新型无机非金属材料
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新型无机非金属材料
作者：佚名 教案来源：网络 点击数： &&&
新型无机非金属材料
文 章来源莲山 课件 w ww.5 Y
课题：新型无机非金属材料
　　重点：新型无机非金属材料的特点。
　　过程：
　　引言：能源、信息、材料是文明的三大支柱。而能源问题的解决和信息社会的飞速发展都是以材料的突破为前提的。材料与我们的生活密切相关，是人类社会生活中不可缺少的物质基础，它们在现代电子、航天航空等尖端科学中应用广泛。人类使用和制造材料有着悠久的历史，制造出的第一种材料是陶。
　　设问：提出问题，让学生讨论。
　　1.玻璃刀能划玻璃靠的是什么材料？（刀头上的金刚石）
　　2.手表中的"钻"指的是什么材料的多少？（人造红宝石）
　　3.煤气炉中电子打火靠的是什么材料？（压电陶瓷）
　　4.信息高速公路是依靠什么材料来铺设的？（光导纤维）
　　板书： 第三节 新型无机非金属材料
　　材料包括很多种，可以把它们分类：投影：
　　一、材料的分类和特点：
　　1．材料可分为：无机非金属材料 传统无机非金属材料 如：水泥、玻璃、陶瓷
　　新型无机非金属材料 如：高温结构陶瓷、光导纤维
　　金属材料 如：Fe、Cu、Al、合金等。
　　高分子材料 如：聚乙烯、聚氯乙烯
　　讲解：今天，我们主要学习和了解的是新型无机非金属材料。请看课本中的有关内容，可以讨论，交流，也可以起来发言。注意总结出要点。
　　交流并及时小结：1．传统的硅酸盐材料有什么优、缺点？
　　优点：抗腐蚀、耐高温；缺点：质脆、经不起热冲击。
　　2．新型无机非金属材料有哪些特性？
　　①承受高温，强度高。 ②具有光学特性。③具有电学特性。 ④具有生物功能。
　　板书：二、新型无机非金属材料简介
　　新型无机非金属材料很多，现列举几种：压电材料；磁性材料；导体陶瓷；激光材料，光导纤维；超硬材料（氮化硼）；高温结构陶瓷；生物陶瓷（人造骨头、人造血管）等等。
　　今天，我们主要了解其中的两种高温结构陶瓷和光导纤维。
　　板书： (一)、高温结构陶瓷
　　1．氧化铝陶瓷
　　展示：高压钠灯。外罩是玻璃，里面的灯管是氧化铝陶瓷，是一种高温结构材料。
　　高压钠灯内温度高达1400℃，同时钠蒸气具有很强的腐蚀性。
　　展示：坩埚、高温炉管。
　　让学生概括出氧化铝陶瓷的主要性能和用途。可以看书、交流。
　　讲解：性能：熔点高、硬度大、透明、耐高温；用途：坩埚、高温炉管、刚玉球磨机、高压钠灯管管
　　2．氮化硅陶瓷
　　展示：陶瓷柴油机的图片。
　　说明：氮化硅陶瓷也是一种高温结构陶瓷，我国等少数先进国家，已经用它制造出来陶瓷柴油机。其优点：超硬物质，具有润滑性，耐磨性抗腐蚀性强，高温也能抗氧化。
　　当然，还有其他高温结构材料，如碳化硼陶瓷等等。
　　板书：（二）、光导纤维
　　展示：光缆、光导纤维仪、光导纤维装饰品、玩具等。
　　上述物品及演示中，可以观察到：光导纤维可以传输光、图像、音乐等。
　　当然，它的最大用途是，远距离信息传输，构建信息高速公路。还可以用于医学的肠镜、胃镜、心脏等内窥镜。
　　播放：光导纤维的视频。
　　学生概括：光导纤维的主要性能和用途：传导光的能力很强，应用于通信。
　　教师小结：对比光纤光缆和普通电缆。光纤光缆信息量大，每根光缆上理论上可同时通过10亿路电话。而普通电缆8管同轴电缆每条通话1800路；光纤光缆原料来源广（石英玻璃），节约有色金属。而普通光缆资源较少；光纤光缆质量小，每km27g，不怕腐蚀，铺设方便。而普通光缆每km1.6t；光纤光缆成本低，每km 10 000元左右。而普通光缆每km 200 000元左右；光纤光缆性能好，抗电磁干扰保密性强，能防窃听，不发生电辐射……
　　指导阅读：教材中的资料“人造宝石”。
　　教师展示有关图片并适当讲解。
　　课堂练习：
　　1．有关高温结构陶瓷和光导纤维的说法正确的是（&& ）
　　A．高温结构陶瓷弥补了金属材料的弱点，但是硬度却远远低于金属材料
　　B．氮化硅陶器是一种重要的结构材料，具有超硬性，它不与任何无机酸反应
　　C．光导纤维是一种能高质基传导光的玻璃纤维
　　D．光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听
　　2．下列有关材料的说法不正确的是（&& ）
　　A．传统的无机材料虽有不少优点，但质脆、经不起热冲击
　　B．新型无机非金属材料虽然克服了传统无机材料的缺点，但强度比较差
