无机非金属材料精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇无机非金属材料范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

【关键词】无机非金属材料；研制；性能表征

引言

这些年，干法静电喷涂是一类先进的涂搪技术在搪瓷技艺中广泛的被应用。碳酸钙是一类重要的无机非金属材料，作为工业制品的关键填充剂与助剂。搪瓷性能的好坏直接关系到搪瓷粉末的发展和销量[1]，所以对其性能的测试及置换的配方调配都是需要重点关注的问题。鉴于此，本文对无机非金属材料的研制与性能表征进行分析与探究具有较为深远的意义。

1、无机非金属材料低温静电搪瓷的研制与性能表征

1.1基本研制原理

低温静电搪瓷的研制关键在于新型先进的静电粉末喷涂法。这种方法是根据粉末涂料在高压静电场条件下通过感应起电或者摩擦起电，同时让接地的被涂抹物拥有和粉末涂料相反的电荷[2]。本实验所使用的就是通过电晕放电式荷电静电粉末喷枪。这类喷涂工艺凭借压缩空气把搪瓷粉末利用管道传输到带有负电的高压喷枪例，让它拥有负电荷然后喷射出，被涂抹在带有正电荷的净坯上，从而构成了均衡的瓷粉层，通过烧纸最终得到了瓷器表面光滑、亮度很好的成品。当粉末涂料通过静电粉末喷枪给被涂物进行涂抹时，带电荷的粉末涂料被添加进带相反电荷的被涂物表层，之后被涂物进入烘烤炉例让粉末涂料融化流平或者交联固化成膜状。这是目前国内外使用的最多、最普遍的一种粉末涂料涂装方式。具体操作流程见图1-1、1-2所示

图1-1手动静电喷枪使用经过

a- 静电式喷枪 b-电离出的负氧离子 c-带电搪瓷粉末 d-附带有搪瓷颗粒的部件

图1-2静电喷涂的简单配置

1.流化粉桶 2.喷粉间 3.待涂部件 4.喷枪；Q：粉末流化率 n：沉积效率

1.2静电干粉搪瓷的优势与性能表征

静电干粉涂搪的技艺特征就是需要的粉量不多，瓷粉的使用率可以达到95%以上，工业品的品质较好[3]，底坯提前处理简单方面，属于涂搪技艺的跨越式改进，是以后国内外大、中型搪瓷生产企业发展的重要技术目标。因为这类涂搪技艺是根据基板和瓷釉粉末之间的静电作用而引发粘附的原理，一般需要让瓷釉粉末拥有很好的绝缘电阻率，大概是1014至1016欧姆.厘米。不然粘附于基板处的瓷釉就会因为缺乏电荷而掉落下来。所以，必须在粉末的外层覆盖上一层高电阻的有机聚合物，从而提升瓷釉的绝缘电阻。静电喷涂技艺有着过去的干法、湿法涂搪技艺所没有的显著优点：①在很好的光泽度、匀称的色彩、相一致的瓷壁厚度上，这项工艺都拥有其独特的效果[4]。②它在某些程度很好的降低了能源损耗，节约了一定劳动力。③瓷釉粉的使用率很高，同时可以在密封体系中完成回收再利用，减少了不必要的污染，主要是因为喷粉室利用了回收装备；④瓷壁较薄，材料的使用少，被喷涂的部件没有留下死角部分。⑤有关的金属坯件的前期提前处置需要不多。更加显著的优点是，它能够满足不间断大规模生产工业品制造的需求，和传统工艺比较它的工序更加简单高效。总而言之就是，它有着涂壁厚度匀称、表层品质好、耐酸碱腐蚀性、机械性能好、成品的使用期限长、无污染与生产效率高。具体见图1-3：

图1-3静电喷涂和过去涂搪方式的有关性能对比

静电搪瓷粉末老化的问题一般可以经过以下方式来有效处理：添加固化剂、增添催化剂、提升温度、预水解玻璃料表层。

2、无机非金属材料碳酸钙的研制与性能表征

2.1人工合成高聚物聚乙二醇对于碳酸钙晶体培育的调节

碳酸钙不但是矿物质中关键的一类，而且也是一类非常关键的无机非金属材料，是工业品中的关键填充剂与助剂。它作为一类重要的无机填料，目前已经广泛的应用在橡胶、涂料、油墨、日用化工、医药、食品等行业上。随着以上行业的迅速发展，碳酸钙制品正走向粒径极细化、晶型多样化和表明改性目标发展[5]，让它不仅有填充效果还有很好的补强性。为了适应多用途，调节晶体的培育化学工作已经在国内外开展起来了，拥有一定构造的有机表层包括自组装单分子膜、LB膜、生物大分子和某些离子、蛋白质等被普遍的用来当成模板调控碳酸钙的晶体培育。另外能够阻挡碳酸钙结晶形状相互变化，以此获得亚稳定状态的结晶形状。这些年，人工合成的高聚物在矿化中被普遍的使用，研究证明，拥有低分子量的聚合物添加剂能够有效促进碳酸钙晶体的成长[6]。其中聚乙二醇就属于这种聚合物，无毒，是非离子表面活性剂，有亲水基团与疏水基。碳酸钙的结晶发生在室温条件下，利用直接沉淀的方式完成。先调配实验需要的所有PEG溶液，然后2.22gCaCl2（0.02mol）和2.12gNa2CO3（0.02mol）分别溶于100mL上面的溶液里。然后把Na2CO3（100ml，0.2M）溶液在磁力搅动中慢慢滴进CaCl2（100mL，0.2M）溶液。搅动10分钟后把溶液密封，经过一天后的沉淀抽滤，从而得到碳酸钙沉淀，使用多次蒸馏水与无水乙醇洗涤。然后干燥。

