新型無(wú)機(jī)非金屬材料

第新型無(wú)機(jī)非金屬材料

篇一：新型無(wú)機(jī)非金屬材料研究進(jìn)展與未來(lái)展望

新型無(wú)機(jī)非金屬材料研究進(jìn)展與未來(lái)展望

摘要：隨著社會(huì)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型材料逐漸發(fā)展了起來(lái)。作為高新科技實(shí)現(xiàn)的基石，如有機(jī)非金屬、復(fù)合材料、功能陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷等新型材料逐漸受到了科研工作者及生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)企業(yè)的青睞，文章對(duì)新型無(wú)機(jī)非金屬材料的研究進(jìn)展進(jìn)行介紹，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：新型無(wú)機(jī)非金屬材料；現(xiàn)在；發(fā)展；展望；新材料

作為高新技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，新型材料和與其相關(guān)的如高溫電子學(xué)、超導(dǎo)材料、納米材料、生物材料、微電子材料、信息存儲(chǔ)材料等科學(xué)領(lǐng)域，已經(jīng)成為了現(xiàn)如今新型技術(shù)的領(lǐng)軍者，并在未來(lái)的高新科技發(fā)展領(lǐng)域中占有重要位置。新型無(wú)機(jī)非金屬材料在新型材料中是較為受到重視的部分，在新材料科技研發(fā)中占有一定的比重。

1新型無(wú)機(jī)非金屬材料研究現(xiàn)狀的介紹

1.1結(jié)構(gòu)陶瓷

我國(guó)的航空、航天事業(yè)正處于蓬勃發(fā)展的階段，以及先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展都對(duì)材料的抗高溫能力、抗高強(qiáng)度能力提出了更高的要求。由于金屬材料與合金材料的抗高溫能力較為有限，不適用于先進(jìn)科技，所以，研發(fā)性能更加優(yōu)越的材料就顯得十分必要了。

特種陶瓷材料在各個(gè)領(lǐng)域中的使用越來(lái)越普遍，其對(duì)金屬的不粘合性、耐高溫性能、高耐磨性、高硬度等優(yōu)勢(shì)逐漸體現(xiàn)出來(lái)。氧化鋯陶瓷具有高比重、耐腐蝕性和耐磨性，在油田深井泵的閥座中應(yīng)用廣泛，適用于這種極度的作業(yè)環(huán)境。耐腐蝕性、耐磨性、高硬度是多品種陶瓷所共有的特點(diǎn)，這也使得陶瓷在儲(chǔ)存液體泵部件、無(wú)潤(rùn)滑軸承、高溫軸承等領(lǐng)域得到了制造業(yè)與工業(yè)的青睞。

常用的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷包括：硅化物、氮化物、硼化物、碳化物、高熔點(diǎn)氧化物等，結(jié)構(gòu)陶瓷也有其缺陷：不易回收、加工困難、價(jià)格高、性能分散、溫室脆性高等。在研制階段，可通過(guò)提高結(jié)構(gòu)陶瓷的韌性，太拓寬陶瓷的用途。提高其韌性的手段包括：對(duì)原理的細(xì)度、純度進(jìn)行控制、加強(qiáng)纖維與晶須、顆粒彌散、晶界控制等。

1.2功能陶瓷

具有多種種類(lèi)的功能陶瓷，對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與科學(xué)技術(shù)發(fā)展具有重要的影響。功能陶瓷具有的多種功能包括：化學(xué)、生物、機(jī)械、光、磁、聲、電等，在多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用。功能陶瓷比傳統(tǒng)陶瓷的產(chǎn)值高、能耗少、成本低，具有更高的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的綜合效益。而與結(jié)構(gòu)陶瓷相同，功能陶瓷也具有缺陷：獲取情報(bào)與技術(shù)困難、難度大、制造條件苛刻等。

