篇一：无机非金属材料总结
1、 掌握硅酸盐晶体结构、熔体结构及无机非金属材料的性能 。
? 硅酸盐晶体结构
? 硅酸盐结构中的四价Si间不存在直接的键，而四价Si原子之间的连接是
通过O原子来实现。
? 每个Si原子存在于四个O原子为顶点的[SiO4]四面体的中心， [SiO4]是
硅酸盐晶体结构的基础。
? [SiO4]四面体的每一个顶点即O原子最多只能为两个[SiO4]四面体所共
有。
? 两个邻近的[SiO4]四面体间只能以共顶而不能以共棱或共面相连接。
? [SiO4]四面体间可以通过共用顶角O原子而形成不同聚合程度的络阴离
子团。
答：（1）、在晶体结构上，其原子间的结合力主要为离子键、共价键或离子-
共价混合键
（2）、具有高熔点、耐磨损、高硬度、耐腐蚀和抗氧化的基本属性
（3）、具有宽广的导电性、导热性、透光性
（4）、具有良好的铁电性、铁磁性、压电性、高温超导性
2、 了解玻璃原料，掌握玻璃原料的选择，玻璃组成的设计及确定 。
答：主要原料：1.引入SiO2的原料：硅砂、砂岩
2.引入Al2O3的原料：长石、高岭土
3.引入Na2O的原料：纯碱、芒硝
4.引入CaO的原料：石灰石、方解石
5.引入MgO的原料：白云石
6.引入B2O3的原料：硼酸、硼砂
7.引入BaO的原料：硫酸钡、碳酸钡
8.引入其它成分的原料：ZnO（ZnO粉、菱锌矿）
PbO（铅丹、密陀僧）
辅助原料：1.澄清剂
氧化砷和氧化锑
硫酸盐：硫酸钠
氟化物：萤石、氟硅酸钠
2.着色剂
离子着色剂
胶体着色剂
化合物着色剂
3.脱色剂
4.氧化剂和还原剂
5.乳浊剂
6.其它原料
? 碎玻璃
? 钽铌尾矿
? 珍珠岩
? 天然碱
原料的选择与加工：
1. 选择原料的原则：
? 组成合格而稳定：化学（矿物）组成、粒度组成、含水量
? 易于加工处理
? 工艺性能合适
? 价廉而供应稳妥
? 不易扬尘而无害
1.设计玻璃组成的原则
满足预定的性能要求。
使形成玻璃析晶的倾向小。
能适应熔制、成型、加工等工序的实际要求。
原料易于获得，所设计玻璃成本低。
2.设计与确定玻璃组成的步骤
列出设计玻璃的性能要求。
拟定玻璃的组成。
实验、测试、确定组成。
3、 了解和掌握玻璃的熔制过程的物理和化学变化 。
答：熔制过程分为五个阶段：
1、硅酸盐形成2、玻璃形成 3、澄清 4、均化 5、冷却
物理过程：1.配合料加热 2.配合料脱水 3.各个组分熔化 4.晶相转化 5.个别组分
的挥发。
化学过程：1.固相反应 2.各种盐分解 3.水化物分解 4.结晶水分解 5.硅酸盐形成
与相互作用。
物理化学过程：1.共熔体的生成 2.固态熔解、液态互熔 3.玻璃液、炉气、气泡
间的相互作用 4.玻璃液与耐火材料间的作用。
4、 掌握玻璃的澄清过程和均化过程，掌握影响玻璃熔制过程的工艺因素，熔制
过程的温度制度及成型。
答：澄清过程是指排除可见气泡的过程。
澄清机理：
1.在澄清过程中气体间的转化与平衡
2.在澄清过程中气体与玻璃液的相互作用
3.澄清剂在澄清过程中的作用机理
4.玻璃性质对澄清过程的影响
均化过程：消除玻璃液中条纹和其他化学组成与玻璃液组成不同的不均匀体。
均化过程按以下三个方式进行：
1.不均体的熔解与扩散的均化过程
2.玻璃液的对流均化过程
3.因气泡上升而引起的搅拌均化作用
影响玻璃熔制过程的工艺因素：
玻璃成分、原料及配合料的性质、加速剂的使用、加料方式、玻璃的熔制制度、
辅助电熔和搅拌。
? 坩埚窑中玻璃熔制的温度制度：
特点：玻璃熔制在同一空间、不同时间内进行。
影响温度制度因素:
熔化温度、澄清均化温度、冷却温度
玻璃熔制各阶段在坩埚窑中的操作方式：
加热熔窑、熔化、澄清与均化、冷却、成型
池窑中玻璃熔制的温度制度：
特点：玻璃熔制在不同空间、同一时间内进行。
池窑的温度制度指沿窑长方向的温度分布。
玻璃熔制的五大工艺制度：
温度、压力、泡界线、液面、气氛
玻璃的成型：
玻璃的成型方法：热塑成型、冷成型（物理成型、化学成型）
热塑成型的方法：吹制法、压制法、压延法、浇铸法、焊接法、浮法、拉制法等。
