无机非金属材料汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇无机非金属材料范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

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1 无机非金属材料的发展动态

1.1 低维化发展

低维化发展主要表现在宏观上和微观上两个方面。宏观上的低维化是从体材料向薄膜材料和纤维材料的发展。例如现代信息功能器件如微电子和光电子等都是由集成化, 在这期间主要应用的就是薄膜材料。薄膜材料的特殊作用更加体现在结构材料也用薄膜来改性,是结构材料增强、增韧耐磨等效果。而作为结构复合材料主体的纤维也同样起着尤为重要的作用, 如光通信中光信号的放大、调制、选模等都是通过纤维来完成,最终形成纤维光路和光网。而从微观上看低维化, 即无机非金属材料的织构与结构上的尺寸如毫米、微米趋向纳米。目前人们更加关注的是纳米尺度上的超晶格薄膜、纳米线到纳米点材料的结构中, 在以后的发展中更是以纳米器件为中心来研究纳米材料的合成、组装等性能进行调控。

1.2 复合化发展

作为无机非金属材料与金属材料和有机高分子材料的复合化发展趋势。复合化的最终是以应用为目标, 如无机非金属材料已广泛应用在钢筋混凝土、玻璃钢等方面其中主要就是用有机高分子与无机玻璃纤维来组成, 这种结构材料为主的复合材料, 这也是复合材料具有单一材料所无法满足的是使用功能,更是建筑材料发展趋势。

1.3 智能化发展

作为材料的只能花是人们关注的焦点,材料的智能化即是材料性能的多元化,等接受外部环境变化的信息, 并能实时进行反馈。智能化功能材料大部分为多片压电和铁电陶瓷的复试结构, 目前应用领域较广的建筑智能化,提高建筑材料的安全性智能等方面。

1．4 节能、降耗的发展

由于传统无机非金属材料产业是一个相对能耗高、环境污染严重的领域。随着可持续发展观的提出, 要全面、协调、可持续发展的理念, 就必须改变这种落后的传统生产方式和经营理念,进行科研研发,探索出低能耗、少污染的新的合成工艺,提高产品性能和节耗的技术途径, 改变生产结构和合理的利用方法。如汽车和柴油机尾气三效催化剂或者是载体材料以解决汽车和柴油机的尾气处理方案。特别是建材行业是环境材料的一个重要领域,尤其在我国具有特别重要的意义。我国目前的建筑材料工业每年毁田6～10万亩,耗土石50亿t、标准煤2亿t。排放二氧化碳61591亿t,占全国总排放量的35%～40%。因此,我国急需发展节省资源和能源及环保型生态建材;有益于健康及净化功能的生态建材;拓展生存空间和增加可利用资源的生态建材。

2 无机非金属行业存在的问题

我国在传统的无机非金属材料发展中很多大的问题, 与其它的发达国家相比都有着很大的差距,主要基于以下几个方面。

2.1 产品等级较低。在传统的无机非金属材料中,无论是水泥、玻璃等产品等级普遍的偏低。就拿水泥来说,发达国家的平均强度占90%,而我国的平均强度仅为50%,总的来说就是生产的品种处于低级水平。

2.2 资源消耗高和能源消耗高。由于大量的无序开采和未能充分利用有限的资源,就造成了极大的浪费。而在能耗上更是大量的消耗, 突出表现在水泥生产和消耗的问题上。

2.3 资源的高消耗和能源高消耗,最终也就带来了严重的环境污染。如大量的排放粉尘,致使空气清晰度严重受到损失,严重的更造成了人们患上疾病危害到人们的身体健康。

无机非金属新材料研发存在的问题。由于经济条件的限制, 我国目前仍处于发展中国家的水平, 与发达国家仍然存在相对大的缺陷,目前的情况来看,也是相应的取得了明显的成绩。但是还是存在差距,基于以下几个方面的原因。

2.4 技术落后和基础设备的落后。由于我国经济条件的影响, 对无机非金属材料的研发的起步较晚,所以对科研费用和人力投入,都存在着相应的不足,致使最关键的因素核心的技术没有掌握。无机非金属新材料工业,不仅是光有技术,制备技术也相应的落后, 生产能力低, 效率低等因素,就直接影响了高科技产品质量。

2.5 无机非金属本身的材料性能低、品种也不齐全。由于研发就必须要由相应的无机非金属材料的原料, 很多的关键配套材料还需要进口。这就使得材料性能低、质量差的问题的存在。当然还有技术装备落后等因素等等条件的限制。由于出现了这些问题, 所以在以后的发展无机非金属材料的同时我国也应制定相应的法案去解决存在的不足,改变现状,最终使无机非金属材料的发展实现快速、健康、稳定的发展。

3 无机非金属材料发展的、建议

3.1 从国家的角度来看,政府应该加强在建材工业发展的产业化结构调整, 并且合理引导相关的企事业单位, 使其朝着正规化、可持续化的发展战略。

3.2 从法律的角度来看,政府要相应的制定相关的保护无机非金属,防止乱开采,导致大量的无机非金属新材料的浪费,要充分利用法律的严肃性打击不法分子对新材料的破坏。

3.3 从市场竞争的角度来看,要尽快制定适应我国市场经济发展和科研体制改革,加大投资力度和项目的审核,最终保证无非金属新材料的研发、生产的制度化发展。

3.4 从企业的角度来看,必须要促进形成如干个有国际竞争力的大型建材工业集团, 建立以企业为主导的新型建材工业科技创新体系, 以提高无机非金属新材料品种的多样性, 当让更应与国际接轨。

3.5 从人才的角度来看,必须加快人才的培养, 不断进行革新无机非金属的教育设置,把最新本产品的相关领域和研发,写入教材中使得对无机非金属的学习, 培养对无机非金属新材料人才。例如重视基本的物理、化学原理的基础作用,加强原始创新, 最终使无机非金属材料更好的应用到信息、能源、交通、生物医学、生态环境和国防事业中区, 为我国的经济建设提高到一个更高、更好的平台。

4 结束语

新材料是发展高新技术的物质基础,新材料及与其直接相关的研究领域,如信息存储材料、微电子材料、生物材料、纳米材料、超导材料及高温电子学等,在当今高新技术领域及未来技术中均占有重要地位。因此世界各国都给予高度重视,很多国家把新材料的研究与开发列为关键技术。而在新材料中,新型无机非金属材料又是特别活跃的领域,在整个新材料中占据主要地位。它对我国的、对世界各国来说都是一个新型的产业, 更应抓住这个机遇去研发、去运用到更行各业中,提高国家的更项水平,当然困难也是与此存在的,所以要克服困难, 迎难而进, 创造出新的佳绩。

篇（2）

无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。

传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种重要的建筑材料;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。

1 水泥

水泥作为三大建筑材料之一，是最大宗的无机非金属材料。日前，传统水泥的生产工艺日趋完善，水泥材料的发展主要表现在高性能水泥基材料、节能型水泥等方面。

1. 1高性能水泥基材料

对水泥材料高性能的要求首先是基于高强。通过降低孔隙率、改善孔结构及孔径分布可开发出高致密、高强度的水泥基材料，为此，一般可采用以下儿种方法:改变成型方法；掺加超细活性硅质材料，掺加高分了材料;掺加纤维材料，取得了很好的增强和增韧效果，从理论上讲，理想的纤维材料是硅酸钙纤维，它与水泥材料的化学兼容性好，还可起品种作用促进水化;发展新型水泥材料，传统的硅酸盐水泥及其衍生品种的强度和耐久性均不够理想，

1.1.1浸渍水泥基材料

采用高分子聚合物对水泥浆体浸渍，使整个材料非常密实，所得材料的抗压强度可达240MPa。

1.1.2压实水泥

根据岩石的成矿机理采用类似于制造陶瓷的热压工艺，在100MPa-345M P。的压力和150°C - 250°C的温度下获得了抗压强度达350MPa- 500MP的水泥材料，使其几乎与金属材料媲美。

