引言
由非金属元素或化合物组成的材料就叫做无机非金属材料,无机非金属材料一直是我国建筑行业的重要组成部分。随着国家科学技术的发展,各个领域对材料性能的要求都越来越严格。
19世纪以来随着科学技术的快速发展,特别是在无机和有机等化学领域,许多可以作为原料的已知非金属材料,如矿物、植物、石油等,制造并合成了许多新的无机非金属材料,其中包括人造石墨、水泥、特殊陶瓷、合成橡胶、合成树脂、合成纤维等。这些非金属材料都是天然的非金属材料,它们具有多种优良的性能,这是某些金属材料无法比拟的,所以无机非金属材料在现代建筑业中的应用范围不断扩大并得到了迅速发展。非金属材料包括有机金属材料和无机金属材料。无机金属材料、有机聚合物和金属材料组成了建筑行业内的三种主要材料,具有较高的市场潜力。
1.无机非金属的特点及现状
1.1无机非金属的特点
①完整性。无机非金属材料具有很强的抗腐蚀性,这是保证材料完整性的重要因素;②防水性。无机非金属材料过于密集的内部结构导致它具有优良的防水性能;③防腐蚀性。由于无机非金属特殊的理化性质,使得当其处在具有一定的腐蚀性和生物侵害时仍可正常使用;④耐磨性。无机非金属材料的耐磨性是生物医学研究的重要内容也是最为关键的内容。例如陶瓷在生物医学中的作用。陶瓷可以替代人工关节置换的金属材料就是因为其耐久性优于常规合金金属。
1.2无机非金属材料的现状
新型无机非金属材料所带有的特殊性能使之成为高新技术产业不可或缺的核心材料。例如。石英玻璃经常被应用于激光辐射系统(例如导弹、卫星、坦克和枪支),而抗辐射性石英玻璃可以被制造成姿态控制系统,对纤维板和微通道板进行图像增强。航空玻璃是各种中国军用飞机的重要组成部分。激光器、非线性光学和红外晶体用于弹道传感器、电子电阻对抗、海底通信和激光武器等。航天发动机、卫星遥感、防弹手套以及特殊的纤维和电子阻力运动等领域广泛的应用了具有耐热、高韧性等特殊性能的陶瓷。现如今已开发出近四千种新型高性能、多功能的无机非金属材料。这种高性能材料在现代武器装备的发展中占有一席之位。无机非金属材料除具有上述优点外,其材料种类繁多,生产手法简单,具有较强的耐热性、耐性、支撑性,也是其优势所在。因此,在现代建筑中,无机非金属材料的应用前景比其他材料更为广阔。在建筑物进行保温操作时,无机非金属材料更多地用作建筑物的维护结构和室外墙壁,以维持建筑物的供暖性能和使用性能。它还可以保护建筑物免于其直接暴露于大气环境中,防止大气的侵蚀和破坏影响建筑物正常性能的使用。
2.无机非金属行业的现存问题
2.1产品质量较差
水泥、玻璃等诸多产品是质量标准普遍较低的传统无机非金属材料。以水泥为例,发达国家水泥平均强度是90%,但是我国的平均强度只有50%,生产的品种标准相对较低。
2.2资源和能源的消耗过高
对有限资源的大量无序开采和低效率运用造成了无机非金属材料的巨大浪费。在能源消耗方面,水泥的生产和消耗是其突出表现。资源和能源的高消耗是导致严重环境污染的重要因素。比如,粉尘大量排放,大大降低了空气的透明度,甚至使人们患上了威胁身体健康的疾病。
2.3技术和设备相对落后
受于我国经济条件的限制,无机非金属材料的研究开发起步较晚,造成科研成本和人力投入相应短缺,此外,缺乏对核心技术的掌握是最重要的因素。在无机非金属新材料中的建筑行业中,不仅技术本身,其后期制造工艺的落后、产能低、效率低等因素直接影响到高科技产品的质量。
2.4无机非金属材料的性能低,品种不齐全