日用玻璃的成型：
1.人工成型
2.机械成型
供料：液流供料、真空吸料、滴料供料
成型：压制法和吹制法
平板玻璃的成型：
平板玻璃的成型方法：浮法、垂直引上法、平拉法、压延法。
5、 了解玻璃的退火与淬火，玻璃退火工艺；掌握淬火玻璃的特性。
答：玻璃的退火：
玻璃的退火温度：
1.退火上限温度
2.退火下限温度
3.最高退火温度：
器皿玻璃550?20oC；平板玻璃550-570oC；瓶罐玻璃550-600oC。
4.退火温度与化学组成有关
玻璃的淬火：
玻璃的淬火就是将玻璃制品加热到转变温度Tg以上50~60°，然后在冷却介
质中（淬火介质）急速均匀冷却的过程。
玻璃退火工艺：
1、加热阶段 2.均热阶段 3.慢冷阶段 4.快冷阶段
玻璃淬火工艺：
1.风冷淬火 2.液冷淬火
淬火玻璃的特性：1.抗弯强度增大 2.抗冲击强度增大 3.热稳定性提高 4.其它
性能（淬火玻璃在破裂时，只产生没有尖锐角的小碎片；一般不能再行切割）
6、 了解玻璃的缺陷。
答：由配合料经熔制所得的玻璃，在未经成型加工之前，玻璃体内存在的各种夹
杂体，造成玻璃体均匀性破坏。这些夹杂体称为玻璃缺陷。
玻璃的缺陷：1、气泡 2、结石 3、条纹和节瘤
条纹和节瘤产生原因：
1、熔制不均匀引起的条纹和节瘤
2、耐火材料被侵蚀引起的条纹和节瘤
3、结石熔化引起的条纹和节瘤
4、表面张力引起的条纹和节瘤
7、 了解几种玻璃深加工产品，掌握微晶玻璃和钢化玻璃的生产工艺，了解几类
特种玻璃。
答：目前，深加工的产品有：钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃、镀膜玻璃等。
微晶玻璃：把加有晶核剂（或不加晶核剂）的特定组成的玻璃在有控条件下进行
晶化热处理，使原单一的玻璃相形成了有微晶和玻璃相均匀分布的复合材料。
微晶玻璃的生产方法有两种：
1、压延法 2、烧结法
微晶玻璃的工艺流程：
1、原料 2、玻璃熔制 3、成型 4、晶化热处理
玻璃钢化方法：
1、热钢化 2、化学钢化
钢化玻璃生产工艺：
玻璃的化学钢化：1.低温型处理工艺、2.高温型处理工艺、3.电辅助处理
特种玻璃：
1、光电子功能玻璃 2、微晶玻璃 3、Sol-gel 及ORMOSIL（溶胶-凝胶及有机-
无机材料） 4、生物玻璃
8、 了解几种天然陶瓷原料及化工原料，掌握天然陶瓷原料的组成、结构及工艺
性质 。
答：天然陶瓷原料：粘土类原料、石英类原料、长石类原料
粘土类原料：结构基础为n层Si2O5硅氧四面体和一层AlO(OH)2 铝氧八面体。按粘土成因分类为原生粘土、次生粘土；按粘土可塑性分类为
高塑性粘土、低塑性粘土；按粘土耐火度分类为耐火粘土、难熔粘土、易熔
粘土；按粘土的主要矿物分类为高岭土类粘土、蒙脱石类粘土、伊利石类粘
土、水铝英石类粘土。（分类按PPT）
粘土主要化学组成为SiO2和Al2O3。
粘土工艺性质：
1、可塑性 2、结合性 3、触变性 4、收缩性 5、烧结特性
石英类粘土：石英是一种结晶状SiO2的天然矿物。
主要矿石：1、硅石 2、石英岩
结构与晶型转化：SiO2属同质多象晶体，按比容和结构的差异可将它们划分
为三大类：1、石英 2、方石英 3、鳞石英
石英在陶瓷生产中的作用：
1、作为瘠性料，可降低可塑性，减少收缩，加快干燥。
2、增加液相粘度，减小高温时坯体变形。
3、增加强度。
4、提高釉的熔融温度和粘度，耐磨性和抗化学腐蚀性。
长石类原料：
矿石种类：
1、正长石亚族—有钾、钠（含正长石、透长石、微斜长石）
2、斜长石亚族—有钙、钠
3、钡长石亚族—有钾、钡
长石类原料在陶瓷生产中的作用：
1、降低烧成温度；
2、高温熔化形成的玻璃态物质是釉层的主要成分；
3、提高坯体的疏水性，提高干燥速度；
4、增加液相粘度，减小高温时坯体变形；
5、提高产品的机械强度、透光性和介电性能。 其他天然原料：
1、霞石 2、滑石 3、硅灰石 4、辉石 5、石灰石 化工原料：
1、氧化物类原料：
（1）氧化铝
特点：熔点高、硬度大、绝缘性好等。
用途：用于无线电陶瓷、高温陶瓷、耐磨材料等的材料。 制备：
