無機(jī)非金屬材料的應(yīng)用與發(fā)展

＊安 娜

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 710089）

因?yàn)楝F(xiàn)階段我國的建筑領(lǐng)域發(fā)展面臨著能源緊張的形勢，所以在選擇建筑節(jié)能資源的時(shí)候，可以選擇一些無機(jī)非金屬材料，它具有更好的節(jié)能環(huán)保特點(diǎn)。無機(jī)非金屬材料是包含著除了高分子資源以及金屬資源之外的全部的材料資源，這樣的材料資源通常是陶瓷、玻璃、水泥、特種陶瓷以及耐火資源等一些新型的無機(jī)工程資源。一般情況下，無機(jī)非金屬材料具備耐腐蝕、耐高溫、強(qiáng)硬度等良好的特點(diǎn)，它主要的缺點(diǎn)就是缺乏抗彎強(qiáng)度和韌性低等。本文針對無機(jī)非金屬材料進(jìn)行了全面的分析，闡述了一些運(yùn)用和發(fā)展的看法，以供大家參考。

1.無機(jī)非金屬材料的概念

無機(jī)非金屬材料是在一些元素的碳化物、硼化物、氧化物以及氮化物的基礎(chǔ)上構(gòu)成的材料資源。它的化學(xué)構(gòu)成中包含著金屬元素與非金屬元素。無機(jī)非金屬材料是在工業(yè)生產(chǎn)與科學(xué)技術(shù)研究過程中形成的，它運(yùn)用的是無機(jī)化學(xué)以及有機(jī)化學(xué)材料組成的非金屬元素?，F(xiàn)階段，新型的橡膠、陶瓷、水泥以及樹脂等構(gòu)成的無機(jī)非金屬材料具備良好的優(yōu)勢。長期以來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，無機(jī)非金屬材料已經(jīng)從以往的硅酸鹽資源轉(zhuǎn)變成現(xiàn)階段具有高硬度、高性能、耐高溫、耐腐蝕以及耐磨損的特點(diǎn)。無機(jī)非金屬材料是新型固體形式的無機(jī)材料資源，它的物理性質(zhì)比較穩(wěn)定，不容易受到老化和風(fēng)化的影響，具有較強(qiáng)的完整性和統(tǒng)一性。在功效性和耐久性方面，得到了工業(yè)領(lǐng)域的高度關(guān)注，它可以承受高溫、材料的結(jié)構(gòu)十分緊密、可以防火以及防水等。無機(jī)非金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與金屬材料相比，具有很強(qiáng)的離子鍵與混合鍵，可以提供給無機(jī)非金屬材料較高的熔點(diǎn)，它還具有導(dǎo)電性、透光性能以及隔熱性能等功能。從現(xiàn)階段工業(yè)發(fā)展的歷程可以看出，非金屬材料的形式十分豐富，無機(jī)非金屬材料與金屬材料以及有機(jī)的高分子資源材料相并列是主要的運(yùn)用材料，具有十分廣泛的市場發(fā)展空間[1]。

2.無機(jī)非金屬材料的特征

（1）無機(jī)非金屬材料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都比較穩(wěn)定，酸堿反應(yīng)的靈敏度不高，可以保證在使用過程中長期發(fā)揮功效。無機(jī)非金屬材料的硬度大、導(dǎo)電性能強(qiáng)，具備玻璃材質(zhì)的光學(xué)特點(diǎn)、水泥的凝固特點(diǎn)、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。無機(jī)非金屬材料是金屬材料與有機(jī)高分子材料不能相比的?，F(xiàn)階段無機(jī)非金屬材料的運(yùn)用范圍十分廣泛，一般的無機(jī)非金屬材料就能夠具備耐高溫、耐腐蝕以及硬度強(qiáng)度大的特點(diǎn)[2]。