1.1.3MDF水泥

又称宏观无缺陷水泥是指一种综合性能优异的抗压强度高达300MPa，抗折强度更高达的200MPa，在电学、磁学、声学和低温使用性能方面也有某些性能的新型水泥制品。 MDF水泥抗折强度高韧性好，可用于制造各种管 道尤其是用其他材料不易制作的大直径管道，及对抗折强度有较高要求的支撑材料。 MDF水泥绝缘性好，体积电阻率和击穿电压高，可代替陶瓷、塑料用作力学性能好的经久耐用电绝缘材料； 经微细化处理的MDF水泥，可用作唱片、音箱材料以及制作水泥弹簧等； MDF水泥还有望成为一些金属材料、木材和陶瓷材料的廉价代用品。

1.2节能型水泥

节能型水泥的生产可通过改变熟料矿物组成、生产少熟料水泥等途径达到。

1.2.1改变熟料矿物组成：在保证质量的条件下以含钙量低，形成温底低的低能耗熟料矿物代替传统硅酸盐水泥中的C3S,C3A等高能耗矿物。

1.2.2生产少熟料水泥： 利用碱―矿渣水泥的生产原理，提高混合材掺量，减少水泥用量可大幅度降低水泥生产能耗及成本，同时还可充分利用工业废渣，如钢渣、磷渣、铁合金渣、铅渣、镍渣、铝渣等，还可利用沸石、火山灰等天然或人工火山灰质材料。提高混合村掺量通常对水泥长期强度没影响，但使凝结变慢、早强下降，采用碱性激发剂充分激发混合材的活性或采用早强剂可弥补这一缺点。

2玻璃

玻璃是另一类传统的、历史悠久的无机非金属材料。传统的玻璃材料及器皿等工艺技术己基本成熟，玻璃新材料包括医用玻璃和生物工程玻璃、非线性光学玻璃、光通讯用玻璃、平面集成微光学玻璃、电致变色和光致变色玻璃等。

2.1医用玻璃和生物工程玻璃

自发明生物玻璃以来，人们发现许多玻璃和微品玻璃能与生物骨形成键合，其中一些己应用于临床，用作牙周种植、人造中耳骨等。日前已经利用玻璃、微品玻璃制备高韧性生物活性金属，生物活性聚合物等。微品玻璃尤其是多孔微品玻璃可用作生物工程中的载体，用在固定床反应器、固定床循环反应器和流化床反应器上。

2. 2非线性光学玻璃

近年来，非线性光学玻璃，特别是未来全光学装置所要求的具有高二阶极化率X,快的响应时间T和低的光吸收特性的材料研究引人注日。制备方法包括传统微品玻璃制备法分离了交换法、溶胶―凝胶法和离了注入法。

2. 3光通讯用玻璃

目前利用掺稀土的氟化物光纤制作具有从可见光到中红外光操作波长带的纤维激发器和放大器，以满足超高容量和适应性强的光学网络系统的需要。

3陶瓷

陶瓷是具有悠久历史的材料，通常作为陶瓷器、砖瓦、卫生陶器等民用产品用于人们的日常生活，作为工业产品，广泛用着耐火材料、电绝缘子、磨削砂轮等。

精细陶瓷是相对于传统陶瓷而言的。它是采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术制造、加工的，便于进行结构设计的，具有优异特性的陶瓷。精细陶瓷可分为:电了陶瓷、高温陶瓷、生物陶瓷、结构陶瓷等。

3. 1电陶瓷

电陶瓷可分为导电陶瓷、光电陶瓷、电介质陶瓷等。

导电陶瓷：导电陶瓷有碳和SiC系陶瓷、BaTi03系半导体陶瓷等。可用作电阻器、高温用电热电阻、热敏电阻器、湿敏电阻器、具有开关和存储功能的非线性电阻器等。光电陶瓷：光电陶瓷制成光敏元件、光电导模元件、光生伏打模元件。烧结CaS多品可作成x射线到紫外线范围的光检测器。电介质陶瓷：电介质陶瓷可分为绝缘陶瓷、压电陶瓷和铁电陶瓷。

3.2高温陶瓷

高温陶瓷与金属相比，能耐更高的温度。高温陶瓷有氧化物系陶瓷和非氧化物系陶瓷。碳化物、硼化物、氮化物等显示出不同于以往氧化物系陶瓷的性能，成为超高温度技术领域中的重要材料。

3. 3生物陶瓷

生物陶瓷是用于人体器官替换、修补和外科矫形的陶瓷材料，它己用于人体，近年来发展相当迅速。这类材料卞要包括氧化铝、烃基磷灰石、生物活性玻璃及生物活性玻璃陶瓷、涂层及可被吸收降解的磷酸钙陶瓷。

3.4结构陶瓷

结构陶瓷以耐高温、高强度、耐磨损、抗腐蚀等机械力学性能为主要特征，在冶金、宇航、能源、机械、光学待领域有重要应用。在这些领域中用非金属代替部分金属是总的发展趋势。

结语

未来科学技术的发展，对各种无机非金属材料，尤其是对特种新型材料提出更多更高的要求。由于对材料科学基础研究的日益深入，各种精密测试分析技术的发展，将有助于按预定性能设计材料的原子或分子组成及结构形态的早日实现。（郑州大学材料科学与工程学院；河南；郑州；450001）

篇（3）

我国的经济发展为目前的无机非金属材料工程专业的改革提供了方向，做好基础性、根本性、原则性的工作任务是目前应该完成的要求，教学体系的改革首当其冲。当前专业的培养目标是：培养政治上合格的，在无机非金属材料学科领域内有广阔而扎实的理论基础、适应能力强、具有创新精神和技术开发能力的高级专门人才。无机非金属材料工程专业的课程体系改革应该从以下三个方面着手：首先加强科学基础以及计算机基础技术的学习，随着科技的发展，科学技术无疑成为了影响社会生产的第一要素，强化学生的自然科学基础能力同时结合计算机技术的适用，在加强其对自然科学本质理解的情况下，显著提高其运用科学技术解决基本问题的能力和速度；其次是重视对工程基础的学习，在无机非金属材料工程专业中，基础知识的学习能提高学生的工作适应能力，掌握了工程技术的共同理论、共同技术，即使就业工程中专业知识有所偏差，也能利用基础知识弥补，强化学生适应人才市场缺口的问题；最后，建立完善的学科专业知识实践教学平台，为了培养更全面的应用型人才，针对地方经济发展以及人才缺口方向，加大对实践教学环节的重视有利于让学生走入工作岗位就能迅速为企业创造产业价值，理应成为本次教学课程改革的重点，因此强化无机材料科学基础、热工基础以及水泥等研究方法和实验等实践环节至关重要。具体到应用步骤，应加大对每一个环节的检查力度，教师做出相应的实践要求，一环扣一环，分步完成。保证学生的实践环节无论是设计或是草图绘制等阶段都有配套的记录，以便于对实践教学质量的控制。同时，让学生运用所学知识进行实验，从事实验操作并对实验结果进行数据处理、误差分析，有助于观察问题、解决问题能力的提高。

2建构应用型人才培养体系

首先，建立一支教学水平高、技术能力硬、思想素质好的师资队伍，形成应用型学科的专兼职教学建设。“兵熊熊一个，将熊熊一窝”，一位高水平的教师给学生带来的好处是其他方面无法比拟的。教师不但要具有渊博的理论知识，更应该在实践教学上给学生正确的指导，从一开始就避免学生走入操作的误区。同时，学校可以与相关大型企业建立起互动关系，建立教学激励机制，鼓励教师与一线工作者多多交流，培养教师的创新能力；聘用基层工作经验丰富的技术骨干在学校担任客座讲师，让企业的技术人员向其讲解各个生产线的优缺点，保证本专业学生能够迅速掌握一线工作中的先进技术和经验，以帮助其迅速掌握学习中的要领，从而适应工作的需要。其次，积极开展与当地的企业相互合作，建立一批质量较高、相对稳定的校外技术实训基地；将校外实训基地建立在当地的相关企业内部，充分利用生产技术骨干和先进的生产设备；同时利用学校的实验室，“材料制备技术”、“工程测试技术”、“材料表征技术”三大课程实验及“专业综合实验”为建设重点，充分利用校内外的教学资源，把实验室打造成技术培训和理论知识结合的基地以满足应用型人才的培养工作。最后，要革新学生考核体系，开展校内证书认证制度过去的一卷考核体系已经不适应当前学习的需要，考生在考试前简单突击一下就能随意应付过去，为了让学生从深入理论研究，可以开展论文考察等形式，高屋建瓴的从应用的角度掌握理论的知识。目前，专业证书代表了各专业的等级水平，也得到了社会的承认。学校可顺应潮流构建校内证书认证制度，建立奖励机制，将职业资格证书引入人才培养机制，以鼓励学生多多考取专业资格证书，强化基础专业的理解，拓展相关知识的学习。