工业制备
超细粉制备：热分解法和金属醇盐水解法
（2）二氧化锆
特点：化学稳定性好，导温导电和氧离子导电特性。 用途：铁电、非铁电、压电、氧化锆等陶瓷的材料。 制备：共沉淀法、锆醇盐水解、等离子喷雾热解等方法。
（3）莫来石
良好的化学、力学与耐高温性能。
制备：烧结法和熔融法
2、非氧化合物类原料：
（1）碳化物
*结构与性能
*制备：
金属与碳直接化合
氧化物与碳反应
含碳气体碳化金属
气相沉积
*常用碳化物
SiC、TiC
（2）氮化物
? 结构与性能
? 制备
? 常用氮化物原料
Si3N4、BN、AlN
9、 掌握坯料配方计算，坯料组成，了解坯料的制备 。 答：坯料组成：
1、坯料组成的表示方法：
*实际配料比表示
*矿物组成表示
*化学组成表示
*坯式表示
2、特种陶瓷的坯料组成
篇二：新型无机非金属材料有哪些
新型无机非金属材料有哪些
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一、重要概念
1、新型无机非金属材料
（1）是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。
（2）包括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。
2、陶瓷
（1）从制备上开看，陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品。 （2）从组分上来看，陶瓷是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的聚集体。 3、玻璃
（1）狭义：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机非金属物质。
（2）一般：若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质，则不管其组成如何都可称为玻璃（具有玻璃转变温度 Tg）。
玻璃转变温度：玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度。 具有Tg的非晶态新型无机非金属材料都是玻璃。 4、水泥
凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，能在空气或水中硬化，并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。
5、耐火材料
耐火度不低于1580℃的新型无机非金属材料 6、复合材料
由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。
通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能。
二、陶瓷知识点 1、陶瓷制备的工艺步骤
原材料的制备 → 坯料的成型 → 坯料的干燥 → 制品的烧成或烧结 2、陶瓷的天然原料
（1）可塑性原料：黏土质陶瓷成瓷的基础（高岭石、伊利石、蒙脱石） （2）弱塑性原料：叶蜡石、滑石
（3）非塑性原料：减塑剂——石英；助熔剂——长石 3、坯料的成型的目的
将坯料加工成一定形状和尺寸的半成品，使坯料具有必要的机械强度和一定的致密度。 4、陶瓷的成型方法
（1）可塑成型：在坯料中加入水或塑化剂，制成塑性泥料，然后通过手工、挤压或机加工成型；（传统陶瓷）
（2）注浆成型：将浆料浇注到石膏模中成型
（3）压制成型：在金属模具中加较高压力成型；（特种陶瓷） 5、烧结
将初步定型密集的粉块（生坯）高温烧成具有一定机械强度的致密体。 固相烧结：烧结发生在单纯的固体之间 液相烧结：有液相参与，加助溶剂产生液相 好处：降低烧结温度，促进烧结
6、陶瓷的组织结构：晶相、玻璃相、气相 （1）晶相：陶瓷的主要组成；分为主晶相和次晶相