（2）無機(jī)非金屬材料與金屬材料相同，都是比較完整全面的材料系統(tǒng)。從它的內(nèi)部構(gòu)成來看，無機(jī)非金屬材料具備更加強(qiáng)勁的離子鍵與混合鍵。離子鍵主要是正負(fù)離子之間產(chǎn)生的鍵合，最終而形成晶體。離子的晶體具有很強(qiáng)的鍵能，它的融合性很強(qiáng)，具備高熔點(diǎn)和高硬度的特點(diǎn)，在離子晶體之間進(jìn)行移動時(shí)，很有可能會產(chǎn)生失去平衡的現(xiàn)象。它具備強(qiáng)硬度、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)，還具有導(dǎo)電能力和透光能力?，F(xiàn)階段材料的種類和名稱都比較豐富多樣，功效也不同，還沒有形成全面系統(tǒng)的分類形式。

（3）特殊的無機(jī)非金屬材料的特點(diǎn)各不相同，比如，耐高溫以及抗氧化的特點(diǎn)、磁學(xué)性質(zhì)、絕緣體性質(zhì)、導(dǎo)光性質(zhì)等等，在無機(jī)非金屬材料的各種新型種類中比較的常見。各種物理材料的功效與微觀形式，比如對光敏感的材料光電性質(zhì)、對熱敏感材料的熱點(diǎn)性質(zhì)等，依據(jù)他們不同的性質(zhì)和種類的材料進(jìn)行復(fù)合形成?，F(xiàn)階段運(yùn)用的無機(jī)纖維、陶瓷、金屬等一些增強(qiáng)材料資源中，逐漸代替了無機(jī)非金屬材料的運(yùn)用，它也為人們的日常生活帶來很大的幫助，特別是現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)，在新產(chǎn)業(yè)改造完成后，會逐漸發(fā)展成為生產(chǎn)與生活中十分必要的材料類型。

3.無機(jī)非金屬材料的分類

無機(jī)非金屬材料主要可以劃分成三類，分別是硅酸鹽材料、半導(dǎo)體材料以及晶體材料。

硅酸鹽材料的用途十分關(guān)鍵，它是一種最常見的無機(jī)非金屬材料，硅酸鹽可以劃分成天然的硅酸鹽以及工業(yè)的硅酸鹽。構(gòu)成地球地表物質(zhì)的多種多樣，其中天然的硅酸鹽就是非常關(guān)鍵的構(gòu)成物質(zhì)，大自然中也是很常見。硅酸鹽的強(qiáng)度比較強(qiáng)，可以防火耐高溫，可以作為一種很好的建筑材料，因此硅酸鹽經(jīng)常被廣泛的應(yīng)用在現(xiàn)在的建筑行業(yè)，并發(fā)揮有效的使用價(jià)值。工業(yè)的硅酸鹽是在天然硅酸鹽的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工形成的，對天然硅酸鹽進(jìn)行一系列的相關(guān)處理，使得硅酸鹽能夠不斷的符合我國現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展趨勢[3]。

在計(jì)算機(jī)的有效生產(chǎn)過程中，半導(dǎo)體材料會很好的應(yīng)用在其中，作為一種比較重要的使用材料，其導(dǎo)電性質(zhì)非常特殊?，F(xiàn)階段，我國計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)階段以及一些自動化機(jī)械運(yùn)用過程中，采用的半導(dǎo)體材料一般都是無機(jī)非金屬材料。目前半導(dǎo)體材料在我國的工業(yè)生產(chǎn)過程中具有十分普遍的運(yùn)用范圍，會產(chǎn)生很多的經(jīng)濟(jì)效益。在新能源的不斷發(fā)展中，半導(dǎo)體材料有非常好的發(fā)展前景。晶體材料單從外觀上看是無色透明的，在遇到能量時(shí)會發(fā)出光，如果遇到的能量不相同，出現(xiàn)的光的強(qiáng)弱也不斷發(fā)生改變，所以晶體材料不但能夠檢測到相關(guān)設(shè)備是不是帶電，還可以依據(jù)晶體材料的發(fā)光位置以及強(qiáng)度計(jì)算出電子粒子的確切位置等信息。

