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1、丰富多彩的生活材料第二单元第二单元功能各异的无机非金属材料功能各异的无机非金属材料生活中的硅酸盐材料生活中的硅酸盐材料光导纤维和新型陶瓷材料光导纤维和新型陶瓷材料丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料 无机非金属材料种类繁多，功能各异，无机非金属材料种类繁多，功能各异，应用十分广泛，其历史可追溯到远古时代。应用十分广泛，其历史可追溯到远古时代。从我们的祖先用黏土制作陶器，到现代从我们的祖先用黏土制作陶器，到现代人通过光导纤维通讯联系，人类利用自然界人通过光导纤维通讯联系，人类利用自然界提供的各种资源，研制了许许多多的无机非提供的各种资源，研制了许许多多的无机非金属材料。我们日常生活中使用的金属材
2、料。我们日常生活中使用的陶瓷陶瓷、玻玻璃器皿璃器皿，煤气炉具点火装置使用的，煤气炉具点火装置使用的压电陶瓷压电陶瓷，电器设备中的电器设备中的半导体材料半导体材料，电视显像管中的，电视显像管中的荧光粉荧光粉，磁带和磁性陶瓷使用的，磁带和磁性陶瓷使用的磁性材料磁性材料，医疗中使用的医疗中使用的人造牙齿人造牙齿等，都属于无机非金等，都属于无机非金属材料。属材料。丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料石器石器燧石取火燧石取火硅酸盐硅酸盐陶瓷、玻璃、水泥陶瓷、玻璃、水泥二氧化硅二氧化硅光导纤维光导纤维单晶硅单晶硅集成电路集成电路传传统统材材料料人人类类文文明明发发展展史史新新型型材材料料信信息息材材料料丰
3、丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料 1 1普通玻璃和水泥是用什么原料，普通玻璃和水泥是用什么原料，采用什么方法制造的采用什么方法制造的?2 2日常生活中使用的哪些器具是由日常生活中使用的哪些器具是由硅酸盐材料制成的硅酸盐材料制成的?3 3你能列举硅酸盐材料在现代高科你能列举硅酸盐材料在现代高科技领域的应用吗技领域的应用吗?丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料陶器、瓷器陶器、瓷器1、主要原料：、主要原料：2、主要成分主要成分：3、反应原理：、反应原理：4、传统生产传统生产 过程过程：5、主要特性：、主要特性：黏土黏土混和、成型、干燥、烧结、冷却混和、成型、干燥、烧结、冷却复杂的物理、化学变化复杂
4、的物理、化学变化硅酸盐硅酸盐 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点。绝缘、易成型等优点。1 1、从黏土到、从黏土到陶瓷陶瓷 一、生活中的硅酸盐材料一、生活中的硅酸盐材料 丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料制陶过程：制陶过程：1 1、混合混合2 2、成型成型3 3、干燥干燥4 4、烧结烧结5 5、冷却冷却6 6、筛选筛选1 1、从黏土到、从黏土到陶瓷陶瓷 丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料红陶罐红陶罐(新时期时代新时期时代)灰陶纹豆灰陶纹豆(崧泽文化崧泽文化)硬陶罐硬陶罐(战国战国)三彩骆驼三彩骆驼(唐唐)跪射俑跪射俑(秦秦)丰丰富富多多彩彩的的生生活活
5、材材料料丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料陶瓷分类陶瓷分类彩陶彩陶、秦汉兵马俑秦汉兵马俑江苏宜兴的紫砂壶江苏宜兴的紫砂壶土土器：器：瓷器：瓷器：炻器：炻器：陶器陶器：水缸、砂锅水缸、砂锅瓷都景德镇瓷都景德镇碗盘碗盘 茶具茶具烟缸烟缸瓷雕瓷雕卫生瓷卫生瓷砖瓦砖瓦1 1、从黏土到、从黏土到陶瓷陶瓷 一、生活中的硅酸盐材料一、生活中的硅酸盐材料 丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料2 2、形形色色的玻璃、形形色色的玻璃 原料原料主要设备主要设备生产过程生产过程反应原理反应原理主要成分主要成分 主要性能主要性能Na2SiO3、C
