无机非金属材料的应用与发展研究

潘义洋

（中铁物资集团东北有限公司，辽宁 沈阳 110000）

1 无机非金属材料的概况

无机非金属材料的种类很多，根据材料的定义，除了金属材料和有机聚合物材料外，还可以加入无机材料中，比如，氧化物、碳化物、硅酸盐等。在18世纪，由于非金属材料的大量使用和发展，导致了工业的迅速发展。20世纪以来，随着计算机、航空航天等诸多新技术的出现，材料学的特性得到了极大的提高，并得到了更广泛的应用。随着科研工作者的进一步深入，新型无机非金属的产业化生产需求也在迅速增长，从而实现了多领域、多产品的综合利用，突破了传统的工艺局限，促进了生产和科研的现代化发展。

2 无机非金属材料特性研究

（1）无机非金属物质具有相对较好的物理化学性能，对酸、碱的敏感性不高，能确保其在长期的应用中起到良好的作用。无机非金属材料硬度大，导电性能好，具有光学特性、水泥凝固特性，耐高温、耐腐蚀等特点。无机非金属是一种非金属的物质，它无法与有机聚合物物质相媲美。目前，无机非金属的应用非常的广泛，普通的无机非金属都具有耐高温、耐腐蚀、高硬度等优点。

（2）与金属材料一样，非无机材料也是较为完善和综合的物质体系。从结构上来判断，无机非金属化合物具有较强的离子键和混合性。离子键是由阴、阳两种不同的离子结合而成，最后结晶。这种离子的结晶，其结合能力极强，且有较高的溶解度和较高的韧性，在它们相互运动时，极易发生失衡。该产品硬度大，耐高温，耐腐蚀，同时还能传导和透光性。目前我国的各类物质类型、名称较为繁多，功能各异，尚未建立完整而又系统化的分类体系。

（3）特种非金属材料具有不同的特性，例如，耐热、抗氧化、磁性、绝缘、导光等。根据材料的性质和性质，根据材料的性质和类型，对光学敏感材料的光电特性、热敏感材料的热效应等，可以合成多种材料。无机纤维、陶瓷、金属等，已经取代了无机非金属，给人类的生活提供了巨大的便利，尤其是随着工业的发展、科技的进步，已经越来越重要。

3 无机非金属材料的类别

（1）半导体材料。由于其物理化学性质的特殊性，在电子工业中有着非常重要的用途，其导电率会随着环境的温度而呈反比，因此它具有与金属材料完全不同的性质，因而具有很高的研究和使用前景。在半导体器件中，单个单元的外层的电子是完全充填的，例如，Si、Ge、Se等都是半导电的。有些化合物物质还具备类似闪锌矿、酞菁等的半导体特性。半导体是一种非常普遍的物质，并且因为它的制造费用低廉，所以它的推广使用是非常重要的。在对其进行工艺加工时，可以将其制成单片、薄膜材料等，其纯度非常高，可以用作优良的基质材料，从而保证其在电子产品的应用中具有最大的尺寸。它的适用范围很广，在通信、航空等领域有着很好的应用前景。在此基础上，纳米级的半导体器件能够更好地推动大规模集流技术的发展，提高芯片内部的集成性，并充分发挥其独特的性能，从而实现通信技术的发展。

（2）晶体材料BGO。晶粒的种类主要有金刚石、硅板等，这些都是用在电子电路设计、机械工程设备等领域，而陶瓷、玻璃等都是多晶化合物，用途非常广泛，涉及日用、建筑、冶金、工业等多个领域，是一种与人类生活密切相关的无机非金属物质。在晶体材料中，颗粒之间的排列和分布，使得这种物质的物理性质变得更加的稳固，并且可以在实验室内进行培养，从而促进了材料科学的发展。由于各种晶体材料的导电性能和光学性能都有很大的差别，因此可以为特定的用途提供多种选择。BGO是一种特殊的晶态物质，它的晶格与X射线中的能量颗粒产生了撞击，使其产生了晶体的荧光。BGO在探头上装载BGO可以更好地探测周围光线，结合光电转换、电路处理等技术，扩展到很多领域。按BGO的成分不同，BGO可以分为氧化物和卤化物等，具有很好的医疗、物理和工业用途。