4.無機(jī)非金屬材料的具體應(yīng)用

(1)在國防方面運(yùn)用無機(jī)非金屬材料

在國防方面運(yùn)用無機(jī)非金屬材料，主要包含人工晶體、石英玻璃、陶瓷等材料。人工晶體一般會運(yùn)用到與激光有關(guān)的軍事武器的設(shè)計(jì)中。石英玻璃材料一般會運(yùn)用到衛(wèi)星和飛機(jī)的設(shè)計(jì)與制作中，他們關(guān)鍵部位的零件一般都會運(yùn)用石英玻璃材料進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。陶瓷材料具有耐高溫抗腐蝕以及高硬度和輕質(zhì)量的特點(diǎn)，所以主要會運(yùn)用到航空航天方面，比如在設(shè)計(jì)衛(wèi)星遙感器以及發(fā)動機(jī)的過程中。另外，因?yàn)樘沾删哂泻軓?qiáng)的硬度，也具備很強(qiáng)的防護(hù)性質(zhì)，所以在飛機(jī)、放彈衣以及汽車的運(yùn)用中也十分常見，主要會用來保護(hù)使用者以及交通工具的安全性。

(2)在建筑方面運(yùn)用無機(jī)非金屬材料

現(xiàn)階段，我國的建筑行業(yè)有著非?？焖俚陌l(fā)展，在一些建筑房屋還有橋梁中，會運(yùn)用到大量的材料資源，無機(jī)非金屬材料就是十分常見的建筑材料。會應(yīng)用在建筑的很多方面，一般都是會使用這種先進(jìn)的材料，包括天然的和人工的。像這種天然的材料堅(jiān)硬程度比較強(qiáng)，經(jīng)常使用在建筑物比較重要的一些主體部位，能夠很好的滿足建筑物各方面的一些設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求。于此同時(shí)防火性能也是比較好的，合理的使用在建筑物中，能夠在出現(xiàn)火災(zāi)情況的時(shí)候，有效的避免火勢的擴(kuò)大，減少損失。其次，天然的無機(jī)非金屬材料還具備很強(qiáng)的耐腐蝕性能，可以有效的確保建筑物在設(shè)計(jì)上符合國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使得建筑物更加具有安全性能。無機(jī)非金屬材料在保溫方面也是比較強(qiáng)的，像巖棉等一些人工的無機(jī)非金屬材料能夠有效的保證建筑物發(fā)揮保溫隔熱的功效。

(3)在保溫方面運(yùn)用無機(jī)非金屬材料

無機(jī)非金屬材料在建筑領(lǐng)域保溫方面的運(yùn)用十分普遍，具有十分良好的運(yùn)用效果，另外，在外表保溫和建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的時(shí)候，也都會使用無機(jī)非金屬材料，它能充分發(fā)揮對建筑物的保溫功效，有效的保證和提升建筑物的質(zhì)量。在保溫方面運(yùn)用無機(jī)非金屬材料，主要是巖棉、泡沫玻璃以及硅藻土等。在實(shí)際使用的時(shí)候，也會結(jié)合不同的情況，選擇不同的材料。巖棉主要是絮狀的纖維物質(zhì)，它的主要構(gòu)成成分是硅酸鹽，具備十分穩(wěn)定的化學(xué)功效，另外，它的質(zhì)地也十分松軟，具有很強(qiáng)的耐酸堿性質(zhì)，經(jīng)過對建筑物表面的包裹圍擋，可以充分發(fā)揮它對建筑物的保溫作用，還能夠有效的避免建筑物受到其他物質(zhì)的不利作用。玻璃泡沫是比較封閉形式的氣泡資源，它具有更多的優(yōu)點(diǎn)，不會產(chǎn)生霉變、導(dǎo)熱性能好、耐腐蝕性能好等，在使用的時(shí)候，它的使用范圍十分廣泛，還能夠起到裝飾的作用，因此在建筑行業(yè)被廣泛的運(yùn)用。硅藻土其實(shí)是生物化學(xué)性質(zhì)的沉積巖，它的主要成分是硅質(zhì)的細(xì)胞壁，可以具備很好的吸水性，也可以不溶于酸堿物質(zhì)，能被當(dāng)作絕緣體運(yùn)用到建筑方面，它還具有很強(qiáng)的隔音功效，能夠有效的提升建筑物的質(zhì)量[4]。

