剖析无机非金属材料的应用与发展论文_余灏

剖析无机非金属材料的应用与发展论文_余灏

(安徽中铁工程材料科技有限公司,安徽合肥230041)

摘要:无机非金属材料具有良好的材料性能,其在国内工业中一直扮演着重要的角色。随着国内科技的发展,各行各业对材料的性能要求也越来越高。无论是在建筑领域、科研领域还是信心技术领域都有着举足轻重的地位。

关键词:无机非金属材料;应用;发展

前言

随着我国经济的不断的发展,各个领域对于能源的需求量随着不断地增大,无机非金属材料在各个行业的发展中有着非常重要的作用,无机非金属材料的良好的发展将对于我国经济发展有着非常重要的作用,所以要加快无机非金属材料的研究开发,为我国国民经济的发展做保障。

1无机非金属材料特点

1.1整体性

无机非金属材料属于固体无机材料,具有较强的整体性和稳定的物理性能、化学性质,在自然界中的老化、风化速度缓慢,耐久性较强和使用寿命长。

1.2防火性

无机非金属材料属于无机物,不易燃烧,属于一到三级耐火材料。一般无机非金属材料基本上可以承受500~1200℃的温度,有的甚至可以达到1800℃,常用于防热隔热。

1.3防水性

无机非金属材料具有较为紧密的结构,因此防渗透能力较强,一般可用于防雨水和防地表渗透。

1.4防腐蚀性

无机非金属材料的物理性质和化学性质决定其具有一定的防腐蚀性,可以长久地保持正常的使用功能。

1.5广泛的适应性

无机非金属材料可以在寒带、温带、热带地区使用,在恶劣的潮湿和干旱环境下也能正常应用,不受外界条件影响,具有广泛的适应性。

2目前无机非金属材料的应用

2.1在建筑工程中的应用

我国建筑工程面临能源短缺的问题,而无机非金属材料很强的节能优势使其被广泛应用于建筑中,起到保温隔热作用。在建筑保温隔热中,无机非金属材料更多地使用在建筑维护结构及其外表面上,保证了建筑的保温性能和使用性能,同时保护了建筑物,防止其直接暴露在大气环境中,从而避免了建筑物受到各种腐蚀和破坏作用。常见的保温隔热材料有岩棉、膨胀蛭石、硅藻土、泡沫玻璃等。其中,硅藻土是由硅藻的硅质细胞壁组成的一种生物化学沉积岩,具有多孔、轻质、松软的特点,可以研磨成粉末,具有较强的吸水性,是建筑工程中常用的隔热隔声材料。

2.2在现代武器装备中的应用

新型无机非金属材料广泛应用于现代国防中,是必不可少的物质基础,主要有人工晶体、无机纤维、先进陶瓷、无机涂层等,在现代武器装备发展中具有不可替代的作用。

(1)人工晶体材料中最常用的是激光、非线性光学和红外等晶体,在现代武器装备中用于电子对抗、潜艇通讯、弹道制导、激光武器等。

(2)稀土掺杂石英玻璃材料,在现代武器装备中用于导弹、卫星、坦克火控武器等的激光测距系统;石英玻璃常用于各种卫星、宇宙飞船的姿控系统;航空玻璃常用于中国各类军用飞机的关键部件;光学纤维面板和微通道板应用于全天候兵器中的增强器和微光夜视元件。

(3)特种陶瓷中,具有耐高温、高韧性的陶瓷一般应用在航空航天发动机、卫星遥感方面;高硬度、轻质量的陶瓷材料具有很强的防御能力,广泛应用于防弹衣、飞机和车辆等装备的防护装甲;用于电子对抗的特种纤维等。

3无机非金属材料行业存在的问题

虽然中国无机非金属新材料取得了很多成就,但由于中国无机非金属材料研制、开发至产业的形成起步较晚,底子薄,投入强度小,我国无机非金属材料行业与发达国家相比,仍有较大差距。

3.1基础研究和关键技术落后

我国无机非金属材料产品等级低。在传统无机非金属材料中,无论是水泥、玻璃还是陶瓷的产品等级普遍偏低。中国的无机非金属新材料是从试制起步的,发展过程也主要是随从于型号的需要进行。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于时间、人力的限制,加之中国长期以来对基础研究重视不够,投入较少,无机非金属材料的系统的基础非常薄弱。

3.2材料性能低、品种少、批生产质量不稳定

虽然中国已基本建立了无机非金属材料的研究、开发与部分产品的生产体系,但材料的品种尚不齐全,一些重要工程的关键配套材料还需进口。产品性能低、质量差的问题仍然存在,而且在进行批量生产时质量不稳定、成品率低、效益差的问题严重。例如,电磁屏蔽玻璃中国只能达到屏蔽85dB的水平,而美国已达到110dB。我们在屏蔽波段范围等方面远远不能满足国防工业发展的需要。而航空玻璃方面高强、多功能(隐身、防激光等)圆弧整体风挡在中国还刚起步研究,极大的制约了中国航空工业的发展。