2.2不同分子量的PEG体系中获得的碳酸钙晶体的表征

不同分子量的PEG的浓度调控在0.5%左右[7]。在PEG10000体系中获得的碳酸钙晶体，大部分是斜方六面体形状，颗粒大小不匀称，规模的差距显著，表层相当粗糙，棱角不太分明。而在PEG6000的体系中，不但有方解石的特点吸收峰，还有球霰石的吸收峰。因而得出结论，在PEG10000与PEG20000D的体系引发下，得到的CaCO3晶体是方解石晶型，属于高分子量的PEG体系有助于方解石晶型的稳固。

结语

通过本文探究，认识到无机非金属材料的研制的经过，因此对其性能表征进行加强便显得极为重要。然而，这是一项较为系统的工作，不能一蹴而就，需要从多方面完善，比如人工合成对于碳酸钙晶体培育。相信做好以上这些，无机非金属材料的研制将能够得到有效强化，进一步为无机非金属材料的发展奠定尤为坚实的基础。

参考文献

[1] 徐子阳. 低温无底釉耐酸搪瓷釉的研制[J]. 玻璃与搪瓷. 2005（02）

[2] 徐元萍. 表面活性助剂硅油对搪瓷及陶瓷光泽度的影响[J]. 中国搪瓷. 2003（Z2）

[3] 窦安民. 静电干粉搪瓷[J]. 中国搪瓷. 2002（04）

[4] 戴琦. 耐热高强搪瓷[J]. 玻璃与搪瓷. 2001（05）

[5] 任锁平. 搪瓷制品丝网泡（状）缺陷的成因及对策[J]. 玻璃与搪瓷. 1999（01）

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料是一种具有优良性能的能源材料，其在我国的经济发展中占有非常重要的地位，其不论是在建筑领域、信息技术领域还是在科研领域等都有着非常重要的作用，所以对于无机非金属材料要加紧其研发的力度，以适应当前社会发展的需要。以下就主要的对无机非金属才来的应用现状和其未来的发展的趋势做研究分析。

关键词：无机非金属；应用现状；发展趋势；探析

随着我国经济的不断的发展，各个领域对于能源的需求量随着不断地增大，无机非金属材料在各个行业的发展中有着非常重要的作用，无机非金属材料的良好的发展将对于我国经济发展有着非常重要的作用，所以要加快无机非金属材料的研究开发，为我国国民经济的发展做保障。

1、无机非金属材料概况

当前无机非金属材料已经在各个行业得到了广泛的应用，无机非金属材料主要的有以下几个方面的优点：整体性，无机非金属材料具有比较稳定的化学性质，其一般不容易发生老化和风化现象，在耐久性和有效性上也符合要求的标准，具有很强的整体性。防水性能，无机非金属材料的结构非常紧密，具有较好的防水渗透能力，其可以有效的防止雨水和地下水的渗透；防火性能，因为该材料本身为无机物，其是属于非燃烧类的材料；耐候性强，无机非金属材料使用的面积比较广泛，其广泛的应用于温带、热带和寒带，并且还能够在干燥、潮湿等气候比较差的环境中起作用；抗腐蚀性，无机非金属材料的化学特性和物理特性决定其具有一定程度的防腐性；

2、无机非金属材料应用现状

2.1传统无机非金属材料存在的问题

我国传统的无机非金属材料在发展的过程中存在着很多的问题：首先其产品的等级比较低，在传统的无机非金属材料中，大多数的产品的等级都是比较低的，比如：水泥的质量，我国水泥的平均的强度仅为50%，而发达国家的水泥平均的强度占90%，其质量严重的不合格；其次是资源的消耗和能源的消耗比较高，由于当前资源的无序的开发和未充分的利用，造成了没必要的能源的浪费，在其能耗上更是有着大量的消耗。相应的资源和能源的高消耗，从而是环境受到了严重的污染，这将直接的影响到人们的健康，造成不必要的疾病的发生。

2.2无机非金属新材料研发存在的问题

我国当前在无机非金属材料的研发上虽然取得了不错的成绩，但是整体上距离发到国家还有很大的不足。其主要的表现在基础设施和技术相对的比较的落后，我国对于无机非金属新材料的研究开发的起步比较晚，对于科研的费用以及相应的人力的投入还不是非常的充足，这也就严重的影响了无机非金属新材料的开发的力度。另外我国的制备技术也比较的落后，其相应的生产能力和生产的效率都比较低，这样会严重的影响到无机非金属材料产品的质量和生产的效率。此外就是无机非金属材料的本身性能比较低，其相应的品种也不齐全，在新材料的研发过程中要使用相应的无机非金属的原材料，许多关键的配套原材料还需要进口，这样就会导致材料的性能和质量存在着不少的问题，同时还会受到技术和设备落后等条件的限制，这样就严重的影响到非金属材料研发的进行。

3、无机非金属材料发展的趋势

3.1低维化发展

无机非金属材料会向着低维化的方向发展，在低维化的发展上主要的表现在宏观和微观两个方面，在宏观上面低维化是从体材料向薄膜材料和纤维材料的发展，现代的信息功能器件一般如光电子和微电子等都是由集成化，在此期间主要所使用的就是薄膜材料。薄膜材料的特殊的作用主要的体现在结构材料也可以使用薄膜来改性，从而使结构材料的整体的性能增强。另外作为结构复合材料的主体的纤维同样的也起着重要的作用，比如：光通信过程中的光信号的调制、放大以及选模等一般都是通过纤维来完成的，使其最终形成了纤维光网和光路。从其微观上来讲，无机非金属材料的结构和织构上的尺寸都是非常小的，当前人们更加的关注的是纳米尺度上的材料，在无机非金属材料主要的是向着纳米材料的合成和组装等方向发展。