篇二：高中化學(xué)《新型無(wú)機(jī)非金屬材料》教學(xué)案例

高中化學(xué)《新型無(wú)機(jī)非金屬材料》教學(xué)案例

海南三亞榆林八一中學(xué)周冬陽(yáng)572022

新課標(biāo)中，科學(xué)課程的基本理念是以全面提高每一個(gè)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為核心，要求教師在教學(xué)中應(yīng)面向全體學(xué)生，立足學(xué)生發(fā)展，體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)，突出科學(xué)探究，反映當(dāng)代科學(xué)成果。在總目標(biāo)中也特別強(qiáng)調(diào)了科學(xué)探究，并指出，科學(xué)探究活動(dòng)是培養(yǎng)科學(xué)觀念與能力的最關(guān)鍵的途徑，也是培養(yǎng)創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力最有效的手段。對(duì)科學(xué)探究的具體設(shè)計(jì)，力求突出科學(xué)素養(yǎng)，體現(xiàn)學(xué)生的主體作用，符合學(xué)生的心理特點(diǎn)，從學(xué)生身邊熟悉的事物出發(fā)，為學(xué)生所喜愛(ài)，并讓學(xué)生參與科學(xué)探究活動(dòng)的開(kāi)發(fā)。因此，怎樣在化學(xué)課堂中更好的處理好“知識(shí)點(diǎn)的落實(shí)”與“充分運(yùn)用探究手段”的關(guān)系是落實(shí)學(xué)生主體地位，實(shí)現(xiàn)化學(xué)總體教學(xué)目標(biāo)的基本前提。本課是基于多媒體網(wǎng)絡(luò)教室（Web教室）中高中化學(xué)學(xué)科自主探索學(xué)習(xí)的試驗(yàn)研究課，是多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在中學(xué)化學(xué)教育應(yīng)用的新嘗試。

一、教材分析

（一）知識(shí)內(nèi)容

本節(jié)教材介紹新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特點(diǎn)、用途和發(fā)展。

（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)

1、知識(shí)目標(biāo)：使學(xué)生對(duì)新型無(wú)機(jī)非金屬材料有大致印象。

2、能力目標(biāo)：通過(guò)對(duì)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資料的閱讀，結(jié)合觀察思考探究、協(xié)作交流討論，培養(yǎng)學(xué)生的分析資料、提取信息、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

3、德育目標(biāo)

①幫助學(xué)生建立勇于探索創(chuàng)新的精神和克服困難的信心。

②使學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)在現(xiàn)代社會(huì)、現(xiàn)代科技中的重要作用。

③通過(guò)對(duì)新型無(wú)機(jī)非金屬材料的介紹，培養(yǎng)學(xué)生崇尚科學(xué)、熱愛(ài)科學(xué)的情感。④通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生意識(shí)到人類(lèi)智慧力量的偉大。

⑤通過(guò)介紹我國(guó)在新型無(wú)機(jī)非金屬材料方面的成就，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義情感。

（三）教學(xué)重點(diǎn)

新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特點(diǎn)、用途和發(fā)展。

（四）教學(xué)難點(diǎn)

1、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2、培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)的情感。

二、學(xué)生分析

1、學(xué)習(xí)特點(diǎn)：學(xué)習(xí)對(duì)象為高一學(xué)生，對(duì)化學(xué)學(xué)科和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代信息技術(shù)有著濃厚的學(xué)習(xí)興趣，但基本的計(jì)算機(jī)操作熟練程度不一，對(duì)學(xué)習(xí)資源利用和知識(shí)信息的獲取、加工、處理與綜合能力較低。

2、學(xué)習(xí)習(xí)慣：高一學(xué)生知識(shí)面較狹隘，習(xí)慣于教師傳道授業(yè)解惑這種被動(dòng)接受式的傳統(tǒng)教學(xué)，缺乏獨(dú)立發(fā)現(xiàn)和自主學(xué)習(xí)能力。

3、學(xué)習(xí)交往：高一學(xué)生在新的學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)習(xí)交往表現(xiàn)為個(gè)別化學(xué)習(xí)，課堂上群體性的小組交流與協(xié)同討論學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)很少。

三、教學(xué)方法

基于新課改提出教育要為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)做人、學(xué)會(huì)求知、學(xué)會(huì)合作、學(xué)會(huì)實(shí)踐、學(xué)會(huì)創(chuàng)新的理念。本課為了充分體現(xiàn)學(xué)生的主體作用，進(jìn)行教法與學(xué)法優(yōu)化組合：

1、實(shí)物展示法:展示新材料實(shí)物,使學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)。

2、探究學(xué)習(xí)法：聯(lián)系所學(xué)知識(shí)和運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行問(wèn)題思考、解決的學(xué)習(xí)。