　　C．高温结构材料具有能受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点
　　D．新型无机非金属材料特性之一具有电学特性
　　参考答案：1．C、D& 2．B
　　板书设计：第三节 新型无机非金属材料
　　一、材料的分类和特点：
　　2．新型无机非金属材料有哪些特性？
　　①承受高温，强度高。 ②具有光学特性。③具有电学特性。 ④具有生物功能。
　　二、新型无机非金属材料简介
　　(一)、高温结构陶瓷
　　1．氧化铝陶瓷
　　性能：熔点高、硬度大、透明、耐高温；用途：坩埚、高温炉管、刚玉球磨机、高压钠灯管管
　　2．氮化硅陶瓷
　　其优点：超硬物质，具有润滑性，耐磨性抗腐蚀性强，高温也能抗氧化。
　　还有其他高温结构材料，如碳化硼陶瓷等等。
　　（二）、光导纤维
对比光纤光缆和普通电缆
信息量大，信息量大，每根光缆上理论上可同时通过10亿路电话
8管同轴电缆每条通话1800路
原料来源广（石英玻璃），节约有色金属
质量小，每km27g，不怕腐蚀，铺设方便
成本低，每km 10 000元左右
普通光缆每km 200 000元左右
性能好，抗电磁干扰保密性强 ，能防窃听，不发生电辐射
教学点评：
　　随着科学技术的迅猛发展和人民生活的不断改善，新型无机非金属材料显得越来越重要了，本节教学从学生身边的事物出发引出问题，并通过展示相关的媒体素材使学生更深刻的认识新型无机非金属材料在科学技术和人民生活中越来越重要。
&文 章来源莲山 课件 w ww.5 Y
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涂料的定义为涂于物体表面能形成具有保护装饰或特殊性能如绝缘防腐标志等的固态涂膜的一类液体或固体材料之总称涂料属于有机化工高分子材料所形成的涂膜属于高分子化合物类型按照现代通行的化工产品的分类涂料属于精细化工产品现代的涂料正在逐步成为一类多功能性的工程材料是化学工业中的一个重要行业涂料的主要成分为四个部分成膜物质助剂颜料和溶剂它们分别承担着涂料中固附成膜消泡流平润湿耐久着色颜料成膜基料分散等作用传统涂料作用主要有四点保护装饰掩饰产品的缺陷提升产品的价值。
1.防火纳米涂料
人们对防火涂料的装饰性有了更高的要求薄型超薄型防火涂料的研制通过纳米技术聚合物改性技术多元复配技术等引入到防火涂料研究中成为新型防火涂料的研发内容之一为了提高防火涂料的耐火性耐候性机械力学性能等综合性能通常采用往涂料中添加无机填料的方法来实现。优锆纳米新产品UGC由纳米氧化钛VK-T30,&纳米氧化铝VK-L30,纳米氧化锆VK-R30等无机组成，并且水性体系，所以不燃烧、不冒烟，涂层环保、绿色、安全。没有有机物排放。可以作为优异的防火涂料。
2.耐老化涂料
无机纳米粒子能够改善涂料的性能是因为无机纳米粒子(如纳米Al2O3)的填充进入了高分子聚合物的缺陷内,使基体的应力集中发生了改变,使基体树脂裂纹扩展受阻和钝化,最终抑制裂缝,不至于发展为破坏性裂缝.并且随着纳米粒子粒径的减小,粒子的比表面积增大,填料与基体接触面积增大,材料受冲击时产生更多的微裂纹,吸收更多冲击能.除此之外涂料受到紫外线的照射后涂膜基体中高分子链容易产生断裂;粉化等现象.纳米等具有优良的抗老化性能,可以明显地提高涂料的耐老化性能。UGC(优锆纳米)是由纳米氧化钛VK-T30,&纳米氧化铝VK-L30,纳米氧化锆VK-R30等全无机纳米氧化物材料组成。不含有机成分。所以高耐候。不故意破坏涂层漆膜，漆膜可以几乎永久不老化、不粉化。
3.抗菌涂料
纳米杀菌涂料是指具有杀灭或抑制微生物繁殖能力的一类功能涂料,是通过添加一定量的纳米抗菌剂来实现.主要是通过光催化的活性位点来实现抑菌与杀灭的功效,现在具有抗菌的纳米涂料主要有二氧化钛;银;混合三种类型。二氧化钛是一种多晶型的化合物,在自然界中有三种结晶形态:金红石型;锐钛型和板钛形,优锆纳米生产的锐钛型和金红石型这两种纳米二氧化钛可作为光催化剂,其中以锐钛型光催化活性较高,究其原因为金红石型二氧化钛表面吸附有机物及氧气的能力不如锐钛型,并且形成的光生电子和空穴易复合而导致催化性能下降。
4.防紫外线涂料
太阳光辐射光谱分布情况为:紫外区0.2~0.4&m,占总能量的5%;可见光区0.4～0.78&m,占总能量的45%;近红外区0.72～2.5&m,占总能量的50%.可见,太阳光的能量主要集中在可见光区和近红外区.理想的SSNC(光谱选择性的无机纳米粒子与涂料)应该对太阳光的可见光部分具有良好的通透性,而对近红外部分具有良好的阻隔和反射作用。优锆纳米生产的透明隔热宝由纳米氧化物的组成能起到隔热保温防紫外线的作用。分类： |非金属材料有哪些介绍其中一种非金属材料