（3）硅酸盐材料。玻璃、微晶玻璃、陶瓷等都是由玻璃制成的，这些物质具有很高的强度，因此，在建筑业中有着广阔的使用前景。硅和氧原子的位置比较稳定，与身体的四边形位置相匹配，其他的元素可以通过不同的方法来生成硅酸盐。在硅材料中，由于具有较高的黏附性，因此具有较高的耐压性和耐腐蚀性，并且经过微结晶后，具有较好的光导率和透射性，可以逐渐取代常规材料。采用硅酸盐材料代替常规的混凝土，可以提高混凝土的隔热性能。作为一种新的硅材料，它具有更加优异的耐磨特性，能够达到良好的抗酸碱侵蚀和抗高温的环境，是一种很好的工业使用原料。

（4）特殊水泥。水泥作为一种传统材料，在我国建筑行业具有很大作用。特种水泥在原制作流程中掺入了特殊材料和纤维材料，使水泥更加紧密，具有更强的抗压能力，使用特种水泥可以有效延长建筑行业的工程寿命。无机非金属材料的使用为各种大型施工提供了新的技术和原料。

水泥在核电方面也有所应用，为了实现长期运营目的，该工程建设对建筑材料的要求较高，水泥必须能隔绝高温，且具有良好的应用效果。另外，特种水泥还包括海工水泥、油井水泥等，这些材料都被广泛应用于工程建设领域。

（5）其他新的物质。随着无机非金属材料的广泛使用和发展，也出现了许多新的材料，它们给人们的生活和生产生活造成了巨大的变化。例如，某些特定的光敏物质可以被用作制造光电显示器的原材料，而高纯度的硅片则可以被应用到制造新的电子器件中。随着无机非金属材料的发展，新的化学性质和有机物的性能也发生了很大的变化。这种高硬度的材质，在很多的机械制品里面都有着非常的用途，它的抗磨性非常好，而且在长期的机械运动后，它的外表还保持着光洁，是一种非常关键的结构制品，可以取代传统的机械制造设备。复合氧化物陶瓷的熔点很高，在高温下仍能保持其良好的特性，其弯曲强度达到了数千兆帕，被广泛用于机械加工刀具、轴承等行业，以及用于冶炼、蒸馏的坩锅等产品。在开发新的无机非金属材料时，对氧、硅、碳等化合物进行了较深的探索，并获得了较好的应用效果。

4 无机非金属材料的优越性

无机非金属是新型建材的主要原料，它的种类繁多，可以满足各种工业的需要。由于其具有高强度、光电效应、晶体特性等特性，因此能够很好地保存和发展无机非金属材料的特殊性。

高质量的陶瓷是一种特殊的无机非金属材料，它的抗高温能力比一般的材料要好很多，用它来做引擎的部件可以有效地解决长期使用带来的热量问题，也不用再通过水循环来冷却它，提高了设备的热传导能力，使系统的结构更加简单、更加可靠，便于大规模地生产。

光导纤维是当前通信技术中最常用的一种传输媒介，它能够充分利用这种特性来降低在传送时所带来的损失。其主要成分为二氧化硅，经过一种非常独特的拉丝技术，可以将它变成一种极细的薄膜，然后，再将其缠绕在一起，形成一条类似电缆的纤维。它的光学导电特性是其他金属材料和有机材料无法相比的，这里它在现代工业和生活中的一个主要用途。

5 无机非金属材料的用途

5.1 军事防御领域的应用

在军事领域应用的非无机材料，包括人造晶体、石英玻璃、陶瓷等。在激光等军用兵器的研制中，通常都会使用人造晶体。在卫星和飞行器的制造中，石英是最常见的一种，它们的主要部件都是由水晶制成的。由于其高强度、低腐蚀性、高强度、低重量等性能，因此广泛应用于航天领域，例如，用于卫星的遥控、引擎等。此外，陶瓷的坚硬程度和防御力都很高，所以在飞机上、弹衣、车辆上都十分常用，它的作用是为了保护乘客和车辆的安全。