3、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)法：善于分析資料、尋找和發(fā)現(xiàn)思考性問(wèn)題。

4、自主學(xué)習(xí)法：利用網(wǎng)絡(luò)資源、教材資源，獨(dú)立地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

5、問(wèn)題討論法：運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)教室的各種交流手段對(duì)學(xué)習(xí)主題展開(kāi)討論。

6、協(xié)作學(xué)習(xí)法：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教室中師生、生生協(xié)同、交流、討論的學(xué)習(xí)。

四、教學(xué)過(guò)程

[課前準(zhǔn)備]做好課文預(yù)習(xí)；相關(guān)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布到校園網(wǎng)的服務(wù)器；

[新課引入]展示實(shí)物:玻璃刀、機(jī)械手表、光導(dǎo)玩具。

提問(wèn)：1、玻璃刀的刀頭是什么材料制作的？（人造金剛石）；

2、機(jī)械手表上的“19鉆”字樣是什么意思？（人造紅寶石的數(shù)目）；

3、氣爐中電子打火用的是什么材料？（壓電陶瓷）；

4、在的長(zhǎng)途電話信號(hào)是通過(guò)什么傳輸?shù)模浚ü鈱?dǎo)纖維）。

[教師]好，同學(xué)們基礎(chǔ)很扎實(shí)也很用功.這些都是新型無(wú)機(jī)非金屬材料。而我們上一節(jié)課所講的水泥、玻璃、陶瓷等都屬于傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料。按化學(xué)組成，材料可以進(jìn)行如下分類(lèi)。

[投影]（材料的分類(lèi)）

[教師]這一節(jié)課我們來(lái)認(rèn)識(shí)幾種新型無(wú)機(jī)非金屬材料。

[投影]課題：新型無(wú)機(jī)非金屬材料

學(xué)習(xí)任務(wù)：新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特點(diǎn)、用途和發(fā)展。

學(xué)習(xí)要求：

①明確本課的學(xué)習(xí)目標(biāo)，以學(xué)習(xí)任務(wù)驅(qū)動(dòng)為方式，以新型無(wú)機(jī)非金屬材料為中心，以小組協(xié)作討論的方法（語(yǔ)言交流和在線討論方式）進(jìn)行主動(dòng)地探究學(xué)習(xí)。

②抓住本課學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，運(yùn)用發(fā)現(xiàn)、探究、協(xié)作、討論學(xué)習(xí)方法，大膽、主動(dòng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。

③注重本課網(wǎng)頁(yè)素材和相關(guān)網(wǎng)站的學(xué)習(xí)資源利用，聯(lián)系所學(xué)知識(shí)和技能，對(duì)信息進(jìn)行獲取、收集、加工、處理，提高自己的學(xué)習(xí)能力。

[教師]為什么要叫新型無(wú)機(jī)非金屬材料呢

[學(xué)生]為了與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料相區(qū)別。

[復(fù)習(xí)提問(wèn)]傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的成分是什么它有什么特點(diǎn)

[學(xué)生]傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料具有抗腐蝕、耐高溫的優(yōu)點(diǎn)，但也有質(zhì)脆、經(jīng)不起熱沖擊的弱點(diǎn)。

[教師]同學(xué)們記得很牢。事實(shí)上，我們看下面一些住宅圖中各自的構(gòu)成材料也會(huì)發(fā)現(xiàn)，即使在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中，大自然饋贈(zèng)與人類(lèi)的材料(如泥土、木材、石頭等)，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的需求。為了人類(lèi)自身發(fā)展的需要，人們總是在大自然的饋贈(zèng)之外，用自己的聰明才智和勤勞的雙手，不斷地研制、創(chuàng)造著各種各樣的新材料，以滿足人類(lèi)物質(zhì)文明和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的需要。

[電腦圖片展示]

圖片1：圖原始人居住的洞穴

圖片2：用茅草搭起來(lái)的房屋

圖片3：用樹(shù)枝、泥巴蓋起來(lái)的房子

圖片4：用石頭砌起來(lái)的石屋，用木棍、木板搭起來(lái)的房子

圖片5：用磚、水泥等蓋的住宅

圖片6：高樓大廈

圖片7：現(xiàn)代居室(包括電視機(jī)、音響、電腦等)