3.2复合化发展

无机非金属材料向着复合化的方向上发展是必然的发展趋势，其复合化方向发展的最终是以应用为目标的，当前无机非金属材料已经广泛的应用到钢筋混凝土以及钢玻璃等方面，其主要的是使用有机高分子和无机玻璃纤维所组成，此种结构材料为主的复合型材料比一般单一的结构材料更加的具有使用的价值，更加的符合当前时展的趋势。

3.3智能化发展

材料的智能化已经成为当前人们所关注的焦点，材料的智能化主要是指材料性能的多元化，能够接受到外部环境变化的信息，并且能够及时的进行反馈。智能化功能材料大部分为多片压电以及铁电陶瓷的复试结构，当前的主要的发展方向是建筑材料的智能化的发展，提高建筑材料的安全的使用性能。

3.4节能和降耗方向的发展

传统的无机非金属材料是一个环境污染严重以及相对的能耗比较高的发展领域。随着可持续发展战略的提出，在各个行业中的发展中要坚持可持续发展的理念，为此就要改变传统比较落后的经营的理念和生产方式。在未来无机非金属材料中的发展中，要进行科研研发的力度，探索出相对污染小并且能耗低的新型的合成工艺，从而使产品的性能得到提高，使无机非金属材料的生产结构更加的合理完整。

总结

无机非金属材料由于其良好的性能，以及被应用到生产生活中的各个领域中，其对于我国经济建设的发展起着非常重要的作用，其的发展带动了各个科学领域的创新，推动了科学技术的快速的发展。

参考文献

[1]舒凯征.国内无机非金属材料的应用与发展概述[J].科技资讯.2012，10（11）：67-72

[2]王大博，孙艳艳.浅谈我国无机非金属材料的应用与发展[J].黑龙江科技信息.2011，07（05）：34-42

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关键词：特色改革；地区文化；办学特色；专业实践体系构建

无机非金属材料工程专业是一门实践性与应用性很强的学科。在国内，一直以来无机非金属材料工程专业都存在雷同的培养模式，大多院校都开设《工厂设计》《材料专业实验》《热工基础与设备》《粉体工程》《无机材料科学基础》《无机材料测试技术》等专业基础课程和实践课程，无特色的专业教育模式导致学生的核心竞争力不强。

为了培养具有实践能力和创新精神的高级技术应用型人才，众多开设该专业的院校在培养计划中实践环节的体系构建、实践课程中实践内容及教学大纲的修改等方面提出了一些实践改革措施。哈尔滨理工大学提出从毕业设计和课程设计环节入手，推动深化专业平台课程体系的改革；重庆大学提出优化现有实验课程、构造能培养学生创新思维的设计型实验等改革方式；沈阳化工大学提出通过增设开放性实验和增加综合设计性实验创新性的方式进行实践环节教育的培养模式探索等。

一、结合地区文化和办学特色制订改革方针

事实上，无机非金属材料是一个庞大的材料体系，包括水泥、玻璃、陶瓷、纳米粉体等，有传统无机非金属材料和新型无机非金属材料之分。因此，在制订专业培养计划时若能根据各自的发展特点及侧重方向，在开设专业基础课程的同时注重专业课程和实践体系的特色建设，能够帮助培养出针对性更强的工程师人才。

景德镇陶瓷学院依托于“瓷都”的地区特色，是以“陶瓷”为办学特色的本科工科院校，其无机非金属材料工程专业相应制订了围绕“陶瓷材料”的培养模式，在传统专业课程之外，开设了如“陶瓷工艺学”“建筑陶瓷工艺学”“特种陶瓷工艺学”“工厂设计概论”等“陶瓷”相关特色课程。因此，专业实践体系的改革和创新应结合本校的教学特色，以此作为实践环节的改革创新立足点，充分发挥学院地区文化和专业特点，才能更好地实现培养“应用型”本科工程人才的目的。

二、以多媒体数据库为基础的实践体系特色改革

无机非金属材料工程专业主要是培养具备无机非金属材料工程学科的基本理论、基本知识和基本技能，能在无机非金属材料结构研究与分析、材料的制备、材料成型与加工等领域从事材料生产、工程设计、科学研究、技术开发和经营管理等方面工作的高级工程技术人才。

因此，在专业培养上，可以根据材料的制备与加工特点，收集材料成型加工和制备的生产工艺流程和仪器设备相关的多媒体数据，建立相关数据库。多媒体数据库的建立将丰富专业软件力量，同时将多媒体教学文件融入专业课程和实践环节教学中，课堂教学将更加丰富，实现以多媒体数据库为基础的实践体系特色改革。

以本校为例，根据“陶瓷”专业特色，针对建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用瓷、特种陶瓷行业，经多媒体后期处理，结合Flash相关技术，研制出一套静动态结合、囊括各类陶瓷生产工艺和陶瓷生产仪器设备的多媒体教学课件，并以此建立无机非金属材料工程专业的多媒体数据库，开展以多媒体数据库为基础的专业实践环节改革。实践主要从两方面入手，首先在专业课程的实践改革方面，可以将多媒体数据库融入专业基础课程中，如《建筑陶瓷工艺学》《陶瓷工艺学》《特种陶瓷工艺学》《工厂设计概论》的课程中，并调整和修订四门课程的教学大纲和课程计划，制订出更加适合应用实践型工程技术人才培养模式的专业教学课程新体系。