6、aSiO3、SiO2 纯碱、石灰石和石英纯碱、石灰石和石英玻璃熔炉玻璃熔炉原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却复杂的物理、化学变化，主要反应复杂的物理、化学变化，主要反应玻璃态物质，没有固定的熔点玻璃态物质，没有固定的熔点 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 高温高温Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高温高温丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料Fe2+Cu2OCo2O3丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料几种玻璃的特性和用途几种玻璃的特性和用途种类特 性用 途普通玻璃普通玻璃石英玻璃石英玻璃光学玻璃光学玻璃玻璃纤维玻璃纤维钢化玻璃钢化玻璃在
7、较高温度下易软化在较高温度下易软化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等膨胀系数小膨胀系数小耐酸碱耐酸碱强度大、滤光强度大、滤光化学仪器化学仪器；高压水银灯、紫；高压水银灯、紫外灯等的灯壳；光导纤维、外灯等的灯壳；光导纤维、压电晶体等压电晶体等透光性能好透光性能好有折光和色散性有折光和色散性眼镜片；照相机、显微镜、眼镜片；照相机、显微镜、望远镜用凹凸镜等光学仪器望远镜用凹凸镜等光学仪器耐腐蚀耐腐蚀、不怕烧不怕烧、不导电不导电不吸水、隔热、吸声、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀防虫蛀太空飞行员的衣服太空飞行员的衣服玻璃钢玻璃钢等等耐高温、耐腐蚀、耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂强度大、质
8、轻、抗震裂运动器材；微波通讯器材；运动器材；微波通讯器材；汽车汽车、火车窗玻璃火车窗玻璃等等SiO2SiO2,BaO，B2O3,ZnO，Pb2O3二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料几种玻璃的制作及原理几种玻璃的制作及原理变色玻璃变色玻璃2AgBr 2AgBr2光光CuO玻璃雕刻玻璃雕刻SiO24HF=SiF42H2O玻璃上镀银玻璃上镀银AgNO3NH3H2O=AgOHNH4NO3AgOH2NH3H2O=Ag(NH3)2OH2H2O银氨溶液银氨溶液2Ag(NH3)2OHCH2OH(CHOH)4C
9、HO CH2OH(CHOH)4COONH4 2Ag3NH3H2O水浴加热水浴加热丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料1949199819491998年我国水泥产量示意图年我国水泥产量示意图6420产量产量/亿吨亿吨1949 1979 1985 1998 时间时间/年年0.00660.65421.465.363 3、硅酸盐水泥、硅酸盐水泥丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料3 3、硅酸盐水泥、硅酸盐水泥主要原料主要原料主要设备主要设备反应条件反应条件反应原理反应原理主要成分主要成分主要性质主要性质用用 途途粘土粘土,石灰石石灰石(适量石膏适量石膏)水泥回转窑水
10、泥回转窑高温高温复杂的物理、复杂的物理、化学变化化学变化硅酸三钙：硅酸三钙：3CaO3CaOSiOSiO2 2 硅酸二钙：硅酸二钙：2CaO2CaOSiOSiO2 2铝酸三钙：铝酸三钙：3CaO3CaOAlAl2 2O O3 3水硬性水硬性建筑、修路建筑、修路n石膏石膏(调节水泥的硬化速度调节水泥的硬化速度)水泥不宜久放，易受潮结块水泥不宜久放，易受潮结块丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料几个概念：几个概念：水泥砂浆水泥砂浆 混凝土混凝土 钢筋混凝土钢筋混凝土 水泥的分类：水泥的分类：水泥、沙子和水的混合物水泥、沙子和水的混合物水泥水泥、沙子沙子、碎石和水的混合物碎石和水的混合物混凝土和钢筋