非金属元素：是元素的一大类,在所有的一百多种化学元素中,非金属占了22种.非金属元素是元素的一大类,在所有的一百多种化学元素中,非金属占了22种.在周期表中,除氢以外,其它非金属元素都排在表的右侧和上侧,属于p区.包括氢、硼、碳、氮、氧、氟、硅、磷、硫、氯、砷、硒、溴、碲、碘、砹、氦、氖、氩、氪、氙、氡.80%的非金属元素在现在社会中占有重要位置.碳碳化合物一般从化石燃料中获得,然后再分离并进一步合成出各种生产生活所需的产品,如乙烯、塑料等.碳的存在形式是多种多样的,有晶态单质碳如金刚石、石墨；有无定形碳如煤；有复杂的有机化合物如动植物等；碳酸盐如大理石等.单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构.高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同,各有各的外观、密度、熔点等.常温下单质碳的化学性质不活泼,不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂；不同高温下与氧发生的反应不同,可以生成二氧化碳或一氧化碳；在卤素中只有氟能与单质碳直接反应；在加热下,单质碳较易被酸氧化；在高温下,碳还能与许多金属反应,生成金属碳化物.碳具有还原性,在高温下可以冶炼金属.化学符号：C 元素原子量：12.01 质子数：6 原子序数：6 周期：2 族：IVA 电子层分布：2－4 原子体积:4.58立方厘米/摩尔 原子半径（计算值）：70（67）pm 共价半径：77 pm 范德华半径：170 pm 电子构型 ：1s22s22p2 电子在每能级的排布：2,4 氧化价（氧化物）：4,3,2（弱酸性） 颜色和外表：黑色（石墨）,无色（金刚石） 木炭,活性炭,炭黑 物质状态 ：固态 物理属性：反磁性 熔点：约为3727 ℃（金刚石3550 ℃） 沸点：约为4827 ℃（升华） 摩尔体积 ：5.29×10-6m3/mol 元素在太阳中的含量：(ppm) 3000 元素在海水中的含量：(ppm) 太平洋表面 23 元素在地壳中含量：（ppm）4800 莫氏硬度：石墨1-2 ,金刚石 10 氧化态：主要为-4,C+2,C+4 （还有其他氧化态） 化学键能：(kJ /mol) C-H 411 C-C 348 C=C 614 C≡C 839 C=N 615 C≡N 891 C=O 745 C≡O 1074 晶胞参数：a = 246.4 pm b = 246.4 pm c = 671.1 pm α = 90° β = 90° γ = 120° 电离能：(kJ/ mol) M - M+ 1086.2 M+ - M2+ 2352 M2+ - M3+ 4620 M3+ - M4+ 6222 M4+ - M5+ 37827 M5+ - M6+ 47270 单质密度：3.513 g/cm3(金刚石)、2.260 g/cm3(石墨,20 ℃) 电负性：2.55（鲍林标度） 比热：710 J/(kg·K) 电导率：0.061×10-6/(米欧姆) 热导率：129 W/(m·K) 第一电离能 1086.5 kJ/mol 第二电离能 2352.6 kJ/mol 第三电离能 4620.5 kJ/mol 第四电离能 6222.7 kJ/mol 第五电离能 37831 kJ/mol 第六电离能 47277.0 kJ/mol 成键：碳原子一般是四价的,这就需要4个单电子,但是其基态只有2个单电子,所以成键时总是要进行杂化.最常见的杂化方式是sp3杂化,4个价电子被充分利用,平均分布在4个轨道里,属于等性杂化.这种结构完全对称,成键以后是稳定的σ键,而且没有孤电子对的排斥,非常稳定.金刚石中所有碳原子都是这种以此种杂化方式成键.烷烃的碳原子也属于此类.根据需要,碳原子也可以进行sp2或sp杂化.这两种方式出现在成重键的情况下,未经杂化的p轨道垂直于杂化轨道,与邻原子的p轨道成π键.烯烃中与双键相连的碳原子为sp 2杂化.由于sp2杂化可以使原子共面,当出现多个双键时,垂直于分子平面的所有p轨道就有可能互相重叠形成共轭体系.苯是最典型的共轭体系,它已经失去了双键的一些性质.石墨中所有的碳原子都处于一个大的共轭体系中,每一个片层有一个.
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