（2）玻璃相：玻璃相对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热性等不利，不能成为陶瓷的主导组成部分。 玻璃相在陶瓷中的作用：粘结；粘结晶粒，填充空隙，提高致密度 降低烧成温度，促进烧结
（3）气相：气孔；降低强度，造成裂纹。 7、陶瓷力学性能的特点 （1）硬度：高
（2）强度：抗拉强度很低、抗压强度非常高 （3）塑性：塑性极差 （4）韧性：韧性差、脆性大 8、陶瓷热学性能的特点
（1）导热性：差，良好的绝热材料
（2）热稳定性（抗热震性）：概念：材料承受温度的急剧变化而不至于被破坏的能力。 陶瓷抗热震性一般较差 9、结构陶瓷
（1）概念：能作为工程结构材料使用的陶瓷，一般具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优异性能，可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷工作环境。
（2）常见种类：Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4……陶瓷 （3）应用：……
10、陶瓷增韧技术：【机理：阻碍裂纹的扩展】
（1）相变增韧：相变可吸收能量； 体积膨胀可松弛裂纹尖端的拉应力，甚至产生压应力。 （2）微裂纹增韧：温度变化引起的热膨胀差或相变引起的体积差，均会产生弥散分布的微裂纹； 微裂纹与主裂纹联结，使主裂纹分叉，改变主裂纹尖端应力场，吸收其能量，阻碍其扩展。 （3）第二相颗粒弥散增韧：在基体中弥散分布的第二相颗粒阻碍裂纹的扩展。
（4）与金属复合增韧：金属是一种韧性相，通过其自身的塑性变形，可松弛裂纹尖端应力，并吸收裂纹能量。
（5）增强纤维或晶须增韧阻碍裂纹扩展。 11、功能陶瓷
概念：具有光、电、磁、声、力、生物、化学等功能的陶瓷材料。 12、透明陶瓷
（1）概念：能透过可见光的陶瓷材料 （2）使陶瓷透明的方法：
不透明原因：杂质、气孔、晶界使光线吸收和散射
透明的手段：采用高纯度、高细度的原料，同时掺入添加物或采取其他工艺上得措施，把气孔充分排除，适当控制晶粒尺寸，使制品接近于理论密度，尽可能减少陶瓷材料对光的吸收和散射
13、压电陶瓷
（1）压电效应：机械力→应变?表面荷电 （2）压电陶瓷是一种多晶烧结体
（3）压电陶瓷的压电效应机理：材料内部自发极化产生电畴。 极化处理前：电畴分布无序，宏观极化强度为零。
极化处理后：电畴在一定程度上按外电场取向排列，宏观极化强度不为零，表现为束缚电荷。 机械作用导致电畴转向，束缚电荷发生变化。 压电陶瓷只有经极化处理后才具有压电效应。 14、热释电陶瓷
（1）热释电效应：温度变化→应变?表面荷电 （2）机理：跟压电陶瓷类似 15、半导体陶瓷 PTC半导体陶瓷：
（1）PTC效应：正电阻温度系数效应 （2）应用：限流、恒温发热、过热保护…… 三、玻璃知识点 1、可形成玻璃的物质
（1）硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐 （2）重金属氧化物③硫化物、卤化物，等 2、玻璃制备方法的通性
使材料不发生结晶、或破坏晶体的有序结构使其非晶化 （1）熔体冷却法：冷却速度必须大于原子调整成晶体的速度。
（2）非熔融法：气相沉积法、水解法、高能射线辐照法、冲击波法、溅射法等。 3、玻璃性能上的通性
（1）各向同性：玻璃态物质的质点排列无规则，满足统计均匀分布，因此其物理、化学性质在任何方向都是相同的
（2）介稳性：玻璃介于熔融态和晶态之间，属于介稳态 （3）无固定熔点
（4）物理化学性质的渐变性：玻璃态物质从熔融状态冷却（或加热）过程中，其物理化学性质产生逐渐、连续地变。
4、形成玻璃的手段
（1）冷却速度足够快。冷却速度快到足够使熔体中原子来不及重组成有序的点阵，从而使液态或气态的无定形结构得以被保留。
（2）使原子无序堆积，不形成晶格。
（3）破坏晶体的有序结构，使之非晶化机械研磨；高能辐照、强冲击波。 5、传统玻璃熔制
玻璃液的澄清：排除液中的可见气泡