篇（4）

作者简介：张露露（1975-），女，湖南邵阳人，三峡大学机械与材料学院，副教授；杨学林（1973-），男，湖北均县人，三峡大学机械与材料学院，副教授。（湖北 宜昌 443002）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）20-0080-02

无机非金属材料是与金属材料、有机高分子材料并列的三大材料之一，是国民经济的重要基础，也是航空、航天、交通、能源和电子等高技术领域的重要支撑。目前，它正朝着多元化、复合化、功能化、结构—功能一体化方向发展。按照教育部“拓宽基础，淡化专业意识，扩大专业口径，培养复合型人才”的要求，结合三峡大学“高素质、强能力、应用型”的人才培养目标，金属材料工程专业开设了“无机非金属材料”课程作为专业选修课，这对于拓展学生专业知识、增强学生就业竞争力有着重要意义。

“无机非金属材料”课程主要介绍无机非金属材料的组成、结构和性能之间的关系，介绍陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料的制备工艺、组织结构特征、性能特点及其应用，以及无机非金属基复合材料和功能无机非金属材料等研究现状及其发展方向。该课程基础性、系统性和实用性较强。它作为金属材料工程专业的专业选修课，在教学内容和教学要求上不同于其作为无机非金属材料工程专业的专业必修课。金属材料工程专业开设“无机非金属材料”课程作为选修课的目的是让学生在完成金属材料工程专业必修课程的基础上，初步了解和认识无机非金属材料的基本理论知识、成型加工方法及其应用领域，掌握相应的基本知识、基本技能及必要的理论基础，深化学生的专业基础知识，拓展学科知识面。由于课程内容丰富，涉及化学、物理、材料学等多学科的专业知识，又紧跟材料科学发展的前沿，要让学生在有限的课时内理解并掌握其内容具有一定难度，因此，这对教学提出了较高要求。本文主要结合笔者近几年的教学实践和经验，就如何从教学内容、教学模式、教学方法和手段以及考核方式等方面进行改革和创新进行了探讨，以期更好地提高教学质量、增强教学效果。

一、优选教学资源，优化教学内容

目前，无机非金属材料方面的教材很多，如戴金辉等主编的《无机非金属材料概论》、卢安贤主编的《无机非金属材料导论》、陈照峰等主编的《无机非金属材料学》、王培铭主编的《无机非金属材料学》等，这些教材侧重点各不相同。根据该课程的选修课性质，按照专业知识面广、难易程度适中、实用性强的原则，三峡大学选用了戴金辉等主编的《无机非金属材料概论》作为该门课程的主要教材。该教材主要介绍陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料的结构、性能以及制备工艺，并扼要地介绍这几种材料的最新发展动态，[1]它吸取了国内外同类教材的精华，内容深广度适中，叙述深入浅出，适用性强，较适合作为三峡大学金属材料工程专业的选修课教材。同时，为帮助学生进一步加深对无机非金属材料的认识和了解，学校还指定了卢安贤编写的《无机非金属材料导论》作为辅助教材。为完善教学内容，还将陈照峰等主编的《无机非金属材料学》、王培铭主编的《无机非金属材料学》等教材作为教学参考书。

鉴于专业选修课教学内容弹性较大，在课堂教学中笔者注重学科知识的拓展和深化以及知识的更新，除讲授教材内容外，还有意识地结合社会生活中的热点问题、当前科技发展动态、学校无机非金属材料方面的科研成果以及自身的科研工作进行讲解和介绍，不断充实和优化教学内容。例如，在讲授陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四种传统无机非金属材料时，笔者一般首先介绍该材料的发展历史和现状，以增加学生对该材料的初步认识和了解，然后讲授书本上的相关理论知识；又如，在讲授无机非金属基复合材料时，笔者介绍了目前比较热门的新能源材料，并谈及了一些自己在锂离子电池材料方面的科研工作情况。这些相关教学内容的补充不仅提高了学生对该课程的学习兴趣，也激发了学生的科研兴趣和创新意识，达到了较好的教学效果。

二、改革教学模式，创新教学方法

专业选修课的特点决定了它的教学不同于必修课，它不仅强调知识的系统性和完整性，强调学习方法、科研方法的引导，而且更需要激发学生的学习兴趣。针对“无机非金属材料”课程的专业选修课性质及其理论性强、内容枯燥、学生全面掌握知识点难度较大等特点，笔者坚持“以教师为主导，以学生为主体”的教学原则，采用了多媒体教学与传统教学相结合的教学模式，运用了案例教学、课堂讨论、学生自主学习、任务趋动等灵活多变的教学方法和手段，以提高教学质量，增强教学效果。

1.采用多媒体教学与传统教学相结合的教学模式

多媒体作为一种现代化教学手段，被广泛引入各高校的教学当中。它集图、文、声、动画于一体，能将抽象的概念直观化、具体化，将枯燥的内容生动化，并容纳较大信息量，使课堂教学变得生动、活泼、富有新意，教学效率高，效果明显。[2]而传统的教学方式，教师可以通过在讲台上的“表演”吸引学生的注意力，有利于实现师生间的互动。“无机非金属材料学”课程涉及知识面广、理论性强、内容枯燥，为尽可能调动学生的学习兴趣，帮助学生更好地理解和记忆，笔者针对各部分教学内容进行精心构思，采用了多媒体教学与传统教学相结合的教学模式。在教学过程中，笔者一方面制作了图文并茂的相应课件，另一方面也注重传统教学方式中教态和教学语言的运用。通过教师亲切生动的讲授和大量课件的展示，增加了学生对无机非金属材料的感性认识，加深了学生对理论知识的理解和记忆，取得了较好的教学效果。

2.注重案例教学，坚持理论联系实际

“无机非金属材料学”是一门理论性较强的课程。在教学过程中，笔者注重理论联系实际，尽可能地通过讲授实际案例激发学生的学习兴趣。如在讲授梯度功能材料时，笔者介绍了越王勾践剑，通过图片展示和对越王勾践剑结构的分析，既展现了中华民族的优秀智慧，又加深了学生对梯度功能材料的认识和理解；又如，在讲授水泥材料时笔者例举了伊朗为应对美国现有的穿地炸弹，已研制出既可抵御钻地炸弹，也可抵御地震的世界最强混凝土——“智能混凝土”，这一案例让学生更加深切体会到新材料的研发和应用直接关系到一个国家的工业活力和军事力量。这些案例的讲解都极大地激发了学生的学习兴趣和科研兴趣。

3.增强互动教学，营造良好的课堂氛围

根据选修课性质，课堂教学采用启发式讲授和学生讨论相结合的互动教学方法，可以很好地调动学生的学习积极性，营造良好的课堂氛围，提高教学质量，增强教学效果。因此，在教学过程中，笔者既重视发挥教师的主导作用，又尊重学生在学习中的主体地位。课堂上，笔者常常向学生提出问题，鼓励学生积极思考，并展开讨论。这种互动教学既激发了学生学习的积极性和主动性，又活跃了课堂气氛。例如，在讲授玻璃的定义时，笔者首先提出“有机玻璃、金属玻璃是玻璃吗？”这个问题，让学生进行思考，各抒己见，然后通过定义讲解，使学生找到正确答案，课堂气氛十分活跃。这种互动教学使学生对定义理解更加透彻，记忆更加深刻，教学效果好。