11、混合在一起混凝土和钢筋混合在一起普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣水泥矿渣水泥沸石岩水泥沸石岩水泥一般水泥一般水泥白水泥白水泥彩色水泥彩色水泥3 3、硅酸盐水泥、硅酸盐水泥水泥的水泥的强度强度等级等级（42.5、52.5、62.5）等级越高，水泥的性能等级越高，水泥的性能越好越好丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料 炼钢厂排出的炉渣主要含有哪些成分炼钢厂排出的炉渣主要含有哪些成分?为为什么在炼钢厂附近常建有水泥厂什么在炼钢厂附近常建有水泥厂?请从资源充请从资源充分利用的角度谈谈这样布局的好处。分利用的角度谈谈这样布局的好处。炼钢厂排出的炉渣含有多种化学成分，其炼钢厂排出的炉渣含有多种化学成分，其
12、中以中以氧化钙、二氧化硅、硅酸钙为主氧化钙、二氧化硅、硅酸钙为主，氧化钙，氧化钙含量一般都在含量一般都在5050以上。这些都可用作水泥的以上。这些都可用作水泥的生产原料，生产生产原料，生产矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥，同时还可以，同时还可以利用产生的粉煤灰生产利用产生的粉煤灰生产粉煤灰水泥粉煤灰水泥。因此，为。因此，为了提高原料的利用率，实现绿色工业的目标，了提高原料的利用率，实现绿色工业的目标，创造更多的效益，通常可在炼钢厂周围建水泥创造更多的效益，通常可在炼钢厂周围建水泥厂以便合理利用炼钢炉渣。厂以便合理利用炼钢炉渣。丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料二、光导纤维和新型陶瓷材料二、光导纤
13、维和新型陶瓷材料n1.1.光导纤维光导纤维主要成份：二氧化硅主要成份：二氧化硅丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料光导纤维原理示意图光导纤维原理示意图丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料光纤光缆与普通电缆的比较光纤光缆与普通电缆的比较光纤光缆光纤光缆 普通电缆普通电缆 每根光缆可同时通过每根光缆可同时通过1010亿路电话亿路电话 8 8管同轴电缆，每条管同轴电缆，每条通话通话18001800路路 原料来源广、原料来源广、成本低成本低成本低成本低资源较少资源较少 质量轻，不怕腐蚀，铺质量轻，不怕腐蚀，铺设方便设方便 质量大，怕腐蚀质量大，怕腐蚀 抗电磁干扰，保密性好，抗电磁干扰，保密性好，不发生
14、电辐射不发生电辐射 不抗电磁干扰，发生不抗电磁干扰，发生电辐射电辐射 丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料光纤通信有哪些优点呢？光纤通信有哪些优点呢？1、信息量大，每根光纤理论上可同时、信息量大，每根光纤理论上可同时 通过通过10亿路电话。亿路电话。2、质量小：每公里、质量小：每公里27g，不怕腐蚀。不怕腐蚀。4、成本低：每公里、成本低：每公里1万元左右。万元左右。3、性能好，抗电磁干扰、保密性强。、性能好，抗电磁干扰、保密性强。用途用途：光纤通信、传输激光、制造传感器等。光纤通信、传输激光、制造传感器等。n（1）制取：）制取：n 1300nSiCl4(g)+O2(g)=SiO2(s)+2Cl
15、2(g)2 2新型陶瓷新型陶瓷结构陶瓷（工程陶瓷）结构陶瓷（工程陶瓷）功能陶瓷功能陶瓷结构陶瓷制品结构陶瓷制品生物陶瓷制品生物陶瓷制品丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷A A、结构陶瓷（工程陶瓷）、结构陶瓷（工程陶瓷）2 2、新型陶瓷材料、新型陶瓷材料具有机械功能、热功能和部分化学功能具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷，如纳米陶瓷。的陶瓷，如纳米陶瓷。陶瓷发动机陶瓷发动机 以氮化硅为材料的陶瓷发动机，以氮化硅为材料的陶瓷发动机，发动机的工作温度能稳定在发动机的工作温度能稳定在13001300度左右，由于燃料充分燃烧而又度左右，由于燃料充分燃烧而又不需要水冷却，使热效