玻璃液的均化：消除尚未熔化的砂粒、条纹等不均匀相，以保证玻璃液中化学组分的均匀，温度较高，为1200~1400℃，此时玻璃液粘度极小。
6、玻璃形成的热力学条件
同组成的晶体与玻璃体的内能差别越大，玻璃越容易结晶，即越难形成玻璃。 7、玻璃形成的动力学条件
形成玻璃的关键是熔体的冷却速度（粘度增大的速度）大于质点排列成晶体的速度 8、玻璃形成的结晶化学条件 （1）熔体中阴离子团的聚合程度
阴离子团低聚合：位移、转动、重排容易，易调整成晶体，不易形成玻璃。 阴离子团高聚合：位移、转动、重排困难，难调整成晶体，容易形成玻璃。 （2）化学键的性质
只有当离子键和金属键向共价键过渡时，形成由离子—共价、金属—共价混合键所组成的大阴离子时，就最容易形成玻璃。
（3）化学键的强度
网络形成体氧化物：能单独形成玻璃，如SiO2、B2O3、P2O5、GeO2。
网络变性体氧化物：不能单独形成玻璃，但能改变网络结构，一般使结构变弱，如Na2O、K2O、CaO。 网络中间体：两者之间，能改善玻璃性能，如Al2O3、TiO2、ZnO、BeO。 9、氧化物玻璃的无规网络模型 结构单元：金属离子——氧多面体
正离子在多面体中央；氧在顶角，为公共氧，一个氧最多与两个形成网络的正离子相连。 多面体顶角无规则相连，通过公共氧（桥氧）搭成无规则网络。 R2O或RO（如Na2O、CaO），氧桥被切断出现非桥氧。 10、氧化物玻璃的晶子模型
晶子：晶格极不完整、有序区域极小的晶体。
晶子模型：晶子分散在无定形介质中，晶子与无定形区域无明显界限。 玻璃有近程有序，远程无序的结构特点。 11、高分子玻璃的结构模型
无规线团模型：分子链成无规线团状，各线互相交织、互相穿插。 12、金属玻璃的结构模型
无规硬球堆积模型：把原子视为硬球，尽可能地紧密堆积，球的排列是无规则的（金属键无方向性，原子具有密堆倾向）。
13、硼反常
在B2O3中加入加R2O，刚开始加时，和硅酸盐相反，非但不会破坏桥氧，反而加固网络。这是因为刚开始加R2O时，R2O给出了游离氧，使一部分硼由三角体[BO3]变成四面体[BO4]。
14、微晶玻璃
将加有成核剂的特定组成的基础玻璃，在一定温度下热处理后，就会变成具有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料，又称玻璃陶瓷。
四、水泥知识点 1、硅酸盐水泥
熟料 + 石膏； 也称为纯熟料水泥，又叫波特兰水泥。 2、普通硅酸盐水泥（普通水泥） 熟料 + 石膏 + 5%~20%的混合材料 3、矿渣硅酸盐水泥（矿渣水泥） 熟料 + 石膏 + 20%~70%的粒化高炉矿渣 4、火山灰质硅酸盐水泥（火山灰水泥） 熟料 + 石膏 + 20%~40%的火山灰质材料 5、粉煤灰硅酸盐水泥（粉煤灰水泥） 熟料 + 石膏 + 20%~40%的粉煤灰 6、硅酸盐水泥熟料的化学成分
氧化钙(CaO)、氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化铁(Fe2O3) 7、硅酸盐水泥熟料的矿物组成
硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁酸铝四钙、玻璃相 8、生成硅酸盐水泥熟料所用的工业原料 石灰质原料、粘土质原料和校正性原料 9、石膏在水泥中的作用
石膏的作用主要是调节凝结时间；适量的石膏对提高水泥强度有利，尤其是早期强度；但石膏也不宜过多，否则会使水泥产生体积膨胀而使强度降低，甚至影响水泥的安定性。
10、硅酸盐水泥的生产工艺：两磨一烧
生料的配制与磨细 → 将生料煅烧使之部分熔融形成以硅酸钙为主要成分的熟料矿物 → 将熟料与适量石膏或适量混合材料共同磨细为水泥。
11、水泥的强度等级
篇三：无机非金属材料的现状与前景
无机非金属材料的现状与前景
【摘要】 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。在材料学飞速发展的今天，无机非金属材料有这广阔的应用前景和良好的就业形势。
【关键字】无机非金属 材料 方向 前景 智能