4.提倡自主学习，充分发挥学生的主观能动性

“授之以鱼，不如授之以渔。”随着现代电子信息技术的进步，充分引导学生运用新技术获取知识和信息，并利用这些信息完成学习任务，发挥学生的主观能动性，提高学生的自学能力，在教学过程中具有十分重要的意义。教师给学生布置课外学习任务，学生需要利用图书馆或网络资源查阅一定数量的文献，并通过自己的独立思考才能完成任务。这种任务驱动式教学方式既可以培养学生的自学能力，锻炼学生分析问题和解决问题的能力，也可以培养学生的创新思维能力，这些能力的培养将为学生今后走上科研或生产岗位奠定良好基础。因此，在教学过程中，笔者提倡通过任务驱动的方式鼓励学生自主学习。这样不仅可以调动学生的学习兴趣，充分发挥学生的主观能动性，培养学生的自学能力和科研能力，同时还可弥补课堂教学内容的有限性，促使学生掌握更多的知识。如在学习特种玻璃时，笔者给学生布置了一项任务，即合理设计一款或多款学生心目中理想的未来玻璃。接到任务后，学生大胆想象，设计出了30多种自己心目中理想的未来玻璃，如破碎后能自动粘合的记忆玻璃、光强和颜色能随人体内电流和电磁波而变的情绪玻璃、不开窗即可自动换气的净化空气玻璃等，这些作品充分展现了学生学习的主观能动性和创新思维能力。又如，在学习完陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料这四种传统无机非金属材料后，笔者鼓励学生根据自己的兴趣选择任意一种无机非金属材料制作课件，在课堂上进行演示和讲解，再由学生展开互评。这次教学活动既锻炼了学生查阅文献和综述文献的能力、独立思考的能力以及表达沟通能力，也培养了学生的科研创新能力，获得了学生的一致好评。

三、注重教学效果，改革考核方式

考核环节作为教学活动的有机组成部分，是整个教学过程的重要环节之一。专业选修课的考核一般可根据实际情况采取灵活多样的方式。[3]传统的闭卷考核形式，需要学生死记硬背的知识点多，学生复习吃力，容易让学生造成思想负担，给学生学习带来压力，不利于调动学生学习的主动性和积极性；而采用课程论文形式进行考核，在信息高度发达的现代社会，学生中容易出现利用网络资源抄袭的现象，无法真正反映出教学效果。“无机非金属材料”课程作为金属材料工程专业的专业选修课，侧重于拓展学生的知识面，培养学生的综合专业能力。鉴于该课程的选修课性质和内容多、知识面广、学生全面掌握知识点难度较大等实际情况，为提高学生的学习积极性，并真实反映出学生的学习效果，笔者对该课程的考核方式也进行了相应改革，采取了过程性考核与终结性考核相结合的考核方式。其中，过程性考核成绩占该课程成绩的30%，考核内容主要包括课堂表现、出勤情况和任务完成情况等；终结性考核占70%，具体采用开卷考试形式进行。这种考核方式既可以较客观地反映学生对课堂知识的了解和掌握情况，也可以较真实地反映学生参与这门课程的学习态度和科研创新思维能力，从而真正体现出这门课程的教学效果。

四、结语

“无机非金属材料”课程作为一门内容多、知识面广、关注学科前沿的专业选修课，随着新材料及其技术的不断发展，其教学内容还需不断调整，教学方法、教学手段和考核方式也有待于进一步改进，这样才能更好地调动学生学习的积极性和主动性，提高教学质量，增强教学效果，从而为社会和企业培养出紧跟时代步伐的“高素质、强能力、应用型”材料类高级专业人才。

参考文献：

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当前我国的建筑行业面临着严峻的能源挑战，因此必须寻找可以进行利用的节能材料。经过探寻，发现无机非金属材料在这方面很有优势，是实现节能的理想材料。无机非金属材料的涵盖了除了金属材料和高分子材料之外的几乎所有材料领域，通常无机非金属材料具有抗高温、硬度强以及耐腐蚀等优点，但也会出现强度差、韧性不良等缺点。

1无机非金属材料在经济发展中的作用

1.1为信息技术革命奠基

人类的发展经历了诸多时代，现在正处于一个信息化高度发展的科技时代，每个时期的发展都与材料有着密切的联系。从这个角度讲，材料贯穿了人类的发展进程，是社会发展的标志性因素。在高科技背景下，无机非金属材料成为了社会发展的基础。

1.2支撑现代文明

无机非金属材料具有体轻、硬度和强度较高、抗高温、抵制腐蚀等优良特性，因而具有金属和高分子材料所无法比拟的优势，在航天、微电子以及海洋事业中大放异彩，在高科技的竞争领域中占据重要地位、起到重要的作用。

1.3可以促进经济发展

事实证明，每次无机非金属材料的重大进展都会引发一次重大变革，比如玻璃钢、芳纶纤维等材料的产生，使得火箭的外部材料发生了革新，这种效应也扩散到汽车和飞机等领域。光学纤维的横空出世，让广播电视、邮电通讯以及医学等领域出现了飞跃性的进步，这种推动效应还扩散到了印刷和自动检测等领域当中。

2无机非金属材料的分类

2.1依据分子结构划分

无机非金属材料总体上依据分子结构可以划分晶体和非晶体两大类，晶体可以分为单晶和多晶，两者都可以分为单质和化合物两个类型。单晶的单质具体有单晶硅、金刚石、集成电路材料以及工具材料；单晶的化合物可以分为碲化铋、电子器件以及半导体敏感材料。

多晶的单质可以分为多晶硅、烧结金刚石、光电材料以及工具材料。其在化合物方面可以分为传统陶瓷、新型陶瓷以及自然石料三个方面；传统陶瓷又可以分为日用陶瓷、建筑陶瓷、美术陶瓷以及耐火材料四个方面；新型陶瓷中的结构陶瓷则可以分为耐高温材料、耐腐蚀材料、耐磨损材料、耐冲击材料和硬度材料。其功能陶瓷则可以分为电子功能材料、光学功能材料和生物功能材料；自然石料则可以分为装饰材料、建筑材料以及日用器皿。

非晶体主要指的是玻璃，玻璃可以分为单质玻璃和化合物玻璃。单质玻璃有无定形硅和生物玻璃两种；化合物玻璃则分为日用玻璃和功能玻璃；功能玻璃包括导光透光玻璃、电学功能玻璃、热湿等敏感玻璃以及生物玻璃。

2.2依据化学成分划分

总体可以分为单质和化合物两大类。单质分为单晶硅，如金刚石、集成电路以及工具领域等使用；多晶硅如多晶石墨、光电材料和电极等；单质硒玻璃如敏感材料；无定形碳包括生物膜材料和导电材料等。

化合物则包括氧化物、非氧化物以及多元化合物。氧化物分为二氧化铝和二氧化锆、非氧化物分为氮化硅和氮化铝；多元化合物分为生物玻璃和钛酸钡。

2.3依据功能划分

总体可分为工程材料和功能材料。工程材料可以分为高强高韧材料、耐高温抗热震材料、耐磨耐腐蚀材料各种界面材料以及其他材料；功能材料分为电学材料、光学材料和生物材料三种；电学材料可以分为压电材料、磁性材料、电导材料、热电材料、电子材料以及敏感材料；光学材料可以分为导光材料、透光材料和光信息材料；生物材料则可以分为生物惰性材料、生物体内可控表面活性材料、生物体内可吸收材料。

3无机非金属材料的分类的展望

按照其类型逐一展望。

3.1新型玻璃

新型玻璃应该在传统工艺基础上运用溶胶-凝胶、CVD、超急冷以及失重等工艺，通过各种微观方法实现新型玻璃领域的突破。

3.1.1新型的激光玻璃

未来会生产出输出功率更为强悍、性能品质更加优良的掺饵玻璃以及磷酸盐类型的激光玻璃，还有更新的激光放大纤维等材料。

3.1.2光集成电路玻璃

其制作方法为离子交换法，制成的成品玻璃成分包含Feo、Ce203等，本身能散发出磁光以及热光等效应。

3.1.3超平玻璃

这种玻璃主要的应用范围为光存储器，还可以应用在光磁存储器和大型液晶显等基板上面，对于那些大规模以及特大规模类型的光掩用途模板也起到较大作用。

3.2高性能陶瓷

这种陶瓷材料在性能上体现出极强的优点，比如能够抵抗高温、强度和硬度系数都很高等，因而在航天和电子领域被广泛应用。

3.2.1结构陶瓷

制作材料为碳化硅、氧化铝以及莫来石等，改进措施为增加韧性、改善纤维强度，对材料的内部构成进行调节，使之具有坚硬、耐磨、抗腐蚀等特性，可以对轴承、不锈钢等材料进行更新换代，可直接制作成发动机和电极材料等进行运用，具有使用延长寿命、节能等效果。

