氧化铝陶瓷和单晶氧化铝.PPT

* 第七章硅和硅酸盐工业 第三节 新型无机非金属材料 生物陶瓷 指与生物体或生物化学有关的新型陶瓷。根据使用情况，生物陶瓷可分为与生物体相关的植入陶瓷和与生物化学相关的生物工艺陶瓷。前者植入生物体内以恢复和增强生物体的机能，是直接与生物体接触使用的生物陶瓷，主要有人造牙，人造骨，人造心脏瓣膜，人造血管和其他医用人造气管和穿皮接头等。目前，以经开发利用的生物陶瓷有；氧化铝陶瓷和单晶氧化铝，临床实用中除做人造骨、人造关节外，还可制接骨用螺钉；磷酸钙系陶瓷 （又称磷灰石质陶瓷），磷酸钙陶瓷更类似于人骨和天然牙的性质和结构，在生物体内，羟基磷灰石的溶解是无害的，而且依靠从体液中补充Ca2+和PO43-离子等形成新骨，可在骨骼接合界面产生分解，吸收和析出等反应，实现牢固结合。因此，各国都在积极研制并对其在生物体方面的应用寄予很大希望。其它生物体陶瓷，如，生物稳定的碳具有很好的生物体亲和性，在较低温度炭化的碳水化合物制成的热解炭作为人造心脏瓣膜已有数十万实用病例。后者用于固定酶、分离细菌和病毒以及作为生物化学反应的催化剂，是使用时不直接与生物接触的生物陶瓷。在生物工艺学和生物化学领域中，主要应用的有多孔玻璃和多孔陶瓷。 一、什么是无机非金属材料？ 1、材料 2、材料的几种分类 3、生活中无机非金属材料 4、新型无机非金属材料的特征 二、几种典型的新型无机非金属材料 1、结构材料——高温结构陶瓷 2、功能材料——光导纤维（光纤） 展望 金刚石 材料是人类赖以生存和发展的物质基础，一直是人类进步的一个重要里程碑。 例如，历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料作为时代主要标志的。一种新型材料的研制成功，可以引起人类文化和生活的新的变化。 石器、陶瓷、铁、铜、玻璃、水泥、有机高分子（如塑料等）、单晶材料等的发明，为人类进步提供重要的物质基础。 没有半导体材料，便不可能有目前的计算机技术；没有耐高温、高强度的特殊结构材料，便没有今天的宇航工业；没有低损耗的光导纤维，也就没有现代的光通讯；没有有机高分子材料，人们的生活也不可能像今天这样丰富多彩。 (1)按化学组成和特性分 无机非金属材料 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 金属材料 高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维 (2)按用途分 结构材料： 利用材料的力学和理、化性质，广泛应用于机械制造、工程建设、交通运输等各个工业部门 功能材料： 利用材料的热、光、电、磁等性能用于电子、激光、通讯、能源和生物工程等许多高新技术领域。 3、生活中的无机非金属材料 ⑴玻璃、水泥、陶瓷 ⑸金刚石钻头 ⑶手表上的“19钻”(人造红宝石轴承的数目) ⑷玻璃刀 ⑵石英钟表 ⑺煤气炉中的电子打火 ⑹彩电（荧光材料） ⑻海底电缆（光导纤维） ⑼电脑的CPU（单晶硅） ⑽隐形飞机（特殊光学材料） (压电陶瓷) 4、新型无机非金属材料的特征 （1）耐高温、强度高 （2）具有电学性质 （3）具有光学性质 （4）具有生物功能 1、结构材料——高温结构陶瓷 (1)氧化铝陶瓷 性? 能 用? 途 熔点高 坩埚、高温炉管 硬度大 刚玉球磨机 透明、耐高温 高压钠灯灯管 备注：钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决，由于没有一种能抵御高温钠蒸气（1400℃）强烈腐蚀的特殊材料，所以，直到1965年才制取第一支高压钠灯。 高温结构材料与金属材料的性能比较 耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。 易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用 高纯氧化铝透明陶瓷管 氧化铝陶瓷制品 (2)氮化硅陶瓷 氮化硅基陶瓷具有密度小、高强、高硬、高韧性、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、隔热、电绝缘等一系列优良性能。 (3)氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷、 (4)人造宝石(请看下页) 制造发动机部位的受热面，提高柴油机的质量，节省燃料（不用水冷却，减少热散失）。 Si3N4基陶瓷球轴承 氧化锆陶瓷 碳化硅陶瓷 沙漠车 氮化硅陶瓷部件 人造宝石 红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。 红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物； 而蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛化合物。 1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量氧化铬的方法，制出了质量为2g-4g的红宝石。 现在，已经能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。 红宝石和蓝宝石及人造宝石 (3)光导纤维的用途： 光纤除了可以用于退通讯外，还用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等许多方面。 (2)光纤光缆与普通电缆比较(见下页) (1)是高质量传导光的玻璃纤维，信息高速公路的“基石 1870年，英国科