1. 无机非金属材料的特点及应用
无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)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。
普通无机非金属材料的特点是：耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上，陶瓷在耐蚀、介电性能上，耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性，为金属材料和高分子材料所不及。但与
金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。
特种无机非金属材料的特点是：①各具特色。例如：高温氧化物等的高温抗氧化特性；氧化铝、氧化铍陶瓷的高频绝缘特性；铁氧体的磁学性质；光导纤维的光传输性质；金刚石、立方氮化硼的超硬性质；导体材料的导电性质；快硬早强水泥的快凝、快硬性质等。②各种物理效应和微观现象。例如：光敏材料的光-电、热敏材料的热－电、压电材料的力－电、气敏材料的气体-电、湿敏材料的湿度-电等材料对物理和化学参数间的功能转换特性。③不同性质的材料经复合而构成复合材料。例如：金属陶瓷、高温无机涂层，以及用无机纤维、晶须等增强的材料。
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(advanced ceramics)、非晶态材料(noncrystal material〉、人工晶体〈artificial crys-tal〉、无机涂层(inorganic coating)、无机纤维(inorganic fibre〉等。
2. 无机非金属材料材料的发展现状及前景
20世纪以来，随着电子技术、航天、能源、计算机、通信、激光、红外、光电子学、生物医学 和环境保护等新技术的兴起，对材料提出了更 高的要求，促进了特种无机非金属材料的迅速发展。30～40年代出现了高频 绝缘陶瓷、铁电陶瓷和压电陶瓷、铁氧体（又称磁性瓷）和热敏电阻陶瓷等。50～60年代开发了碳化硅和氮化硅等高温结构陶瓷、氧化铝透明陶瓷、β－氧化铝快离子导气
敏和湿敏陶瓷等。至今，又出现了变色玻璃、光导纤维、电光效应、电子发射及高温超导等各种新型无机材料。
近些年，随着科学技术的进步，无论是传统无机非金属材料，还是无机非金属材料都有了一些新的发展趋势。
2.1、生态与环保意识加强,建立科学的评价体系,实现可持续发展
西方发达国家在促进传统无机非金属材料产业健康、可持续发展方面的采取了许多重要措施。世界发达国家十分重视建材工业的可持续发展与绿色评价。生态评价也成为世界可持续发展的一个重要手段。目前,许多国家正在进行“生态城市”的建设与实践,推广建筑节能技术材料,使用可循环材料等,改善城市生态系统状况。由此，提出了绿色建材、环保建材与节能建材的概念,并开展了大量的研究与实践工作。与西方发达国家相比,我国还存在很大的差距,特别是缺乏立法支持与技术标准的指导以及相应组织的管理与监督,使我国的传统无机非金属材料工业发展还有很大的提升空间。面对资源和环境对我国经济发展的严峻考验,国民经济的可持续发展战略显得愈加重要。
2.2、向着节能、降耗的方向发展
传统的无机非金属材料工业是能源消耗大户,在世界能源日益短缺的今天,如何生产节能、降耗,以及如何生产出高质量的建筑节能、保温产品是建材工业发展的重要趋势。选择资源节约型、污染最低型、质量效益型、科技先导型的发展方式。新型墙体材料、高质量门窗、中空玻璃将大量应用。向着提高材料性能、使用寿命的方向发展。低寿命设计、大量重复建设已经严重制约城市建设的发展。现代化建筑需要高性能建筑材料的支持,而提高建筑的耐久性又对建筑材料的使用寿命提出了更高的要求。
2.3、单线生产能力向大型化发展
无论是水泥工业、玻璃工业，还是陶瓷工业，单条生产线的生产能力有大型化的趋势。生产线的大型化可以有效提高产品的质量，降低能源消耗。
2.4、向着智能化方向发展