3.2.2功能陶瓷

其在功能方面起到的作用为绝缘、坚硬、光敏和热敏等，可以用在压电元件和磁记录存储等领域，使其成为促进信息产品容量扩大、密度增大的有力武器。

3.3人工晶体

这个材料的应用范围很广，而且前进步伐迅速。晶体原有形态和功能以及用途不断被刷新，而且新型的晶体也在不断地取代传统类型晶体，比如金刚石之所以被广泛应用就是因为其在硬度方面体现出超高的性能，其实它还具有高导热的特殊功能，可以利用这个方面将其当做热沉材料进行应用，使其具有半导体功能，让其在信息技术领域得到应用。人造水晶原本是用来发挥压电效能的，但是经过对其功能进行探索，其应用领域也变得开阔，当前还应用在延迟线以及表面波器件之中。另外，可以对辐射产生抵抗功能的水晶还被广泛地应用在航空航天领域，甚至可以在军事领域发挥出很大作用。

4总结

无机非金属材料在高科技领域占有重要地位，是伴随高科技进步而出现的朝阳产业，具有很强的发展潜力和生命力，必定在将来的竞争中脱颖而出，因此已经受到各方面的重视。本文分（下转第129页）（上接第119页）析了无机非金属材料在经济发展中的地位，详细地对其分类进行解读，展望了其应用前景。

【参考文献】

篇（6）

在本世纪70年代， 逐步发展形成的现代生物技术（ 亦称生物工程技术）， 从广义上说， 它包括人类对动物、植物以及微生物有目的利用、控制和改造。随后80年代， 美国和口本便分别召开了 “用生物方法合成材料”和“使用生物技术创制新材料”等专题学术研公寸会。由此可见， 现代生物技术在材料学与上程中的应用前景颇为看好。例如现代生物技术在金属材料行业中的系统应用已经成功地形成生物冶金分支学科。所谓生物冶金或称细菌冶金， 即细菌萃取金属或生物浸出金属， 是一种利用细菌的氧化作用把不溶性金属化合物转变成可溶性化合物， 再用湿法冶金从溶液中回收金属的方法。又如开发研究生物降解高分子材料， 及时防止和解决当今世界上极为严重的“白色污染”的决定性措施， 亦是现代生物技术在有机高分子材料行业中的应用热点。至于现代生物技术在尤机非金属材料行业的应用前景， 是又可望又可即的。

1 生物提纯硅酸盐矿物原料

生物提纯是指现代生物技术利用生物浸出法在非金属矿选矿过程中的应用。这种技术的应用原理主要就是利用微生物能够让金属矿物进行液化的功能， 使得生物技术在矿物融滤过程中得到广泛的应用。由于这些铁杂质一般都以黄铁矿的形态存在于硅酸矿物质中， 人们可以利用氧化铁硫杆菌和其他菌类对黄铁矿变成可溶性化合物， 在形成这一反应时。根据调查显示， 这种真菌可以对高岭土壤中铁的含量至少降低4 %左右， 并且让高岭土的白亮度有很大的提高， 这成为陶瓷和造纸行业产品的质量关键的因素。根据上述分析， 现代生物技术将会为硅酸盐矿物原料。

2生物矿化过程

生物矿化过程是在一定的细菌分泌和特殊机质的作用下的成矿过程， 也是在特定的机质下长成晶体结构。以珍珠贝的珍珠层为例， 珍珠层的结构是由霞石的碳酸钙晶体组成， 并在这种情况下形成了大小不一的螺旋形， 由于这种基质的网络结构中存在不规则的钙物质， 能够使碳酸钙在一定的距离成核并且按照自身的生长规律形成霞石螺旋。碳酸钙的生物矿化过程既是一个化学过程， 也是一个生物过程，这是两者共同作用过程的结果。日本研究人员还培育出一种海藻和一种单胞藻， 它们都可以联系生产处石灰石颗粒， 每天这些形状的石灰石最佳生产率为15毫克每升和90 毫克每升， 并可以对回收后的细胞进行再生产。根据上述材料表明， 人类可以在人工手段下实现细胞固定化技术， 并利用生物的成矿能录生产石灰石质纳木材料和生物装饰材料， 也可能利用生物的成矿功能进行复合材料的生产。

3 用稻壳制备高纯度高性能碳化硅

从仿生学的角度来看， 人们可以利用稻壳制造出高浓度、高性能的碳化硅。主要的步骤为： 首先， 将稻壳进行碳化， 使稻壳中的纤维素进行分解， 形成不定性碳化物； 其次， 在还原性和惰性的条件下， 对稻壳进行高文炼烧下形成碳化硅。在稻壳中所存在的二氧化硅凝胶会与多糖基质进行紧密的结合， 多糖的谈话会在二氧化硅的表层发生， 并且二氧化硅一直处于高化学活性的多孔和微粒状态下， 因此， 在对它进行炼烧时，可以最快速度与二氧化硅产生反应。德国的一位建筑师利用自己设计的一种水下装置放到海中， 在经过两到三个月的时间用过海藻作用可以产生2 5尺长、五尺宽、2寸厚的生物大理石材料板。近期， 日本的工业技术研究所成功利用稻壳制备出碳化硅的新工艺， 这种技术与原来的硅石和煤气还原法相比， 同时达到了降低成本和实现了对稻壳的最大利用。在稻壳中存在碳、二氧化硅等有效化学成分， 这就具备了形成碳化硅的先决条件， 但是一旦在发生反应时磷成分过多时， 就无法形成碳化硅， 那么就必须研究减少磷产生的方法。这种工艺的原理是以弱酸性缓冲剂进行爆破性处理， 在多种酶的作用下可以溶出碳， 然后再对其进行氧化处理， 在无氧加热条件下形成高浓度、高性能的碳化硅。

4 生物混凝土

在很早以前， 我国就应经学会利用存在于粘土中的细菌对粘土进行发酵来增强它的可塑性。目前， 我国很多学者都预言几千年后老鼠建造洞穴的材料将用比混凝土还牢固的白蚁排泄物。这种材料是天然的高分子非金属材料的符合混凝土， 也是细菌作用下形成的生物混凝土。与此同时， 在日本也有相关报道曾预言提出这种单材质发酵技术的应用。新型生物混凝土具有多层结构：第一层是防水层，能够防止雨水渗入，避免对建筑结构造成破坏；第二层是生物层，能够收集雨水以供植物生长，例如它可以为微型藻类、菌类、地衣和苔藓等提供天然生物屏障；第三层是覆盖层，能够让雨水通过这一层渗入生物层，并可防止水分流失。与传统混凝土相比，这种新产品的最大优势是既能吸收二氧化碳，改善城市环境空气质量；又可美化墙体，改变城市色彩单一的外观面貌；还能提升建筑物的保温性，降低能源消耗。

5 生物铁氧体功能陶瓷材料

在常温条件下， 可以利用海洋水中想磁性细菌合成比较均匀的磁性微粒， 磁性微粒通常情况下也被称为生物铁氧体功能陶瓷材料， 它与人工制成的磁微粒材料相比， 它的表面积比较大， 而且表面部位被坚硬的有机薄膜覆盖， 在这种情况下很难将铁浸。

6 结语

将现代生物技术应用到非金属材料领域中比较重要的工程， 这也将大大推动生物非金属材料工业的发展和进步。我们必须积极探索现代生物技术的作用， 抓住现代生物技术的特点， 现代生物技术作为一种低能耗、高效益的新兴技术， 必将在非金属材料领域大面积的应用， 以推动我国经济和科技的发展。

参考文献：

[1]朱跃钊，卢定强，万红贵，韦萍，周华，欧阳平凯. 工业生物技术的研究现状与发展趋势[J]. 化工学报，2004（12）.