在专业实践课程改革方面，调整《认识实习》的相关实习内容，制订《认识实习》教学大纲。《认识实习》课程一般开设于专业课程之前，学生还未接触到专业课程的学习，常导致实习过程走马观花、印象不深、认识不够等问题。将多媒体数据库加入到《认识实习》的课程内容中，让学生进厂参观实习前，根据实习项目首先开展统一的多媒体认识实践过程，有效地提高了认识实习实践环节的教学效率。同时，可以增设《多媒体开放性实验》这门独特的专业实践课程作为专业选修课程。将多媒体数据库与陶瓷工厂模型结合，制订《多媒体开放性实验》教学大纲、授课计划和管理细则，供学生在课堂之外进一步深入学习和消化相关专业知识。也能帮助学生在涉及工厂设计，如《毕业设计》等实践环节中有效合理地开展相关工作，做到有物可依，有规可循。

三、以专业基础课程为基础的专业实践体系的构建

当前，大多数学校都面临实践性教学环境条件不足，与企业的产学合作教学不到位，工程教育培养的人才与工程实践脱节，不适应工业、工程一线的需要等问题。

学校设有专门的实习类别课程，如，认识实习和生产实习。认识实习常常开课较早，学生还未接触到任何专业课程之前就下到各个工厂进行感性认识，这种做法的利弊是可以让学生首先对本专业有个感性的认识，但却容易导致学生走马观花，且一般学生人数较多，往往造成学生实习的盲目性，一般都会造成认识不深的情况。生产实习也有相同的问题，常常开课较早，与专业理论知识脱钩，学生抓不住重点。

因此，就专业实践环节，应适当调整实践实习的开课时间，要配合相关专业课程的理论教学时间，同时应新增教学实习课程，教学实习在很多工科院校都有设立，该实习是专门为课堂教学服务的。

专业课程中尤其是与材料生产制备加工有紧密联系的课程，如，大多数院校都开设的《工厂设计概论》《热工基础与设备》等，应配备相应的教学实习内容。该教学实习类似于认识实习，但却内容与形式截然不同，学生通过分组在生产企业进行分散实习，在1～2个星期的时间内全部待在工厂，期间需完成所在车间的“工厂设计”、标出主要设备的位置和型号、分清各个工位及工作内容、了解所在车间的工艺流程及易出现的生产问题，让学生带着问题深入现场。这样既能将专业课程与实践完美地结合，同时又能让学生在教学实习中完成工厂设计相关内容，也为学校解决了毕业生毕业设计环节的相关问题。

四、工程型人才培养模式在专业实践环节的特色构建

随着高等教育大众化，传统单一“大锅饭”的教育方式显然不适应现代专业的建设和发展及多层次学生的培养需求。对于不同层次的学生应提出不同的培养方案，因材施教。

对于培养研究型人才可以沿用目前采用3+1的培养方式，对培养应用型的工程骨干人员来说，可推行2.5+1.5的培养方式改革，增加实践环节的教学周期至1.5学年。具体体现在对专业课程进行学时的修整和课程的整合，精简专业基础课和专业课程的教学内容，培养出更加符合学生个性化特点及发展要求的各层面社会人才。

在1.5的培养模式下增加实验室专业实践教学内容。实践可以根据地区特色，发挥所长。以本校为例，依靠“瓷都”的特色，构建系列以普通陶瓷为主即以“坯、釉”相关为主要实验项目，增加《釉料配方实训》《坯料配方实训》《烧成实训》《陶瓷装饰技能实训》等实践教学环节。通过聘用有经验的教师，根据现有市场上对“坯、釉”的要求有针对性地设计实验，让学生学得更有实用性，激发学生兴趣。同时开展专题实习，针对实验中存在的问题，选择一些突出问题，让学生通过现场分析研究、查资料，甚至通过简单的工艺实验，来提出解决这些问题的切实可行的方案，找到解决问题的关键，让实验做得更具目标性和设计性。

总之，在整个教育改革过程中要突出实践性，但一定要抓住“具备基本的理论基础知识”这条主线不放，不能过于“实践”，因此需要制定有针对性的培养计划和教学大纲。以教育学生、教育好学生，全面调动学生兴趣为本次教育改革的主导思想，以教育出既满足市场需求又具备一定的专业基础知识的学生为改革的最终目标。

参考文献：

[1]马雷，马伟民，张永明，等.无机材料专业实践教学的探索.中国现代教育装备，2011（21）：81-83.

[2]汤卉，董丽敏，吴泽.21世纪无机非金属材料专业实践教学探索.黑龙江高教研究，2004（4）：86-87.

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【关键词】质子导电性；无机非金属材料；发展；应用

科技的高速发展，使更多高性能的材料的发现和应用成为可能。无机非金属材料以其优良的耐腐蚀性等特点被应用在防腐工程特别是管道防腐之中，这种材料其实又称陶瓷材料，有传统陶瓷与精细陶瓷之分。无机非金属材料具有其他材料无法比拟的优点，在声、电、光、磁等方面都具有特殊的功能，其中质子导电性无机非金属材料十分具有研究价值。

1 质子导电性的无机非金属材料发展概述

关于质子导体的研究早在20世纪初就已经出现并寻找到了银离子导体，其中还具有现今为止常温下最高的导电率的导体。但是银离子导体在性能上很不稳定，价格又很高，很快就被后来出现的铜离子导体给取代。铜离子导体中存在着迄今为止具有最高导电率的固体电解质，因为其具有与银离子导体相似的性质，价格有比其低很多，故收到了人们普遍关注，之后又发现了其他的离子导体，质子导电体是在20世纪70年代被发现的[1]。最近几年全球都十分关注能源相关的研究领域，具有质子导电性的无机非金属材料在功能上又十分特别，所以对这一领域的研究一直未中断过。

到目前，已经被发现的质子导电性的无机化合物主要包括：水合物型、氢键型、β-Al2O3型、氢嵌入型、晶格缺陷型，下面对这几种类型简单加以介绍。

水合物型的导电体，它的构造之中含有一些结晶水，如果在通电的状态下，水分子之间就会通过质子传递来导电。这一类型的导体如果在室温的条件下，导电率会相当高，而如果温度在此基础上升高，其结构之中的结晶水很容易流失，导电率就会明显的下降。