建筑的智能化需要建筑材料的支持。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。向着复合化、多功能化方向发展。
复合材料具有单一材料所无法满足的使用功能,是建筑材料的发展趋势,对建筑材料的功能要求越来越趋向于多功能化。
未来科学技术的发展，对各种无机非金属材料，尤其是对特种新型材料提出更多更高的要求。材料学科有广阔的发展前景，复合材料、定向结晶材料、增韧陶瓷以及各种类型的表面处理和涂层的使用，将使材料的效能得到更大发挥。由于对材料科学基础研究的日益深入，各种精密测试分析技术的发展，将有助于按预定性能设计材料的原子或分子组成及结构形态的早日实现。
3. 世界研究方向的选择及分析
现代技术中的信息、航空航天、能源、生物工程、环境工程等的迅速发
展对于材料的性能提出了各种需求，促进了无机非金属材料的发展。由此出 现了许多新型材料，其中工程陶瓷材料，陶瓷高临界温度Tc超导材料和智能材料等的出现提出了无机非金属材料学的新的研究方向，而复合材料和纳米材料则为无机非金属材料开辟了新的研究领域。
近10年来，整个世界从信息时代进入了高智能化的人机交互时代，人机交互技术已经进入了每个人生活的方方面面。前一段时间，苹果公司出的一个视频很受欢迎，里面描述了对未来高智能化生活的展望，而标题是“玻璃中的一天”， 新型无机非金属智能材料，在这个对未来生活的展望中，占据着不可或缺的地位。 虽然这只是个简单的视频，但我们可以从中看到未来的影子，以及智能材料的广阔的发展前景。
智能材料是指对环境具有可感知、可响应并具有功能发现能力的新材料。至此智能材料与结构的研究也开始由航空航天及军事部门逐渐扩展到土木工程、医药、体育和日常用品等其他领域。 同时，智能材料的实践意义在目前已有的应用中可见一斑：
3.1 智能陶瓷
材料中的t-ZrO2晶粒在烧成后冷却至室温的过程中仍保持四方相形态，当
材料受到外应力的作用时，受应力诱导发生相变，由t相转变为m相。由于ZrO2晶粒相变吸收能量而阻碍裂纹的继续扩展，从而提高了材料的强度和韧性。相转变发生之处的材料组成一般不均匀，因结晶结构的变化，导热和导电率等性能随之而变，这种变化就是材料受到外应力的信号，从而实现了材料的自诊断。
3.2 智能水泥基材料
在现代社会中，水泥作为基础建筑材料应用极为广泛，使水泥基材料智能化具有良好的应用前景。
智能水泥基材料包括：应力、应变及损伤自检水泥基材料；自测温水泥基材料；自动调节环境湿度的水泥基材料；仿生自愈合水泥基材料及仿生自生水泥材料等。
水泥基材料中掺加一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维后，材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的。因此，该材料可以监测拉、弯、压等工况及静态和动态载荷作用下材料内部情况。在水泥净浆中0.5%（体积）的碳纤维用做传感器，其灵敏度远远高于一般的电阻应变片。在水泥净浆中掺加多孔材料，利用多孔材料吸湿量与温度的关系，能够使材料具有调湿功能。
目前，智能材料尚处在研究发展阶段，它的发展和社会效应息息相关。飞机失事和重要建筑等结构的损坏，激励着人们对具有自预警、自修复功能的灵巧飞机和材料结构的研究。以材料本身的智能性开发来满足人们对材料、系统和结构的期望，使材料结构能“刚”“柔”结合，以自适应环境的变化。在未来的研究中，应以以下几个方面为重点：
（1）如何利用飞速发展的信息技术成果，将软件功能引入材料、系统和结构中；
（2）进一步加强探索型理论研究及材料复合智能化的机理研究，加速发展智能材料科学； 加强应用基础研究。
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【6】高彦峰等.智能材料简论.陶瓷工程，1999，33（4）：44～45
《无机非金属材料》
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