篇（7）

中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）50-0013-02

引言：

实验室是高校进行人才培养的重要场所是培养学生动手能力、实验实践能力和创新意识的基础环境[1]。工科类专业学生的培养更是与实验室密切相关学生很大一部分学习都在实验室进行或者与实验室相关所以实验室也是高等院校安全防护的重点场所[2]。无机非金属材料专业实验室是专业实验教学活动和学生论文阶段从事科研活动的场所也是学生接触较多、参与度较高的场所实验室的安全关系到每一个学生的学习。无机非金属材料是传统三大材料之一（金属材料、高分子材料、无机非金属材料）主要研究水泥、玻璃、陶瓷等材料的结构、分析、制备、成形与加工等。设备的使用在材料专业学生的培养与学习中有很重要的地位。很多实验需要在科研设备中完成因此设备的安全至关重要[3]。随着无机非金属材料专业的发展研究领域越来越广所用实验设备也越来越多比如机械切割设备、高温高压设备等这些设备在使用过程中稍不留神便可能引起安全事故实验室安全管理面临新的困难和挑战[4-6]。作为实验室的管理者与参与者必须重视实验室的安全管理工作避免安全事故造成实验人员人身伤害。本文从无机非金属材料专业实验室常用实验设备方面分析了无机非金属材料专业实验室面临的安全问题并由此提出相应的安全管理措施。

一、影响实验室安全因素

无机非金属材料实验室主要承担的实验内容有材料的制备、合成、成形及加工、测试、分析等。实验过程中接触设备量大实验室安全管理涉及面广潜在危险性大。具体可以概括为以下几个方面的安全隐患：

1.机械伤害安全隐患。无机非金属材料专业实验中需要用到许多机械类设备如水泥生料和熟料破碎时所用的各种破碎设备包括鄂式破碎机、球磨机、圆盘磨、行星磨等；进行水泥性能测试及混凝土试样成型时所用的水泥净浆搅拌机、水经胶砂搅拌机、振实台、砂浆搅拌机等；制备陶瓷时所用压片机、切割机、剖光机等。这些设备在运行过程中稍有不慎就会对实验人员造成刮伤、压伤、擦伤、碰伤等人身伤害。

笔者在管理实验室过程中就经常会遇到学生在使用切割机时将手指擦伤、碰伤的情况。

2.电气类伤害安全隐患。用电安全是每个实验室面临的主要安全问题之一无机非金属材料实验室尤是如此。无机非金属材料研究的水泥、玻璃、陶瓷三大材料都在高温条件下完成制备工艺（三大材料通常所需要温度在1000℃以上）因此实验室需要大量的高温炉、烘干箱等大功率用电设备。这些大功率用电设备在长时间运行后很容易发生线路老化如果检查不及时可能会造成触电伤人事件。尤其是由老旧实验室改造改建后投入运行的实验室则原有建筑电源容量相比较现在大型设备而言很容易显得不足在大功率用电设备启动后整栋建筑用电量急剧增加很容易造成电路故障严重时可能引起火灾[7]。

高压气瓶安全也是无机非金属材料实验室的安全因素之一。随着材料专业的不断发展无机非金属材料的研究范围也在不断扩大很多材料的制备需要在在氮气或氦气等惰性气体氛围下进行。再比如进行材料比表面积测试、差热曲线测试过程中也需要进行氮气。这些高压气瓶如有泄漏很容易引起爆炸。加上气瓶本身质量较大如果存放、保管和使用不当很容易产生倒地砸撞伤人事故。

3.高温高压伤害安全隐患。前已述及无机非金属材料主要研究的三大材料都需要在高温条件下才能完成制备。因此需要用到大量的高温炉就本实验室而言用到的高温炉种类繁多有马弗炉、箱式高温炉、管式炉、气氛炉、微波高温炉等还有各种大小不一的数显恒温鼓风干燥箱。学生在实验过程中大部分实验需要温度高于600℃有的高达1500℃这么高的温度人的皮肤一旦接触后果将不堪设想。特别是管式炉炉膛有石英玻璃和刚玉炉膛如果发生开裂或崩开情况很容易造成伤人事件。另外水热合成无机材料过程中需要用到各种材质的高温高压反应釜包括耐酸高压反应釜和耐碱高压反应釜等等。这些高温炉和反应釜在使用过程中如果操作失当很容易造成烫伤和化学腐蚀伤害。

二、无机非实验室安全管理措施

针对无机非实验室所面临的安全问题实验室管理者应该做好以下几个方面的工作。

1.制定详细的仪器或设备操作规程。操作规程指指导操作人正确操作该设备的有关规定和程序。制定详细的仪器或设备操作规程是安全使用该仪器设备的基础。编制仪器或设备操作规程时应该以制造厂提供的设备说明书的内容要求为主要依据根据设备的结构运行特点及具体实验室使用条件和环境详细制定使用人员在使用该仪器或设备过程中必须遵守的事项、程序及动作。特别是对于涉及到安全的操作步骤或操作动作需要重点提醒制作操作规程时相应的文字应加粗或采取其他方式使浏览该操作规程的人员引起足够重视。

2.进行定期的培训与宣传教育。实验室管理人员在本科生和研究生进入实验室之前集中进行安全教育培训和应急演练以提高学生的安全意识增强应急反应能力包括救生和自救[8]。每学期开学阶段都会有相应年级的本科生进行生产实习或毕业论文实验。此时实验室管理人员需要对参与实验的学生进行安全教育对实验室常见安全因素进行重点告知比如常见的机械伤害、电气伤害、高温高压伤害、化学药品伤害等。并针对相关的仪器或设备开展安全技术操作规程讲解。但在实际实验过程中很多参与实验的本科生安全意识逐渐淡化。在实验开始阶段还能较好地保持安全防范但随着对仪器设备的熟练使用很多人已不再严格按照相关仪器设备的操作规程进行致使出现安全事故的可能性升高管理实验室经验告诉我们本科生的安全教育仅仅通过进入实验室前的一次培训远远不够有必要定期地进行安全知识考核和安全技能重复培训。因此需要做到定期的安全宣传教育工作。做到：“安全钟”时刻在实验人员的头脑中敲打。

3.随时检查安全隐患。针对无机非金属材料实验室所存在的安全隐患实验室管理人员应该定期检查。关于机械类设备应定期检查其安全性。重点对设备的螺丝紧固、安全阀的完好等安全关键点进行逐一检查以防实验人员在实验时出现设备意外情况而发生安全事故。对于高压钢瓶要对连接气体管路定期检查查看气体管路是否完好无损并及时清理废旧气体钢瓶。关于电气类安全隐患实验室管理人员应该定期对实验室电路进行检查以及对高压气瓶进行阀门和减压阀等安全设备元件进行检查。对实验室存在的不安全因素要及时向有关部门反映、整改。

三、结语

实验室安全方面的管理任务坚巨而复杂不同专业的实验室有其不同的特点。实验室管理人员需要认真分析自己所在的实验室的不安全因素针对实验室的不安全因素制定相应的规章制度。在实验室日常管理过程中要求实验室的每个参与者时刻树立安全意识。对实验室制定的规章制度认真贯彻执行养成一个良好的实验习惯。只有平时对安全方面足够重视才能在安全问题突然出现时使伤害降到最低程度。

参考文献：

[1]黄凯.北京大学实验室安全教育体系建设的探索与实践[J].实验技术与管理，201330（8）：1-4.

[2]刘桂艳，谢乃新.高等学校实验室安全管理的探索与实践[J].实验技术与管理200825（9）：1-3.

[3]陈赵扬，毛信表，朱英红，等.材料制备产学研实验室的安全控制与管理[J].实验技术与管理，201330（9）：192-195.

[4]唐岚.高校化学实验室安全规范管理探究[J].实验技术与管理，201027（3）：249-252.

[5]阮俊，金海萍，冯建跃.关于高校实验室安全隐患排查与整改的探讨[J].实验技术与管理，201027（9）：190-192.