氢键型的质子导体是通过氢键连接离子团或者分子，使其形成链状或者是骨架类的结构，同样可以在通电的条件下，利用质子传递导电。氢键在高温时容易遭到破坏，使其本来连接在一起的结构分解，导电率会相应的降低。

β-Al2O3类的质子导体可以分为三种类型，而当制备的方法不一样的时候，又可以分成两种不同的类型。这其中的各种类型都具有高低不同的导电率，出现这种不同是由于结构中的质子能量降低，形成低能扩散的途径[2]，所有的类型在温度升高时都会降低其导电的效率。

氢嵌入型的质子导体中H+体积很小，对于部分晶体晶格的间隙可以很轻易的嵌入其中，在通电的条件下，H+会在晶体间隙之中进行定向的移动，从而导电。氢嵌入类型的导电体导电是通过电子进行导电为主，其质子的导电性很低，所以应用的价值也不大。

晶格缺陷型的质子导体，比之前的几种具有质子的导电性质的无机化合物发现的要晚，那些含氢的导体在高温的状态下会降低其导电性或者导电性直接消失，所以不适合在高于300摄氏度的状态下应用。后来发现的氧化物烧结体在一定条件下呈现电子导电性，但是当处于高温状态下，会产生水蒸气或者氢气，这时其电子的导电性就会降低，而质子的导电性反而增加，温度如果达到一定的标准，就能够基本上完全显示质子的导电性[3]。由于这种材料可以在高温状态下导电，所以在应用价值方面很高，也在现实中得到相应的应用，并取得一定成就。

2 质子导电性无机非金属材料的应用

2.1 氢传感器

一些陶瓷以SrCeO3、CaZrO3、BaCeO3作为母体，它们是固体的电解质，其中一端的H2压力较大，是负极，而另外一端的H2压力则较小，就是正极，从而形成了氢浓差电池。可以用测试电池对这种氢传感器进行检验，这样的电池性能稳定，又是固体的电解质，所以使用起来特别方便。

2.2 含有氢化合物的传感器

这种测试电池可以测试氢的含量，特别是可以在高温状态下测试空气中的氢化物，比如空气中的碳氢化合物或者水蒸汽等等。可以通过电动势的计算得出空气中水蒸气的含量，也可以在工业中加以应用，比如在工业烧结的过程中，为了提高熔融金属的品质，去除其中的氢，就可以应用这种传感器测定其中的氢含量。

2.3 燃料电池的应用

燃料电池多采用氧离子导体作为其电解质，现在的燃料电池也会采用质子导体作为固体电解质，后者相比前者而言，在使用上要方便许多。因为质子导体作为电解质的这类燃料电池，它的燃料电极之上根本没有水产生，所以燃料不需要进行循环[4]。而且，如果从热处理的角度来进行考虑，燃料电池中具有碳氢化合物的，如果产生氢气就会当作燃料被消耗，剩下的物质可以产生其他有用的产品。

2.4 可以应用在蒸汽电解产生氢气中

用质子导电性的无机非金属材料方法，可以获取极高纯度的氢气，那是由于这样的电池之中，质子是唯一可以由正极移动到负极去的导电体。

2.5 氢分离与氢泵

可以利用质子导电性的无机非金属材料制作出氢泵，只需要进行一步操作，就可以在高温的状态下将气体的混合物之中的氢气分离出来，而且分离的速度和效率很方便控制。

2.6 应用于蒸汽泵中

常温常态下的水蒸气可以通过在阳极进行放电从而产生质子，这些质子可以移动到阴极那里去，并且在阴极发生反应，通过空气中的氧气生成水或者是氢气等等。可以利用这种蒸汽泵去调节和控制高温封闭环境的湿度，也有人在高放射条件下的同位素浓缩中进行这一方法的应用研究。

2.7 氢化或者脱氢中的应用

用具有质子导电性的无机非金属材料作为固体电解质，与其他化学反应比较，在进行氢化和脱氢时，优势很明显。被进行氢化或者是脱氢反应的化合物，与生成产生的氢气是相互分离的，可以用电流对反应的速率进行有效的控制，电极电势不但可以控制氢的化学性，还可以控制催化性以及选择性。

3 总结

具有质子导电性的无机非金属材料在应用中与其他非质子的材料相比，都具有一定的优势。随着人们对其关注程度的加深，这种材料在今后的前景将更加广阔，相关研究会更全面系统，应用也会更广泛。

【参考文献】

[1]张义顺，李小雷.传统无机材料的现状及新材料的发展趋势[J].焦作工学院学报（自然科学版），2000（6）：471-474.

[2]孟凡桂.材料化学专业无机非金属材料课程教学的实践与探索[J].广州化工，2010（2）：205-207.