要想研究和开发无机非金属材料,就需要进口许多相对应的配套材料。这就造成了材料性能低、质量差的问题。除此之外,还有技术落后和设备落后等原因。正是由于这些问题的存在,最终导致我国的无机非金属材料行业不能快速、持续、健康稳定的发展。所以我们必须要制定适用的法律来解决存在的缺陷,改变现状。
3.我国无机非金属行业的发展中出现的问题
在我国,无机非金属材料工业的发展非常迅速,新技术和新工艺得到了广泛应用和推广,无机非金属材料的生产也取得了令人瞩目的成就。然而,传统的无机非金属材料仍然存在品种单一、质量低劣、技术含量低和国际竞争力弱的现象。这种现象的主要原因是国内材料公司众多、市场竞争不成比例、生产行业的总体水平不高、材料生产人员的综合素质较低、先进材料研发机构少等。21世纪以来,各材料企业对无机非金属材料的需求变得越来越大,对其质量的要求也越来越严格。为了在激烈的市场竞争中得以生存和发展,国内材料公司必须积极参与国际材料市场的竞争,并通过促进对先进材料的开发和对生产和销售水平的提高,进而提升其核心竞争力。
4.无机非金属材料的发展
4.1低维化发展
低维度的发展主要涉及宏观和微观这两个领域。宏观方面的低维化是指从块状材料逐渐过渡到薄膜材料和纤维材料。例如,微电子和光电子等都是趋向于集成化的现代信息功能器件,在其中起着重要作用则是薄膜材料。现在通过对薄膜材料的使用还可以对结构材料进行改性,即提高结构材料的强度、韧性和耐磨性。结构材料作为结构复合材料的主体,同样也发挥着特别重要的作用。例如,在光通信中,纤维可以对光信号进行放大、调制和选模操作,最终形成纤维光路径和光网络。从微观角度看,无机非金属材料的结构往往都是纳米级的(即毫米和微米)。当前,人们越来越重视纳米级的晶体、纳米线和纳米点材料的结构,这在未来发展中对纳米材料的合成和组装控制的研究中将具有至关重要的意义。
4.2复合化发展
随着无机非金属材料,有机聚合物和金属材料合为一体的发展趋势的日益明显越来越明显,该组合物的最终目的是扩展对无机非金属材料的应用。例如,无机非金属材料广泛用于钢筋混凝土、玻璃纤维增强塑料等,其主要的组成部分就是有机聚合物和无机玻璃纤维。这种以结构材料为主要组成部分的复合材料,是建筑行业的发展趋势所向。
4.3智能化发展
随着无机非金属材料的持续发展,人们将发展重点放在了无机非金属材料的智能化性能上。有机聚合物和金属材料的合成化趋势越来越明显,这种结合的最终目的是提供有关外部环境变化的信息,并及时提供有关该信息的反馈。智能化功能材料主要是多片式压电陶瓷和复试结构陶瓷。在智能化功能材料应用广泛的今天,建筑智能化可以显著提高建筑材料的安全性和智能性。
4.4节能、降耗的发展
传统无机非金属材料行业的能源损耗较多,对环境造成的污染相对严重。可持续发展观提出之后,坚持全面、协调、可持续的发展理念便成为发展的第一要素。因此,我们必须改变传统的生产方式和管理理念,进行科学的研发,以较低的成本探索新的合成工艺。降低能源消耗和污染,改变生产结构,利用合理的方式和节能技术方法来提高产品性能。
结语
随着当今科学技术的进步和人们生活水平的提高,无机非金属材料在我国的建筑行业中的应用越来越广泛,其在国民经济建设中的地位也越来越重要。无机非金属材料在工业中的应用也大大超过了其自身的范围,为国家科学发展和经济建设做出了巨大贡献。
参考文献
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