无机非金属材料(12).ppt

无机非金属材料,第三单元课题一,同学们，以下工业建筑及生活用品都是有那些材料构成的,,水泥,玻璃,中国陶瓷珍品之清彩瓷,中国陶瓷珍品之清青花,唐三彩,思考与交流,通过，以上幻灯片提示，谁能说出什么是硅酸盐材料自然界中那些物质是硅酸盐或硅的氧化物传统硅酸盐产品以什么物质为原料生产原料又有什么结构特殊性,陶瓷、水泥、玻璃等是硅酸盐材料；沙石、黏土、石英、石棉、高龄石等许多矿物是硅酸盐或硅的氧化物；传统硅酸盐产品以黏土、钾长石和钠长石为原料。,,结构中都含有硅氧四面体,特点稳定性高、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等,1.陶瓷China,主要原料黏土,传统生产过程混和、成型、干燥、烧结、冷却,反应原理复杂的物理、化学变化,主要成分硅酸盐,主要特性抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点。,一、传统硅酸盐材料,陶瓷器制造过程示意图,你能说出陶釉的成分吗,金属及金属氧化物，如红色Cu2O。,我国古代人民真伟大，向他们学习,二、玻璃,1.原料纯碱、石灰石和石英,2.主要设备玻璃熔炉,3.生产过程原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却,4.反应原理复杂的物理、化学变化，主要反应,5.主要成分Na2SiO3CaSiO3SiO2,6.主要性能玻璃态物质，没有固定的熔点，在一定温度范围内逐渐软化。,（Na2OCaO6SiO2）,,玻璃的制造过程,普通玻璃,光学玻璃,石英玻璃,钢化玻璃,光学玻璃,钢化玻璃,2.水泥,主要原料黏土和石灰石,主要设备水泥回转窑,生产过程生料研磨，高温煅烧得熟料，再加石膏研成粉末得普通硅酸盐水泥,辅助原料石膏作用是调节水泥硬化速度,水泥回转窑,主要成分硅酸三钙3CaOSiO2、硅酸二钙2CaOSiO2、铝酸三钙3CaOAl2O3等,主要性能水硬性,主要用途建筑、修路。如水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土。,反应原理复杂的物理、化学变化,学与问,你听说过豆腐渣工程吗，产生现象的原因很多，但都与水泥标号有关，查阅资料了解水泥标号有关问题。,定义,特性,种类,具有特殊结构和特殊功能（性质）的新材料。,能承受高温、强度大氮化硅陶瓷（耐1200OC具有光学特性光导纤维具有电学特性K3C60超导体具有生物功能如Ca3PO42系陶瓷,用途,氮化硅陶瓷,光导纤维,医学、日常生活、交通、通讯、机械、建筑航空、航天等,,,二、新型无机非金属材料,碳化硅SiC,俗称金刚砂。熔点高2450℃,硬度大9.2,是重要的工业磨料。如其中掺入某些杂质,会使之出现半导体,作为高温半导体,用于电热元件。作为高温结构陶瓷,日益受到人们的重视。它最适宜的应用领域是高温、耐磨和耐蚀的环境,现已用作火箭喷嘴,热电偶保护管,热交换器和耐磨、耐蚀的零件。,碳化硅制成的涡轮叶片,1、新型陶瓷,氮化硅陶瓷（Si3N4）是灰白色固体，硬度为9，是最硬的材料之一。它的导热性好且膨胀系数小，可经受低温高温、骤冷骤热反复上千次的变化而不破坏，因此是十分理想的高温结构材料。,科技人员发现，如果用耐高温的陶瓷，如氮化硅陶瓷等代替合金钢制造陶瓷发动机，其工作温度可达1300℃～1500℃。美国军方曾做过一次有趣的实验在演习场200米跑道的起跑线上，停放着两辆坦克，一辆装有500马力的钢质发动机，而另一辆装有同样马力的陶瓷发动机。