5.2 将无机非金属材料用于建造

目前，国内的建筑业发展很快，很多地方都会使用到很多的建材，比如，建筑和桥梁。通常情况下，这些都是采用自然和人造的高级材质。这些天然的材质一般都是非常坚固的，一般都会被用于建筑的主要部分，达到一定的规范和要求。而且在房屋中的防火效果也很好，如果在发生火灾的时候，可以防止火势蔓延，将造成的破坏降到最低。其次，采用的是无机非金属材质，它能够保证建筑的结构达到国家有关规范，从而提高结构的安全性。无机非金属的保温性能也很好，比如，岩棉这种人造的非金属材料，可以起到很好的保护作用。

5.3 将无机非金属材料用于隔热

无机非金属材料广泛应用于建筑行业，其应用范围非常广泛，而且在外墙和外墙的隔热和保护上，都采用了无机非金属材料，可以最大限度地提高建筑的隔热性能，提高建筑的整体性能。

采用岩棉、泡沫玻璃、硅藻土等无机非金属物质进行隔热。在实际应用中，根据具体的环境，选用的材质也是不一样的。石棉是一种由硅酸盐组成的絮状物，这种絮状物的主要成分是一种非常稳定的化学药品，而且质地柔软，抗酸碱度高，在建筑的周围形成一道护墙，既可以起到隔热的效果，又可以防止建筑被其他物体所破坏。作为一种相对封闭型的泡沫塑料，其优势就在于其不会发霉，导热性能好，耐腐蚀性能好，用途广，而且可以作为一种装饰品，所以在建筑业中应用非常的广泛。硅藻土是一种生物化学沉积物，由硅组成，这种材料可以吸收水分，不溶解于酸性和碱性，可以用作建筑材料，还可以起到很好的隔热作用，可以提高建筑的质量。

5.4 将无机非金属材料用于信息技术领域

在信息技术领域中应用的无机非金属材料，其主要体现在两个方面。首先，在资讯科技的某些必需的硬件设施上，必须使用半导体。其次，随着信息技术的普及，对通信技术的需求也在逐渐的提高，以前的技术无法完全适应人类的需求，随着科技的发展，光纤技术应运而生，光纤是一个非常重要的应用领域。

6 无机非金属材料发展趋势

6.1 精细化

无机非金属的研究一直在朝着膜、光纤等方向发展，比如，某些微电子学和结构学的应用，这些膜在微电子学上有很好的应用前景，而在通信领域中，光纤也可以适当地调整和扩展。

6.2 综合性发展

随着我国的非金属材料的发展，无机非金属材料、有机高分子材料和金属材料的综合应用越来越广泛，在许多方面都取得了巨大的应用，比如，钢筋混凝土、玻璃钢等材料，这些材料的性能各不相同，可以完全适应人类的需求。

6.3 节能化

目前可供选用的无机非金属材质种类繁多，但由于其工艺限制，在生产过程中存在着对环保、能耗高等问题。在科技进步的同时，非无机材料的制造技术也在不断进步，使用的过程中也出现了一些节约能源的现象。从目前的发展情况看，目前还无法完全解决上述问题。

6.4 智能化

无机非金属材料正逐渐走向智能低。目前，国内在新的材料领域有了长足的进步，制造出了多个金属薄板和金属薄板，这种高科技的应用越来越广泛，对工业的发展起到了巨大的推动作用。比如，在建筑业中应用智能化技术，可以极大地推动建筑业的安全与稳健发展。

7 结语

总之，目前国内的工业生产逐步呈现出大规模、科学化的发展态势，能够全面提高质量、减少资源消耗、实现智能化，是当前各大公司的发展重点。今后，无机非金属材料将在复合性、智能化、节能性、低维化等多个领域中充分地利用，从而使其应用范围更广泛。在科技不断进步的今天，在科技物质的发展中，通过对各类高精度仪器的试验与研发，将会使其不断地向着既定的发展方向迈进。