[講述]傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料與現(xiàn)在所用的許多金屬材料相比，有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，這使得很多行業(yè)的科學(xué)家都對(duì)它情有獨(dú)鐘，然而，它的弱點(diǎn)的存在，又使它的應(yīng)用范圍受到了一定的限制。為此，科學(xué)家們進(jìn)行深入的研究和探索，并進(jìn)行了反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，隨之而來(lái)的便是多種多樣具有特殊性能的新型無(wú)機(jī)非金屬材料的問(wèn)世，那么，新型無(wú)機(jī)非金屬與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料相比有哪些特性呢

[投影]學(xué)習(xí)探究的問(wèn)題：課本主要介紹了高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和光導(dǎo)纖維。為什么從知道鈉蒸氣放電到高壓鈉燈的使用經(jīng)過(guò)了二十幾個(gè)年頭呢陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)？光纖通信較之普通電纜通信有哪些優(yōu)點(diǎn)呢光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)上有什么應(yīng)用？

[學(xué)生活動(dòng)]（資源利用、自主探索）

[教師活動(dòng)]指導(dǎo)學(xué)生利用資源學(xué)習(xí)的順序依次為：化學(xué)教材（文本）----媒體資源（圖片、視頻）----“碳族元素”網(wǎng)站或其它相關(guān)網(wǎng)站（檢索新型無(wú)機(jī)非金屬材料的相關(guān)資料）。

[師生互動(dòng)]（瀏覽網(wǎng)頁(yè)的同時(shí)并在線討論。）

[投影]上述問(wèn)題的相關(guān)知識(shí)和

[教師]預(yù)習(xí)中同學(xué)們從各種渠道收集到一些新型無(wú)機(jī)非金屬材料的有關(guān)材料，下面請(qǐng)每一組選出一名代表上臺(tái)跟大家交流一下。（3分鐘演講）

[第一組]生物陶瓷

[第二組]夾層玻璃

[第三組]半導(dǎo)體陶瓷

[第四組]賽倫

[教師]新型無(wú)機(jī)非金屬材料的種類(lèi)還有很多，它們有些什么特性呢？在哪些領(lǐng)域會(huì)大顯神通呢？

[師生互動(dòng)]（學(xué)生瀏覽網(wǎng)頁(yè)、，教師巡回指導(dǎo)。）

[投影]新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特性

[教師]材料是人類(lèi)生活必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料的發(fā)展史就是一部人類(lèi)文明史。沒(méi)有感光材料，我們就無(wú)法留下青春的回憶；沒(méi)有特殊的熒光材料，就沒(méi)有彩色電視；沒(méi)有高純的單晶硅，就沒(méi)有今天的信息技術(shù)；沒(méi)有特殊的新型材料，神州五號(hào)飛船就無(wú)法上天?？梢?jiàn)，科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步往往受到材料的制約。反過(guò)來(lái)，一種新材料的發(fā)現(xiàn)可能回給社會(huì)帶來(lái)革命性的變化。

新材料在不斷涌現(xiàn)如1985年發(fā)現(xiàn)了足球烯。舊材料的功能也在拓展，如石英早就存在，石英鐘的普及卻是近幾年的事，光導(dǎo)纖維使玻璃“老爺爺”又煥發(fā)了青春。

篇三：碳、硅及新型無(wú)機(jī)非金屬材料

碳、硅及新型無(wú)機(jī)非金屬材料

教學(xué)內(nèi)容

1．構(gòu)建碳、硅元素的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

2．掌握兩種元素對(duì)應(yīng)的單質(zhì)，氧化物、酸及其鹽的重要性質(zhì)3．了解硅酸鹽工業(yè)和新型無(wú)機(jī)非金屬材料

二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)

（一）構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

一方面抓住典型物質(zhì)作為核心，盡可能向外發(fā)散和向內(nèi)收效，甚至可擴(kuò)展到相關(guān)的有機(jī)知識(shí)，另方面

（二）典型構(gòu)質(zhì)的性質(zhì)