3.3制备技术落后 资源利用率低

我国无机非金属新材料工业,不但制备技术落后,而且生产能力低,生产效率低,直接影响高科技产品质量(性能)、成本、能耗等三个方面。在资源的消耗方面,水泥和陶瓷工业更为突出。由于大量的无序开采,往往未能充分利用资源,从而造成了极大的浪费。例如,国外工业发达国家玻璃纤维生产大都采用800~6000孔漏板池窑拉丝法生产,已占总量95% 以上,无纺材料全部用池窑法生产,坩埚拉丝法早已被淘汰,而中国现有的池窑拉丝大部分采用800~2000孔生产技术,4000孔技术正在开发,坩埚拉丝还没有完全淘汰。与国外相比还有较大的差距。中国纤维增强复合材料机械化生产只占40%,60% 仍采用落后的手工成型,与工业发达国家差距甚大。又如集成电路(IC)石英扩散管的制备技术,国内采用的单机间歇气炼生产技术只能提供100mm以下IC管,而国外采用一步法连熔拉管技术,生产∮200~ 300mm大口径石英管供大规模集成电路用,使中国IC用石英扩散管失去竞争能力,完全依赖进口。

3.4技术装备落后

我国企业现有生产线单线生产规模小,落后工艺大量存在。在建筑材料的生产过程中,需要消耗大量的能源。中国无机非金属新材料制备技术与装备明显落后,造成研制周期长、新产品发展困难,预研成果不能及时进入工程化研究,即便生产也会出现成品率低、规模小,经济效率差等问题。

4无机非金属材料的未来发展趋势

4.1实现可持续发展

实现无机非金属材料产业的健康、可持续发展是世界各国努力的方向。很多国家积极推动建筑节能材料技术的发展,实现材料的可持续循环,改善城市生态系统,建设生态城市。无机非金属材料广泛应用于建筑领域,由于其具有的建筑方面的特殊性能,使得我们必将持续性地进行研发工作,并且实现无机非金属材料的可持续发展。

4.2实现节能环保发展

生产传统的无机非金属材料,会造成大量的能源消耗,不符合节能、降耗发展主题,因此必须实现非金属材料的生产节能、降耗和高质量,满足建筑行业的建筑节能、保温产品发展需求,并符合全面、协调和可持续发展理念。未来的无机非金属材料发展要改变传统生产方式,积极探索低能耗、低污染的资源节约型、科技先导型和效益最佳型的合成工艺,开发新型无机非金属材料。如在建筑领域中,大量使用保温防火材料、再生建筑材料、环保涂料等,不仅有利于提高材料使用性能,也有利于延长建筑使用寿命,实现节能环保。

4.3实现大型化、智能化和复合化发展

(1)大型化

生产线的大型化发展有利于提高产品质量,降低能源消耗,提高企业经济效益。目前常见的水泥工业、玻璃工业、陶瓷工业等生产企业,都逐渐从单条生产线朝大型化方向发展,可见大型化将是未来发展趋势之一。

(2)智能化

材料的智能化发展也就是实现材料性能的多元化发展,可以根据外界条件变化信息,实现实时信息反馈。智能化材料应用最为广泛的是在建筑领域中,其有利于提高建筑材料的安全性、智能性,提高建筑智能化。

(3)复合化发展

复合材料具有单一材料没有的使用功能,特别是建筑行业对多功能材料发展需求增加,要求非金属材料更多地朝复合化方向发展。复合化的最终目标是实现可应用化,如无机非金属材料在钢筋混凝土、玻璃钢等方面的应用就是由无机玻璃纤维和有机高分子组成的复合材料,在建筑行业得到了广泛应用。无机非金属材料复合化发展也有利于满足高技术和军事装备发展需求,因此,世界各国也将加大力度进一步研究复合材料,实现复合材料的产业化生产。

5结语

总之,在未来科学技术不断发展前景下,人们将提高对各种无机非金属材料,特别是新型无机非金属材料的发展要求,从而更大程度的发挥材料的特性和优势。不久的将来,无机非金属材料将成为建筑领域不可替代的支柱材料,同时在我国现代武器装备发展中起到促进作用,提高我国武器装备实力。

参考文献:

[1]闫东.无机非金属材料行业的发展趋势[J].科技资讯,2010(22)

[2]王大博,孙艳艳.浅谈我国无机非金属材料的应用与发展[J].黑龙江科技信息,2011(05)

[3]张巨松,金亮,朱林.无机保温材料在建筑节能工程中的应用[J].辽宁建材,2011(02)

论文作者:余灏

论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年12月下

论文发表时间:2016/9/19

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