陶瓷发动机果然身手不凡，那辆坦克仅用了19秒钟就首先到达终点，而钢质发动机坦克在充分预热运转后，用了26秒才跑完全程。其奥秘就在于陶瓷发动机的热效率高，不仅可节省30％的热能，而且工作功率比钢质发动机提高45％以上。另外，陶瓷发动机无需水冷系统，其密度也只有钢的一半左右，这对减小发动机自身重量也有重要意义。,交流,1、新兴陶瓷材料具有那些优良的性能2、碳化硅结构同硅相似，分析其可能的性质。3、写出制取碳化硅、氮化硅的化学反应方程式。,SiO23CSiC2CO↑3Si2N2Si3N43SiCl42N26H2Si3N412HCl,原子晶体,由硅石粗硅高纯多晶硅（纯度在9个“9”以上99.9999999％以上单晶硅（1）粗硅的制备又称工业硅，纯度在95％99％的硅（反应要点高温1600℃1800℃）,（2）SiHCl3的制备多用粗硅与干燥氯化氢在200℃以上反应Si十3HClSiHCl3H2,（3）精馏提纯后的SiHCl3用高纯氢气还原得到多晶硅SiHCl3十H2Si十3HCl,2、现代信息技术材料----单晶硅,SiO2s十2Cs＝Sis十2COg,阅读科学视野太阳能电池,讨论,1.高压合成金刚石的局限性2.化学气相沉积法制造金刚石薄膜的原理是什么,3.石墨、金刚石、C60新材料诞生新技术,注意,金刚石石墨C60之间的关系,碳的三种物质形态,C60及其应用前景C60的发现1985年，美国科学家克罗托（H.W.K.kroto等用质谱仪,严格控制实验条件,得到以C60为主的质谱图。由于受建筑学家布克米尼斯持富勒（BuckminsterFuller）设计的球形薄壳建筑结构的启发，克罗托（kroto等提出C60是由60个碳原子构成的球形32面体，即由12个五边形和20个六边形构成。其中五边形彼此不相连，只与六边形相连。随后将C60分子命名为布克米尼斯持富勒烯（BuckminsterFuller）。由于C60分子的结构酷似足球，所以又称为足球烯（Footballene）除C60外，具有封闭笼状结构的还可能有C28、C32、C50、C70、C84、C240、C540等，统称为Fullerenes，中文译名为富勒烯。,C60的超导性1991年，赫巴德（Hebard）等首先提出掺钾C60具有超导性，超导起始温度为18K，打破了有机超导体（Et）2Cu[N（CN）2]Cl超导起始温度为12.8K的纪录。不久又制备出Rb3C60的超导体，超导起始温度为29K。表1-1列出了已合成的各种掺杂C60的超导体和超导起始温度，说明掺杂C60的超导体已进入高温超导体的行列。我国在这方面的研究也很有成就，北京大学和中国科学院物理所合作，成功地合成了K3C60和Rb3C60的超导体，超导起始温度分别为8K和28K。有科学工作者预言，如果掺杂C240和掺杂C540，有可能合成出具有更高超导起始温度的超导体。,人们对C60的研究还在继续，希望同学们加油，将来的某一天你也会在这方面获得巨大成功。,1.普通玻璃是,玻璃可在一定温度范围内软化，制成工艺品等。这是因为玻璃不是，而是一种物质，没有固定。,,混合物,混合物,纯净物,溶沸点,2.制水泥和玻璃时都需要用的原料是（）（A）黏土（B）石英（C）石灰石（D）纯碱,C,3.下列说法正确的是（）（A）SiO2是酸性氧化物，它不溶于水也不溶于任何酸（B）SiO2是制造玻璃的主要原料之一，它在常温下与NaOH溶液不反应（C）因高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以H2SiO3酸性比H2CO3强（D）CO2通入水玻璃中可得原硅酸,D,再见,