篇（8）

ⅤA　 ⅥA

ⅦA

B

C

N

O

F

Al

Si

P

S

Cl

Ga

Ge

As

Se

Br

In

Sn

Sb

Te

I

Tl

Pb

Bi

Po

At

（二）碳碳元素及其单质的性质变化规律

元素名称 元素符号 原子半径

（nm） 主要

化合价 单质的性质 颜色、状态 密度

（g·cm—3） 熔点

（℃) 沸点

（℃） 碳 C 0.077 +2，+4 金刚石：无色固体

石墨：

灰黑色固体 3.51

2.25 3550

3652

—3697

（升华） 4827

4827 硅 Si 0．117 +2，+4 晶体硅：灰黑色固体 2.32—2.34 1410 2355 锗 Ge 0．122 +2，+4 银灰色固体 5.35 937.4 2830 锡 Sn 0．141 +2，+4 银白色固体 7.28 231.9 2260 铅 Pb 0．175 +2，+4 蓝白色固体 11.34 327.5 1740

碳族元素化合价主要有+4和+2，C、Si、Ge、Sn的+4价化合物是稳定的，而Pb的+2价化合物是稳定的。

例 PbO2有强氧化性

阅读下列材料，回答有关的问题

锡、铅两种元素的主要化合价+2价和+4价，其中+2价锡元素和+4价铅元素的化合物均是不稳定的，+2价锡离子有强还原性，+4价铅元素的化合物有强氧化性。例如 Sn2+还原性比Fe2+还原性强。PbO2的氧化性比Cl2氧化性强。

（1）写出下列反应的化学方程式

①氯气跟锡共热__________；②氯气跟铅共热__________；③二氧化铅跟浓盐酸共热__________；

（2）能说明Sn2+还原性比Fe2+还原性强的离子方程式______________。

答案：

（1）

①

②

③

（2）

二．碳族非金属氧化物比较

CO CO2 SiO2 类别 　 　 　 酸性 　 　 　 氧化还原性 强还原性 弱氧化性 弱氧化性 毒性 有毒 无毒 无毒

反应实例：

酸性：H2CO3>H2SiO3

与碱反应：CO2+2OH—=CO32—+H2O　 CO2+H2O+CO32—=2HCO3—　 CO2+OH—=HCO3—

思考：CO2通入NaOH溶液中生成的盐是什么？

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

思考：盛放碱液的试剂瓶为什么不能用玻璃塞？

氧化还原性

三、Na2CO3与NaHCO3的比较

Na2CO3 NaHCO3 俗称 纯碱（苏打） 小苏打 溶解性 易溶 易溶 溶液度Na2CO3> NaHCO3 稳定性 稳定 不稳定 与酸反应出CO2速率 慢（分二步）

CO32—+H=HCO3—

HCO3—+H+=H2O+CO2 快（一步）

HCO3—+H+=H2O+CO2 相互转化

方程式如下：

Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3

NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

四、知识网络

（一）碳及其化合物

篇（9）

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）44-0130-02

材料是社会文明的一个重要标志，也是当今社会各个国家与地区发展基础工业和开发新技术、新行业的源泉和动力。新材料的开发和使用，不仅需要材料研究的创新性思维，而且需要材料科学与技术人才的创新精神。当前，随着材料学的快速发展，将对材料人才提出了更多更高的要求，由原先的单一技术型人才逐步转变为具有多层次、多学科交叉的复合型人才[1，2]。复合材料学科近年的发展也反映了社会对材料的要求，人们对多功能材料的需求和要求也在不断提高，这加重了对学习材料人的要求，对于各类材料的结构原理及其制备技术需要更多的了解。无机非金属材料不仅是复合材料专业的必选课程，而且也是一门材料学科的综合性课程。该课程主要讲解无机非金属材料的定义、分类，以及无机非金属材料的共性与个性；无机非金属材料中原料的制备、配合料的计算、成型、干燥和烧成等生产工艺以及介绍无机非金属材料现在的发展状况与研究方向。复合材料专业开设无机非金属材料课程的目的是让学生能够了解无机非金属材料的基本知识，在学习复合材料专业的同时，拓展自己的学科知识，深化自己的专业领域，这对于增强学生就业竞争能力具有重要意义。

一、复合材料专业开设无机非金属材料的必要性

无机非金属材料是一门历史悠久的学科，在人类发展的历史上扮演着重要角色。在当今社会，无机非金属材料在建筑、航空航天、交通、电子科技以及能源等方面有着不可替代的作用，是国民经济的重要基础。复合材料作为一门新型学科，需要与其他专业进行交流融合，无机非金属材料与有机高分子材料、金属材料并称为材料界三大材料。通过对无机非金属材料课程的学习，不仅能够掌握无机非金属材料的组织结构特点、制备工艺和性能特点，而且可以将其和复合材料进行对比联系，从而更加快速地学习复合材料。单一的材料已经不能满足现在社会的要求，人们更加需要复合型材料，而无机非金属复合材料的出现适应了社会的要求。例如在石灰浆中掺入麻绳或其他纤维用作涂墙的材料，用钢筋、水泥、砂、石块制成钢筋混凝土，等等，这些都是生活中常见的无机非金属复合材料，所以在复合材料专业中开设无机非金属材料，不仅有利于学生学习复合材料，在以后的社会工作竞争中也有很大的作用。

二、复合材料专业开设无机非金属材料课程的教学现状

无机非金属材料课程作为复合材料专业的一门专业必选课，由于它涵盖了陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等内容，因此它比复合材料专业中开设的其他课程更加复杂。无机非金属材料多是离子键、共价键或离子―共价混合键，导致材料的性能及结构特征各有特点，并且制备过程中原料的比例或制备工艺也会对材料产生巨大的改变，学生在学习过程中容易将其混淆，使得教学达不到预料的结果。教学中大多数注重理论教学，不注重实践教学，让学生对无机非金属材料的了解只停留在理论知识。此外，作为一门选修课，学生对其重视程度也没有复合材料必修课高，在学习过程中态度也会有所下降，学习效率也会降低，那么开设无机非金属材料课程的初衷也没有达到。

三、复合材料专业开设无机非金属材料课程教学方法的探索

（一）教学内容的优化

由于无机非金属材料课程包含的内容较多，有陶瓷、水泥、玻璃以及耐火材料等内容，如果每一种材料都详细讲解，课时量必然不够，因此需要以某一种材料为主线，根据无机非金属材料的相同点和不同点进行穿插讲解。此外，在教学过程中由于教学内容较多，往往采用“填鸭式”教学，将所有的知识一股脑的塞进学生的脑中，这样导致学生不仅没有了解无机非金属材料，还对教学内容产生厌倦，所以在教学过程中还要注重知识点的连贯性和层次性，准确把握重难点。在教学过程中可以借助于生活中的事物来帮助记忆，比如可以根据树的模型，将树干比作无机非金属材料的组成、结构和性能。学生通过了解不同的组成，推断出将会产生怎样的结构，从而导致相应的性能，这样可以让学生抓住材料的本质，学习起来也就得心应手。然后，再由树干发散到枝干，逐一讲解无机非金属材料课程中水泥、陶瓷、玻璃以及耐火材料的原料和制备工艺等，将内容逐渐具体化，使学生更加轻松地学习无机非金属材料课程，让学生由浅入深，逐步了解无机非金属材料，从而达到掌握无机非金属材料课程的知识。

（二）教学方法的创新

无机非金属材料是一门具有较强理论性的课程，因此在课堂教学时，首先要调动学生的学习积极性，让学生能够跟着教师的步伐在上课开始提一些简单的问题，不仅能让学生快速进入学习状态，也可以检验学生课下的复习情况。其次，记笔记对于学习无机非金属材料是非常重要的，它不仅可以让学生建立自己的学习方法，也方便课下的复习。另外，实践教学是必需的，无机非金属材料是一门理论与实践相结合的课程，实践教学不仅能够让学生掌握课本知识，还可以增强学生对无机非金属材料的理解[3]。实验是实践教学的主要途径，实验可以培养学生的动手能力，激发学习兴趣。托尔斯泰曾经说过：“成功的教学，所需的不是强制，而是激发学生的学习兴趣”。此外，课堂多媒体教学的作用也很大，观看材料的微观组织结构视频可以让学生更加清晰的了解无机非金属材料的制备过程。

（三）考核方式的改革

学习无机非金属材料的目的是要让学生掌握无机非金属材料的种类、组成、共性和个性，掌握原料的制备过程和原料选择对无机非金属材料性能的影响，掌握陶瓷、玻璃和水泥的生产工艺流程等内容。在考核学生的学习结果时往往采用考试的方法，这样的方法会导致学生死记硬背课本内容，给学生造成巨大的思想负担，不利于培养学生的学习主动性和积极性，所以考试不是一种好的考核方法。采用论文考核也不是一种好的方法，现如今网络的发达造成了利用网络资源抄袭的现象，这样的考核也不能达到开设无机非金属材料课程的初衷。学习无机非金属材料一方面是为了让学生了解更多的材料学内容，拓展自己的视野；另一方面，通过对无机非金属材料课程的学习可以更好地学习复合材料，因此，可以将两者结合起来进行考核。将学生分成若干组，每一组负责完成一种无机非金属材料设计，最后对每组成果进行评价。这样既可以检验学生对无机非金属知识的了解，也能开发学生的创新能力，从而真正体现这门课程的教学成果。

