新型无机材料的创新与发展VIP免费

新型无机材料的创新与发展HYC—BUCT摘要：本文介绍了新型无机材料的分类、特点、应用等基本情况，着重强调了近年来的创新和发展及其巨大的应用价值和发展潜力。关键词：新型无机材料发展创新1前言材料作为当代文明的三大支柱之一，在世界的发展进步中起到了极大的支撑的作用，而作为重要分支的无机材料，无疑扮演者及其重大的角色。无机材料是由多种元素以适当的组合形成的无机化合物构成。无机材料一般可以分为传统的和新型的无机材料两大类。传统的无机材料是指以二氧化硅及其硅酸盐化合物为主要成分制备的材料，因此又称硅酸盐材料。新型无机材料是指新近发展起来和正在发展中的具有优异性能和特殊功能的材料，其多用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各种非金属化合物经特殊的先进工艺制成。新型无机材料为高技术密集型材料，具有以下显著特点[1]：1)新型无机材料以经典和现代科学理论为基础。2)综合运用现代先进的科学技术，多学科交叉，知识密集，与现代社会密切相关，具有特定的功能、结构，突破关键技术，能够充分实现材料的价值。3)品种较多，生产规模一般较小，更新换代快，技术保密性强，发展迅速，具有一定的针对性。4)高投入、耗时长、高风险、高技术、高性能、高产值、高效益。2新型无机材料的创新和发展新型无机材料可以根据各方面的因素，采用混合分类法，以应用为主线，分为新型陶瓷材料、纳米材料、新能源材料、半导体材料以及其他等几个领域。这几个领域在诸多情况下是相互交叉、彼此关联的。2.1新型陶瓷材料传统陶瓷主要采用天然的岩石、矿物、粘土等材料做原料。而新型陶瓷则采用人工合成的高纯度无机化合物或者精制的高纯天然无机物为原料，在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理而制成具有微细结晶组织的无机材料。它具有一系列优越的物理、化学和生物性能，其应用范围是传统陶瓷远远不能相比的，这类陶瓷又称为特种陶瓷或精细陶瓷。新型陶瓷材料主要有电解质陶瓷、压电陶瓷、敏感陶瓷、铁电陶瓷、超导和磁性陶瓷、纳米陶瓷等种类，在国防、航空航天、能源、电子、机械、汽车、生物医药等领域有着重要的应用。以航空航天为例，随着航空航天技术的不断发展，对耐高温材料提出了越来越高的要求，传统材料已经无法满足这种需求。当前，对高温结构陶瓷的研究主要集中于SiC、Si3N4、Al2O3和ZrO2等，其中尤以Si3N4高温结构材料最为引人注目[2]。它们具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀、质量轻等优异的综合特性。近年来，Ti3AlC2这种新近发展起来的新型陶瓷材料也逐渐引起了人们的注意[3]。它兼具金属和陶瓷的优良性能，耐氧化、抗热震、高弹性模量、高断裂韧性，更为重要的是在高温下具有良好的塑性并能保持比目前最好的硬质合金还要高的强度，易加工、质量轻并且有良好的自润滑性能，在除了航空航天上的巨大应用价值之外，还在新一代电刷和电极材料等领域有着很好的前景。目前，新型陶瓷材料的主要发展和创新方向有：陶瓷膜材料、陶瓷基复合材料、金属陶瓷、陶瓷涂层、纳米陶瓷、梯度陶瓷材料、仿生层状复合陶瓷材料等。相信，随着新型陶瓷材料的不断发展，其必将在推动社会发展、科技进步上起到更大的作用。2.2纳米材料纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料能够体现出小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道等纳米效应，使得纳米材料的性能优越于粗晶粒组成的传统材料，拥有一些特殊的性质，并在催化、生物医药、机械、电子、能源等诸多方面有着重要的应用。作为21世纪的重要学科，无机纳米材料的研究开发和应用必将对其他学科、产业、社会产生重大的影响。纳米材料的小孔径效应和表面效应与化学电源中的活性材料非常相关，作为电极的活性材料纳米化后，表面增大，电流密度会降低，极化减小，导致电容量增大，从而具有更良好的电化学活性。特别是最富特征的一维纳米材料纳米碳管在作为新型贮锂材料、电化学贮能材料和高性能复合材料等方面的研究己取得了重大突破，因而开辟了全新的科学研究领域[4]。纳米微粒作催化剂可以控制反应时间、提高反应效率及反应速度、决定反应路...