16、率大幅度不需要水冷却，使热效率大幅度提高。这种陶瓷发动机能够节约提高。这种陶瓷发动机能够节约2020至至3030燃料，具有燃料，具有重量轻、重量轻、无需润滑和冷却无需润滑和冷却等优点！等优点！此外，还有氧化铝、碳化硅此外，还有氧化铝、碳化硅和二氧化锆等高温结构陶瓷。和二氧化锆等高温结构陶瓷。丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料高温结构陶瓷高温结构陶瓷高高压压钠钠灯灯透明陶瓷透明陶瓷丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料高温结构材料与金属材料的性能比较：高温结构材料与金属材料的性能比较：高温结构材料高温结构材料:耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。耐磨损、不怕氧化。金
17、属材料：易受腐蚀、不耐氧化、不适合金属材料：易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用高温时使用 高温结构陶瓷高温结构陶瓷丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料B B、功能陶瓷、功能陶瓷n性能：具有电、光、磁、化学和生物性能：具有电、光、磁、化学和生物的功能，且有相互转换功能的陶瓷的功能，且有相互转换功能的陶瓷.如如生物陶瓷具有良好的生物兼容性，对生物陶瓷具有良好的生物兼容性，对肌体无免疫排异反应，无溶血、凝血肌体无免疫排异反应，无溶血、凝血反应，对人体无害，反应，对人体无害，n用途：可用于人体器官和组织的修复用途：可用于人体器官和组织的修复和再造。和再造。丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料透明陶瓷
18、和纳米陶瓷透明陶瓷和纳米陶瓷 一般陶瓷因为内部有杂质和气孔一般陶瓷因为内部有杂质和气孔而不透明。用高纯度的原料可获得透而不透明。用高纯度的原料可获得透明陶瓷。这些透明陶瓷不仅光学性能明陶瓷。这些透明陶瓷不仅光学性能优异，而且耐高温，熔点一般都在优异，而且耐高温，熔点一般都在2 0002 000以上。透明陶瓷的透明度、强以上。透明陶瓷的透明度、强度、硬度都高于普通玻璃。用透明陶度、硬度都高于普通玻璃。用透明陶瓷制造高压钠灯，发光效率比高压汞瓷制造高压钠灯，发光效率比高压汞灯高一倍，使用寿命可达灯高一倍，使用寿命可达2 2万小时。万小时。人们把陶瓷粉体的颗粒加工到纳米级，便得到了人们把陶瓷粉体的颗
19、粒加工到纳米级，便得到了纳米陶瓷。纳米陶瓷成功地解决了陶瓷易碎的问题。纳米陶瓷。纳米陶瓷成功地解决了陶瓷易碎的问题。纳米陶瓷还具有延展性，如室温下合成的纳米陶瓷还具有延展性，如室温下合成的Ti0Ti02 2陶瓷可以弯曲，塑性、韧性好。陶瓷可以弯曲，塑性、韧性好。纳纳米米氧氧化化锆锆陶陶瓷瓷颗颗粒粒丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料传统无机非金属材料与新型非金属材料的比较：传统无机非金属材料与新型非金属材料的比较：性质稳定、抗腐蚀耐高温、性质稳定、抗腐蚀耐高温、质脆、经不起热冲击质脆、经不起热冲击耐高温强度高、具有电学性质、耐高温强度高、具有电学性质、具有光学性质、具有生物功能具有光学性质、具有生物功能传统无机传统无机非金属材料：非金属材料：新型无机新型无机非金属材料：非金属材料：二、光导纤维和新型陶瓷材料二、光导纤维和新型陶瓷材料 丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料水泥回转窑水泥回转窑丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料江江苏苏宜宜兴兴的的陶陶器器 紫紫砂砂壶壶丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料水泥回转窑水泥回转窑