(4)在信息技術(shù)方面運(yùn)用無機(jī)非金屬材料

無機(jī)非金屬材料運(yùn)用到信息技術(shù)方面，主要可以表現(xiàn)在兩個內(nèi)容上。首先，信息技術(shù)中的一些必要硬件設(shè)備需要運(yùn)用半導(dǎo)體材料。其次，信息技術(shù)進(jìn)行通訊傳播的時(shí)候，人們對通信技術(shù)的要求越來越嚴(yán)格，以往的通信技術(shù)已經(jīng)不能充分滿足人們的實(shí)際生活需要，在不斷的科研下，產(chǎn)生了光纖通信，制作光纖通信的時(shí)候需要運(yùn)用到玻璃纖維絲，它就是屬于無機(jī)非金屬材料的一種，所以，將無機(jī)非金屬材料運(yùn)用到信息技術(shù)方面也具有很好的發(fā)展前景。

5.無機(jī)非金屬材料的發(fā)展趨勢

隨著社會的不斷進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)的逐漸發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平得到了很大的提升，科學(xué)技術(shù)逐漸被運(yùn)用到人們的實(shí)際生活中，各種各樣的新型材料也方便了人們的生活和工作，在以往材料的基礎(chǔ)上，有效提升了它的功效，這在很大程度上推動了無機(jī)非金屬材料的科學(xué)研究和運(yùn)用。在20世紀(jì)，人們一般都將無機(jī)非金屬材料看作是一些特殊的來自大自然的石頭，主要是以粘土為材料制造出的產(chǎn)品，也會運(yùn)用一些非金屬的礦物質(zhì)進(jìn)行陶瓷、玻璃的生產(chǎn)等。隨著時(shí)代的發(fā)展，我國社會的很多領(lǐng)域在發(fā)展的過程中，都運(yùn)用了許多的新型材料，這有效的提升了無機(jī)非金屬材料的運(yùn)用種類和方式，伴隨著人們物質(zhì)生活水平的逐漸提升，人們在物質(zhì)方面的要求也越嚴(yán)格，對新型材料的種類和功效上也提出了更多的要求，這就對以往的材料產(chǎn)生了更多的挑戰(zhàn)。因此，需要運(yùn)用新型的、先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)促進(jìn)新型材料的生產(chǎn)制造。無機(jī)非金屬材料有十分豐富的品種，例如金屬材料、有機(jī)的高分子材料和很多其他的材料等，而且它的用途也十分廣泛，種類也很多，無機(jī)非金屬材料在國內(nèi)的運(yùn)用特別普遍，是工程建筑領(lǐng)域中不可缺少的優(yōu)質(zhì)材料。

(1)低維性

無機(jī)非金屬材料不斷地向薄膜方向和纖維方向發(fā)展，例如，一些微電子和結(jié)構(gòu)材料，運(yùn)用的薄膜材料在微電子方面展示出了很好的運(yùn)用效果，在信號領(lǐng)域中，纖維材料還可以對它們進(jìn)行合理的調(diào)控和擴(kuò)大。

(2)復(fù)合性

國內(nèi)的無機(jī)非金屬材料逐漸開始向復(fù)合性發(fā)展，它將這三大基礎(chǔ)資源材料無機(jī)非金屬材料、有機(jī)的高分子材料以及金屬材料進(jìn)行充分的結(jié)合，在復(fù)合的階段也獲得了很大的成功，在很多領(lǐng)域得到了良好的運(yùn)用，例如鋼筋混凝土、玻璃鋼等，這樣的復(fù)合材料具有不同的性質(zhì)，都能夠充分滿足人們的實(shí)際需要。

