质和碳素材料等;后者主要是指20世纪以来发展起来的、具有特殊性质和用途的材料,如压电、铁电、导体、半导体、磁性、超硬、高强度、超高温、生物工程材料以及无机复合材料等。

自20世纪40年代以来,传统无机材料获得了迅速发展,同时又涌现出一系列应用于高新技术和现代工业的先进无机材料。这些无机材料包括陶瓷、人工晶体、复合材料、新型玻璃、碳素材料、新型建筑材料、新型耐火材料等。无机材料不仅深入到人们日常生活和各个工业领域,而且与现代新技术、高技术的发展紧紧地联系在一起。如高温结构陶瓷作为发动机部件、切削用具,耐磨损、耐腐蚀、耐高温,已进入了汽车工业、冶金工业、化学工业、能源工业和环保工业领域。无机材料在国防和军事技术中也具有重要的作用,如陶瓷防弹衣、红外夜视窗、导弹和飞机、天线罩等等都有应用。

无机材料对人类的发展、社会的进步和人类生活质量的提高起到了重要作用。随着材料科学技术的发展,无机材料呈现出从功能材料向高效能、高可靠性、高灵敏度、智能化和功能集成化的方向发展,结构材料向复合化、高韧性、高比强度、耐磨损、抗腐蚀、耐高温、低成本和高可靠性的方向发展的趋势。无机材料的研究热点体现在以下几个方面:作为新型能源转换和储能材料,主要在电动汽车和混合动力车等新一代交通工具上发展;作为新型光电子材料及器件,集中在信息技术数字化、网络化、超大容量信息传输、超高密度信息储存等方面发挥巨大作用;作为生物医用材料,除了包括人工骨、人工牙齿、人工心脏瓣膜与血管支架等生物材料之外,还将利用特种纳米粒子进行细胞分离、染色、生物探针标记及利用纳米制成药物进行临床疾病诊断和治疗;作为信息功能材料,主要应用于信息技术中,材料的制作将朝着微型化和智能化方向发展,在第三代移动通讯及数字化信息技术中扮演重要角色;作为轻质高强材料,主要应用在未来汽车工业和高速列车上,尤其是美国“9·11”恐怖事件发生之后,对超高层建筑用无机结构材料的需求更为迫切。