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关键词：开放式实验；实践教学；产学研

新的高等教育理论认为，培养、训练具有解决科学问题能力和综合实践能力的人才要比培养单纯接受知识的学生重要得多。把学生培养成为具有创新能力的高素质人才，以适应我国社会主义现代化建设的需要，是当代高等教育的目标。

高校实验室作为高等教育的一个重要组成部分，对于培养学生实践能力和创新精神、提高学生综合素质具有特殊作用。随着实践教学改革的深化，开放式实验教学模式近几年越来越受到人们的重视。开放式实验教学模式改变了传统实验教学局限于验证原理、单纯掌握操作技术以及依附于理论课的情况，充实和改革了实验教学的内容。开放式实验教学模式在培养学生的科学思维、创新意识和提高学生的综合能力方面是传统实验教学模式所无法替代的。实验教学的改革的主要目的就是要拓展学生的知识面，培养学生分析问题和解决问题的能力、联想和创新的能力，从而提升学生的综合素质。

2004年我们承担了河北理工大学教改重点资助项目:“开放式实验教学的方法和管理对策研究”，对无机非金属材料实验室的开放式实验教学进行了研究和探索。摸索出“基础实验与综合型实验、综合设计型实验相结合，规定实验与自选实验相结合，鼓励学生自己设计实验，在实验室实验与在实验基地实验相结合；学院教师当导师与吸纳社会高级工程技术人员当副导师相结合”的实践教学模式。基本形成了“科学构建与理论教学体系既密切相关又相互独立、内容循序渐进、层次分明、特点突出、开放式”的实验、实践教学体系。以实验室为主，实验基地为辅，“产学研”相结合，共同进行了开放式实验、实践教学活动。

一 紧密结合理论教学体系，独立设置实验、实践课程

根据无机非金属材料学科课程设置，按水泥、陶瓷、耐火材料三个方向独立设置了《无机材料物化性能实验》、《水泥专业实验》、《陶瓷专业实验》、《耐火材料专业实验》实验课程以及《无机非金属材料专业认识实习》、《无机非金属材料专业生产实习》、《无机非金属材料专业毕业实习》实践教学课程。

二 内容循序渐进、层次分明

根据学生各个学习阶段培养的要求，按如图1所示的顺序进行实验、实践教学活动。

三 实验、实践教学特点

“产学研”结合共同开展实验、实践教学活动，使实验项目、课题来源广泛，结合实际且充分利用学校和社会资源。如图2所示。

四 进行实验室的开放

实验室实行全方位、全天候的对内、对外开放。

从2004年5月份开始，实验室的各个测试室和仪器设备等实验条件对学院内研究生、教师实行了全天候的开放。给研究生导师、研究生配备了工作室和计算机以及相关实验室的房间钥匙，研究生导师、研究生在任何时间都可以在实验室进行课题研究。在本科生各个实验教学阶段的周期内，对他们实行全天候开放。社会相关院校、科研单位、企业的科研人员随时可以利用实验室的资源，开展科学研究、性能测试。随时为社会开展技术咨询、技术服务、项目合作、成果推广等服务。

五 进行实验教学软件建设

首先组织编写了《无机非金属材料实验教程》，并由冶金工业出版社出版。教程包含了从基础实验到现代测试实验、综合性实验、设计性实验的内容，为本科生选做实验课题提供了内容，为实验教师编制实验指导书和实验讲义提供了参考，为研究生开展课题研究提供了帮助。

制定和修订了20余项实验室的管理制度，保证了开放式实验教学的进行。 重新修订了实验教学大纲。《无机材料物化性能实验》、《陶瓷专业实验》、《耐火材料专业实验》、《水泥专业实验》四门实验课程的21项实验项目，从原来的验证式实验，修订为综合性实验。使综合实验占实验课程和实验项目的100%。促进了实验教学水平的提高。

六 进行实验、实践教学基地建设

唐山市无机非金属材料重点实验室由河北理工大学、唐山陶瓷股份有限公司、河北省冀东水泥集团有限责任公司共同组建，构建了一个适合于唐山市无机非金属材料行业发展的科技平台、建立一个能够充分发挥院校与企业优势，调动各方面科研积极性的机制；对促进唐山市无机非金属材料行业脱困和产业发展，加快唐山市无机非金属材料高新技术研究与应用，将起到重要的作用。同时在唐山市重点实验室的建设中，教师争取到唐山市科研项目10余项，获得20余万元的经费资助。教师科研项目的增加，提高了本科生、研究生毕业课题研究的质量。 在唐山时创耐火材料有限公司、唐山隆达骨质瓷公司等8个单位建立了实验教学基地。

重点实验室的建设和实验教学基地建设，实现了实验仪器设备、实验场所等基础条件的共享，创造了系列的实验基础条件，满足了本科生研究生的实验、实践教学的需要。

七 进行实验、实践教学所需基础设施、设备建设

重点实验室的建设和实验教学基地建设，实现了实验仪器设备、实验场所等基础条件的共享。同时04-06年增加了近百万元的高温电炉等仪器设备和实验经费投入，为实验教学创造了基础条件。

目前，包括重点实验室在内的4000平方米实验面积，500多台套的仪器设备，包括449C综合热分析仪、9510压汞法孔结构测定仪、C80微量热仪、L230激光粒度分析仪、热膨胀仪等大型、精密仪器，实现了从物料破碎、粉磨、混合、成型、高温煅烧、物相分析、显微结构分析、化学分析、孔结构分析、热分析、粒度测定、制品的各种物理性能检验等实验，创造了系列的实验基础条件，满足了本科生研究生的实验、实践教学的需要。

八 开放式实验、实践教学结硕果

由于软硬件的建设，使科研课题来源广泛、更接近科学研究前沿，更适合于应用科学研究，更接近于生产实际，提高了科研立项的数量和质量。学生的实验课题直接来源于导师的科研项目和企业生产实际课题。这样，使研究工作进展顺利，研究成果可直接在工业企业进行转化。

不完全统计，在2004年至2006年5月期间，学生参与的科研工作取得了显著的效果。共获奖4项、鉴定14项、60余篇，其中被SCI、EI收录22篇、出版著作2部、获国家实用新型专利1项，受理1项。

多数科研课题来源于企业，科研成果转化顺利。两年来，共有10余项科研成果直接在唐山陶瓷股份公司、冀东水泥集团有限责任公司、惠达陶瓷集团、隆达骨质瓷公司等单位进行了转化，为企业取得社会经济效益上亿元。