(3)節(jié)能性

無機(jī)非金屬材料的選擇十分廣泛，但是在無機(jī)非金屬材料的制作技術(shù)方面比較有限，在生產(chǎn)制作的時(shí)候會產(chǎn)生環(huán)境污染和高能量消耗的現(xiàn)象。隨著社會科學(xué)技術(shù)的逐漸發(fā)展，無機(jī)非金屬材料的制作技術(shù)也得到了很大的提升，材料的運(yùn)用也產(chǎn)生了節(jié)能的作用?？v觀未來的發(fā)展趨勢，現(xiàn)階段還不能對這些問題進(jìn)行十分完善的處理[5]。

(4)智能性

無機(jī)非金屬材料逐步朝著智能化的方向發(fā)展?，F(xiàn)階段，我國已經(jīng)在新型材料方面取得了很大的成績，生產(chǎn)制作出了多片壓電以及鐵電陶瓷等材料，這些智能化的材料逐漸被運(yùn)用到不同的行業(yè)，充分促進(jìn)了行業(yè)的發(fā)展。例如，把智能材料運(yùn)用到建筑領(lǐng)域，可以在很大程度上促進(jìn)建筑行業(yè)的安全和穩(wěn)定發(fā)展。

6.促進(jìn)無機(jī)非金屬材料發(fā)展的策略

雖然已經(jīng)經(jīng)過了很長時(shí)間的努力，國內(nèi)的無機(jī)非金屬材料的研究和運(yùn)用也獲得了很大的進(jìn)步，有很大一部分的無機(jī)非金屬材料實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)生產(chǎn)的自給自足，但是值得關(guān)注的是，我國在無機(jī)非金屬材料的制作和運(yùn)用方面也存在著一些問題。比如，無機(jī)非金屬材料的科學(xué)技術(shù)含量比較低，質(zhì)量也不能保證，這就造成了國內(nèi)無機(jī)非金屬材料的發(fā)展受阻，造成我國生產(chǎn)企業(yè)沒有形成良好的市場競爭力，為了能夠有效的改善這個情況，我國需要運(yùn)用一些有效的措施，幫助無機(jī)非金屬材料得到更快的進(jìn)步和發(fā)展。

政府部門需要逐漸的增加對無機(jī)非金屬材料有關(guān)企業(yè)支持和投入，在財(cái)政方面給與他們幫助。另外，政府還能夠出臺一些規(guī)范政策和制度，引導(dǎo)無機(jī)非金屬材料有關(guān)企業(yè)進(jìn)行調(diào)整升級，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)無機(jī)非金屬材料的飛速發(fā)展。另外，還需要制定一些知識產(chǎn)權(quán)法律，有效的保證科學(xué)研究工作人員的科研成果，充分的激發(fā)科研工作人員的工作積極性和工作效率。其次，我國的一些高等院?？梢栽黾訉o機(jī)非金屬材料專業(yè)的設(shè)置，提升對無機(jī)非金屬材料專業(yè)的人才培養(yǎng)。最后，需要有關(guān)的企業(yè)和科研工作部門能夠定期的對專業(yè)人員實(shí)施技術(shù)考核，從而督促他們不斷提高自己的專業(yè)素養(yǎng)。

7.結(jié)束語

綜上所述，我國的工業(yè)生產(chǎn)水平逐漸展現(xiàn)出了大規(guī)模、科學(xué)化的發(fā)展趨勢，它能充分的提升產(chǎn)品的品質(zhì)和特點(diǎn)，有效的降低資源的損耗和浪費(fèi)，使行業(yè)朝著智能化方向不斷地發(fā)展，它是現(xiàn)階段企業(yè)的主要發(fā)展目標(biāo)。未來的無機(jī)非金屬材料可以在復(fù)合性、智能性、節(jié)能性、低維性等方面充分的發(fā)揮出它的優(yōu)點(diǎn)，幫助材料得到更加普遍的運(yùn)用。隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸發(fā)展，相信在科學(xué)材料的研究領(lǐng)域，經(jīng)過各種形式的精密儀器的測試和研究發(fā)展過程，無機(jī)非金屬材料也會逐步朝著已定的發(fā)展目標(biāo)前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)向知識產(chǎn)權(quán)化方面的飛速發(fā)展。