四、结语

无机非金属材料课程一方面能够让学生了解无机非金属材料的基础知识，另一方面能够从无机非金属材料学习中更好地学习复合材料。本文针对当前无机非金属材料课程在复合材料专业教学中所面临的问题，结合复合材料专业开设无机非金属材料的必要性和教学现状，对教学内容、教学方法和考核方式等方面提出了一些建议，期望以此推进复合材料专业的发展，为国家培养更多优秀的人才。

参考文献：

篇（10）

0 前言

随着科学的不断进步，新技术开始在各个领域中应用，尤其是进入21世纪以来，新的技术更是如雨后初笋般出现，我们常听到的如纳米材料的应用、超导材料的发现、新能源的研究以及光电子材料的技术发展等一系列新技术和新材料。这对我国的新材料工业来说是一次重大的发展机遇，如果能抓住这次新材料机遇，我国的工业生产将会有一个新的突破。随着固溶物的应用和发展，固溶物的应用和研究越来越广，尤其是近些年来在无机非技术材料中的应用，在制备无机非金属材料中，在材料制备过程中，通过对其内部掺杂杂质、改变压力等一系列条件，来使得非金属材料的性质发生改变，从而赋予非金属材料新的特性。

1 固溶物简介

在溶液中将溶质进行溶解后，理化性质受到微量溶质的决定形成的产物为固溶体。固溶体有很多分类，一般我们根据外来的组元在固溶体中主晶相的固溶度分类，将固溶体分为有限型和连续型两种；按照外来组元在固溶体主晶相的位置分类，可以分成间隙固溶体和置换固溶体；而若按照相图中固溶体所处的位置，则可以分成中间固溶体和端部固溶体两部分。在固溶体的制备方法中，一般常用的有沉淀法、电泳法、溶胶法以及络合法等一系列传统的方法，在最近几年，新兴了一些固溶体的制备方法，但是这些技术和方法还不是很成熟，因此在实际的生产过程中应用较少。这表明固溶体在非金属材料中的应用还有很大的空间去探求，非金属材料制备在固溶体中还有很长一段路要走。

2 固溶体的特性

固溶体的特性一般主要是由固溶物的组成物来决定的，在近些年的无机非金属材料的制备中，在固溶体中掺杂一些性质独特的物质来改变固溶体本身存在的特性，改变固溶体原有的属性。在固溶体中，加入一些稀有元素，会将该元素的特性延伸到固溶体中，会大大提升固溶体的属性。现在一些学者将稀有金属添加到固溶体中，钛使用用最广的一种，钛由于具有密度小，质轻，机械强度高、耐腐蚀、耐酸、耐碱等一系列性能，因此在固溶体中被广泛的应用，掺入钛的固溶体也会具备钛原有的一些属性，使得固溶体的性能得到进一步的加强。还有一些将硅、铝以及石墨加入到固溶体中，让固溶体拥有它们的属性，为非金属材料的制备提供更好的固溶体。

3 固溶体在无机非金属材料中的应用

随着对固溶体的研究越来越多，因此固溶体的应用也越来越广泛，近些年，固溶体开始在无机非金属材料中广泛应用。

3.1 固溶体作为催化剂

在我国，一些研究人员通过将CeO2和ZrO2进行固溶作用，得到了一种新的铈锆氧化物的固溶体，由于之前的二氧化铈是非常好的催化剂，在生物陶瓷材料的制备、燃料电池的电极的生产中都被用作催化剂使用，效果很好。这种由两种氧化物固溶形成的固溶体，其既具有Ce的氧化还原性质，在4价的Ce4+氧化为3价的Ce3+时，发生氧化还原时，会对周围的氧浓度产生缓冲的作用，其中的CeO2直接影响的是铈锆氧化物的固溶体的催化活性，在生物陶瓷的制备过程中，加入铈锆氧化物的固溶体，能有效的将Zr4+引入到立方的晶格中去，在烧结的过程中起到催化作用，使得生产出来的生物陶瓷质量高、性能强，具有一些特性。

在Mn-Ce-O的复合氧化物中，掺入一些铜粉，形成新的复合氧化物的固溶体，同样可以在催化作用中增强其催化的作用，这是由于在合氧化物Cu.Mn―Ce―O三元固溶体中，二价的Cu2+和Mn3+进入到CeO2的晶格中去，使其形成萤石型结构的三元固溶体，这样的催化剂在催化无机非金属材料过程中，提高了氧的活性和吸附能力，提高了固溶体中铜和锰的分散和结合的速度，在无机非金属中会加快化合物表面物质的还原，将催化活性能降到最低，使得生产过程中，无机非金属材料耗能少，降低了成本。

还有一种固溶体是将TiO2中将SnO2掺杂进去形成SnO2-TiO2固溶体，主要的结构为金红石，形成的固溶物由于酸性弱，在固溶物的表面会出现含有吸附氧，在晶格中出现晶格氧。在非金属材料的制备中，TiO2会在反应中被SnO2反应分解，将SnO2-TiO2固溶体的比表面积增大到一定程度，将SnO2-TiO2固溶体的催化活性提升，在宽带隙半导体的制备中能连续反应，催化活性很高。

3.2 固溶体对晶格的影响

在一种发现的钛酸铝固溶体，经过研究和实验，发现钛酸铝具有耐火性、隔热性以及抗震性等一系列优良特点，但是在实际的应用中，发现钛酸铝在高温时，只要温度超过800℃时，就会被分解，在1300℃以下会被分解成金红石和刚玉，这就会让钛酸铝的催化性能降低，不稳定的钛酸铝，要想保证其稳定性，通常会加入一些Fe2O3和MgO，使得钛酸铝形成稳定一点的晶格，有效地抑制钛酸铝固溶体的分解。在无机非金属材料的制备中，钛酸铝固溶物的使用会使得生产的非金属材料压电性稳定、介电常数能够大幅的提升。因此在实际的应用中，钛酸铝固溶体广泛的应用到无机非金属材料的制备中。

3.3 固溶体在新型陶瓷中的应用

在近些年，一些陶瓷公司开始研究钛硅碳系列的陶瓷，这种新型的陶瓷具备强度高、抗压、抗震、抗氧化等一系列优良特性，在一些陶瓷的制备中，采用氧化锆固溶体进行新型陶瓷的应用，由于氧化锆在高温下的结构不同，在1200℃的温度以下结构为单斜相，而在1200℃到2400℃之间的结构为四方晶相，在2400℃以上的结构将形成立方相。在陶瓷的制备过程中，氧化锆固溶体在立方相结构时最稳定，在陶瓷中主要用于制备耐火陶瓷和隔热陶瓷，因此，在制备这些新型陶瓷中，就要对烧制陶瓷的温度进行严格的控制，防止温度的变化导致氧化锆固溶体的结构发生变化，在研究中一般采用的是溶胶凝胶法将氧化锆固溶体掺杂进陶瓷材料中，但是掺杂的比例也会导致制备的陶瓷性能发生变化，这时将加入一定比例的Pr，加入的Pr会将定形的氧化锆固溶体转化为晶相结构的氧化锆。通过实验研究发现，不同的制备技术、不同的Pr掺杂以及不同的温度，生产的新型陶瓷的兴纸业不相同。

4 结束语

随着科学技术的发展，新型材料将会陆续的发现，新的科学技术也会应用到无机非金属材料的制备中。在实际的应用中，通过化合物的拥有不同的膨化系数来将不同的化合物进行固溶，形成新的固溶物来制备超低膨胀无机材料。调整化合物不同的比例也能生产出不同的热膨胀非金属材料。而在一些传统的氧化铝材料中，通过掺杂一些其他新型的氧化物制备成新的固溶物可以制成颜色不同的人工宝石；在锆钛酸铅加入一些镧系氧化物，就能够生产出透明度很高的压电陶瓷。固溶体的特性经过长时间的研究和分析，相信在未来的无机材料生产中应用会越来越广。固溶体的明天将会越来越好。