学生广泛参与研究工作，为科研立项奠定了前期研究基础，使科研立项取得了自主争取国家自然科学基金项目的历史性突破。其中，“高抗热震氧化锆-钛酸铝复相材料的结构性能设计”、“具碱性催化功能的Al-Si-O-N介孔材料制备和表征”2项获国家自然科学基金项目资助。“金属-氮化物结合滑板抗损失机理研究”、“长余辉玻璃的制备和长余辉机理的研究” 2项获省自然科学基金项目资助。“纳米材料的制备及应用关键技术研究”等10余项获省市级科研项目资助。反过来，科研项目数量和质量的提高，为开放式实验教学奠定了坚实基础。

进行开放式实验、实践教学提高了学生的素质。提高了学生参与科研、创新活动的主动性积极性，使学生学到专业的前沿知识。通过参与科研项目，学生查阅大量的科技资料，通过学习、归纳整理，可系统地掌握相关科技前沿知识，为今后工作奠定比较丰富的科技知识基础。学生进一步掌握了科研方法，掌握所需仪器设备的操作，提高了学生动手能力。

通过近几年的开放式实验教学实践，我们觉得提高的是教学质量，受益的是广大学生。实验教学改革任重道远，我们将不断探讨新的实验内容、实验方法和实验手段，不断地完善和改进实验教学模式和体系。

参考文献：

［1］ 余曼丽开放式实验教学管理模式的探讨［J］中国水运，2007，5(7):246～248

［2］ 张婕浅谈实验室开放的保障机制［J］中国现代教育装备，2007（5）：75～76

［3］ 李双，施帮利，陈古波有效推进开放式实验教学浅析［J］重庆工学院学报，2006，20(8):182～184

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关键词：无机非金属材料；建筑节能；应用

Abstract: in modern energy structure found in research and analysis, building energy consumption in energy consumption plays an important proportion. In order to carry out the sustainable development strategy in China and promote our country's energy application structure adjustment, the modern building material in the engineering design of energy-saving technology application increasing. This paper mainly on our modern building energy conservation project in the application of inorganic non-metallic materials are also discussed.

Keywords: inorganic non-metallic materials; Building energy efficiency; application

中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：

0.序言

随着我国城市建设的快速发展、房屋建筑的增加、建筑热舒适性要求的提高等原因,使得我国的建筑耗能也逐年加大,每年房屋建筑总能耗占全国总能耗的45%,如果继续传统的建筑设计方式,会造成较大的建筑材料消耗。因此,我们应该广泛选用建筑节能材料，而在这些材料中无机非金属材料又具有很强的节能优势。无机非金属材料包括除金属材料、高分子材料以外的几乎所有材料，这些材料主要由一般陶瓷玻璃、耐火材料、水泥以及特种陶瓷等新型无机工程材料。一般无机非金属材料具有耐高温、高硬度和抗腐蚀等优良工程性能，其主要缺点是抗拉强度低、韧性差。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。

1无机非金属材料在建筑工程中的应用优点

传统的无机非金属材料材料品种繁多，主要是指大宗无机建筑材料，包括水泥、玻璃、陶瓷与建筑（墙体）材料等。其产量占无机非金属材料的绝大多数。建筑材料与人们的生活质量息息相关。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。在建筑工程中，把用于控制室内热量外流的材料称为保温隔热材料，把防止室内热量外流的材料称为隔热材料。绝热材料的优劣主要由材料的传导性能的高低决定。材料的传导性能越差，其绝热性能就好，反之则越差。

在现代社会中已形成了三大类绝热材料：有机绝热材料，无机绝热材料，金属。而有机绝热材料相对无机绝热材料来说受到很多限制，与其它构件的结合性差，耐腐蚀性弱，合成浪费能源，不稳定;而且有机性材料的副产物太多，大多对人体又有害，使用中承载力不强，防火性能差，易老化，耐候性也很差等原因受到许多限制。金属类绝热材料的使用相对来说也没有无机非金属材料广，因为金属材料与无机材料相比来源也要窄得多，与其它材料的结合也没有无机非金属材料好，耐腐蚀性也不强，在雷电多发区受到苛刻的技术要求和设计要求。因此，与上述两种材料相比优势化较大的就是无机非金属材料，这类材料基本都有上述两种材料的优点外还有：材料来源广，生产工艺简单，耐热性强，防火性强，承载力强，而且耐火性也十分好。故无机非金属材料在现代建筑工程中的运用前景也就强于其他两种材料。在建筑保温隔热运用中，因其多用于建筑维护结构及其外表面，既能使建筑的保温性能和隔热性能都得到保证。又能对建筑起到保护作用，使建筑物避免直接暴露于大气环境中;使其免受大气环境中的各种腐蚀和破坏作用。

现有的其他保温隔热材料中有岩棉、人造轻质硅酸盐、非连续的絮状纤维材料，质地松软，化学稳定性好，耐酸碱，弹性好。

膨胀蛭石，有金云母，黑云母变质而成，是一种复杂的铁，镁含水硅酸盐类矿物；是性能良好的建筑绝热材料。

硅藻土，由硅藻的硅质的细胞壁的一种生物化学沉积岩组成。质地松软，多孔而轻，易研磨成粉末，具有吸水性，不溶于酸，碱。是建筑工程中常用的轻质、绝热和隔声材料。

木纤维，也称为工程纤维，是一种天然纤维，成化学惰性，无生理毒性，在建筑保温隔热工程以及在内外墙腻子防水涂料和复层涂料中运用，能起到防裂、触变、憎稠等多种作用。因此对各种粘贴式保温隔热有着重要作用。

泡沫玻璃是石英砂矿粉或碎玻璃为基料，加入发泡剂、促进剂等添加剂，经超细粉碎和均匀混合形成配合料，经融化、发泡、退火而形成的内部充满封闭式气泡的材料。属于无机玻璃之和封闭气孔构成的多孔泡沫类材料。它的密度低、导热系数小、不透湿、吸水率小、不燃烧、不霉变、机械性能高、加工方便、耐化学腐蚀、本身无毒、性能稳定。既是保温材料又是隔热材料，能适应极冷到较高温度范围等特性，同时耐久性好、质硬、表面强度高、可切割成型，施工方便，可成彩色材料;因此还具有独特的装饰功能。但是气泡的大小、匀称度等都会影响其特有的功能。出现凹格、开裂、表面不平等。介于其优点多，在无机非金属材料中是很有发展潜能的。

2 无机非金属材料的分类

2.1半导体材料

半导体是指室温电阻值处于导体(电阻值约10～4Ωm)和绝缘体(≥1010Ωm之间的材料，它已成为当前无线电电子技术、计算机技术和新能源利用技术等高新技术中不可缺少的重要材料。目前大多数半导体材料还是无机半导体材料，它的大致分类为元素半导体、掺杂半导体、化合物半导体、缺陷半导体。

2.2 高技术晶体材料BGO

BGO是Bi2O3-GeO2系化合物锗酸铋的总称，目前往往特指其中的Bi4Ge3O12。这是一种闪铄晶体，无色透明：当一定能量的电子、γ射线或重带电粒子进入时，它能发出蓝绿色的荧光，记录荧光的强度和位置，就能计算出入射电子等粒子的能量和位置。

篇(7)

关键词：材料 发展 金属材料 无机非金属材料 高分子材料

人类社会的发展历程,是以材料为主要标志的。历史上,材料被视为人类社会进化的里程碑。对材料的认识和利用的能力,决定着社会的形态和人类生活的质量。历史学家也把材料及其器具作为划分时代的标志:如石器时代、青铜器时代、铁器时代、高分子材料时代……

100万年以前,原始人以石头作为工具,称旧石器时代。1万年以前,人类对石器进行加工,使之成为器皿和精致的工具,从而进入新石器时代。现在考古发掘证明我国在八千多年前已经制成实用的陶器,在六千多年前已经冶炼出黄铜,在四千多年前已有简单的青铜工具,在三千多年前已用陨铁制造兵器。我们的祖先在二千五百多年前的春秋时期已会冶炼生铁,比欧洲要早一千八百多年以上。18世纪,钢铁工业的发展,成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶,现代平炉和转炉炼钢技术的出现,使人类真正进入了钢铁时代。与此同时,铜、铅、锌也大量得到应用,铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶,金属材料在材料工业中一直占有主导地位。20世纪中叶以后,科学技术迅猛发展,作为发明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的变化。首先是人工合成高分子材料问世,并得到广泛应用仅半个世纪时间,高分子材料已与有上千年历史的金属材料并驾齐驱,并在年产量的体积上已超过了钢,成为国民经济、国防尖端科学和高科技领域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的发展。陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代,合成化工原料和特殊制备工艺的发展,使陶瓷材料产生了一个飞跃,出现了从传统陶瓷向先进陶瓷的转变,许多新型功能陶瓷形成了产业,满足了电力、电子技术和航天技术的发展和需要。

现在人们也按化学成分的不同将材料划分为金属材料,无机非金属材料和有机高分子材料三大类以及他们的复合材料。

金属材料科学主要是研究金属材料的成分组织、结构、缺陷与性能之间内在联系的一门学科。金属材料科学与工程的工作者还要研究各种金属冶炼和合金化的反应过程和相的关系,金属材料的制备方法和形成机理,结晶过程以及材料在制造及使用过程中的变化和损毁机理。对其按化学成份进行分类可以分为钢铁、有色金属以及复合金属材料。按用途分类包括结构材料和功能材料。

金属基复合材料(mmc)因其良好的性能而得到了人们广泛的关注。它是一类以金属或合金为基体,以金属或非金属线、丝、纤维、晶须或颗粒状组分为增强相的非均质混合物,其共同点是具有连续的金属基体。目前,特别是航空航天部门推进系统使用的材料,其性能已经达到了极限。因此,研制工作温度更高、比刚度和比强度大幅度增加的金属基复合材料,已经成为发展高性能结构材料的一个重要方向。1990年美国在航天推进系统中形成了3250万美元的高级复合材料(主要为mmc)市场,年平均增长率16%,远高于高性能合金的年增长率1.6%。

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。无机非金属材料已从传统的水泥、玻璃、陶瓷发展到了新型的先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维、半导体材料以及光学材料。由于新型无机非金属材料除具有传统无机非金属材料的优点外,还有某些特征如:强度高、具有电学、光学特性和生物功能等,因此它们已成为现代新技术、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。

高分子材料为有机合成材料,亦称聚合物。自20世纪20年代德国著名科学家斯托丁格开创这一学科以来,高分子科学和技术的发展极为迅猛,如今已形成非常庞大的高分子工业。它具有较高的强度,良好的塑性,较强的耐腐蚀性能,很好的绝缘性能,以及重量轻等优良性能,在是工程上的发展最快的一类新型结构材料。高分子材料按其分子链排列有序与否,可分为结晶聚合物和无定型聚合物两类。结晶聚合物的强度较高,结晶度决定于分子链排列的有序程度。工程上通常根据机械性能和使用状态将其分为三大类:塑料、橡胶以及合成纤维。其中,我国的合成纤维、合成树脂和合成橡胶已分别居世界产能的第一、二和三位。

参考文献:

[1]谢盛辉.《材料科学发展史》课程构想及教学纲要. 2006,26,(5).

[2]许顺生.金属材料科学概述.中国科学院上海冶金研究所.