1．單質(zhì)碳

C原子間結(jié)合方式（1）同素異形體的多樣性分子中所含C原子數(shù)不同金剛石——原子晶體

分子晶體（2）活性炭的重要性質(zhì)和作用↓

多孔疏松結(jié)構(gòu)→吸附力強(qiáng)→吸附氣體或溶液里的某些有色物質(zhì)?！龑?shí)例①去臭氣——吸附水中有臭味物質(zhì)（凈化水）②漂白——吸附某些食物和工業(yè)產(chǎn)品中的色素

③去毒——吸附有毒氣體（如NO2、Cl2等）（用于防毒面具）（3）碳的化學(xué)性質(zhì)常溫：穩(wěn)定

加熱、高溫或點(diǎn)燃：常表現(xiàn)還原性，作還原劑一般加熱時(shí)，C→CO2

高溫時(shí)，C→CO

如：2OCO+H2

2C+SiO2高溫

C+2CuO2Cu+CO2

C+4HNO3(濃△CO2↑+4NO2↑+2H2O想一想：為什么木炭燃燒時(shí)無(wú)火焰？2．碳的氧化物

CO、CO2盡管用為碳的氧化物，但是兩者的物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)均有較大區(qū)別，可列表比較如下：

高溫

①如何除去CO中少量CO2？②如何除去CO2中少量CO？③如何分離CO和CO2？3．比較CO2和SiO2

CO2和SiO2是同主族元素形成的高價(jià)氧化物。化學(xué)性質(zhì)有一定的相似性，但物理性質(zhì)和某些化學(xué)性質(zhì)方面卻有很大差異。

（1）硅不活潑、但自然界無(wú)游離態(tài)，通常以硅酸鹽形式存在

（2）硅不與一般的強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)，但常溫卻下HF反應(yīng)，且能置換出其中的H。Si+4HF==SiF4+2H2↑

（3）碳不與堿液反應(yīng)，但硅常溫即可與堿液反應(yīng)并放出H2，表現(xiàn)出與Al有相似性。Si+2NaOH+2H2O==Na2SiO3+2H2↑2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑

其它固體非金屬即使與堿液反應(yīng)，一般也無(wú)H2產(chǎn)生。如

3S+6NaOH==2Na2S+Na2SO3+3H2O5．碳酸正鹽和酸式鹽（1）溶解性：

①大多正鹽難溶于水（除K+、Na+、NH4+）而一般酸式碳酸鹽均可溶于水

②同一種陽(yáng)離子的鹽一般：酸式鹽＞正鹽如Ca(HCO3)2＞CaCO3KHCO3＞K2CO3但NaHCO3＜Na2CO3

想一想：為什么在飽和Na2CO3溶液中通入足量的CO2有晶體析出？提示：Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3106g18g168g①溶劑水量減少

②生成NaHCO3質(zhì)量比消耗的Na2CO3質(zhì)量大③同溫下溶解性NaHCO3＜Na2CO3（2）與酸反應(yīng)的過(guò)程及速度（同條件）H++CO32==HCO3

—

—

HCO3+H+==H2O+CO2↑

—

放出氣體速度：HCO3＞CO32

—

—

（3）與堿液反應(yīng)

Na2CO3+NaOH→不反應(yīng)

NaHCO3+NaOH==Na2CO3+H2O

2CO3+Ca(OH)2==CaCO3↓+2NaOH

2NaHCO3+Ca(OH)2(少)==CaCO3↓+Na2CO3+H2O（4）熱穩(wěn)定性：

正鹽＞相應(yīng)酸式鹽

高溫

如：3CaO+CO2↑

△3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑

Na2CO3△不分解

△

2NaHCONa2CO3+CO2↑+H2O（5）相互轉(zhuǎn)化：

—H

正鹽（CO32

+

酸式鹽（HCO3）

或CO2+H2O

—

（三）硅酸鹽工業(yè)簡(jiǎn)介

（1）主要原料：粘土

（2）生產(chǎn)過(guò)程：混合→成型→干燥→燒結(jié)→冷卻→陶器（3）陶與瓷的制取區(qū)別：①原料粘土的純度不同

②燒制溫度不同。

（四）新型無(wú)機(jī)非金屬材料特性：（1）耐高溫，高強(qiáng)度

（2）有電學(xué)、光學(xué)、生物學(xué)特性或功能

三、典型解析

例1．把26g含有SiO2和CaCO3固體在高溫下加熱至質(zhì)量不再改變，冷卻后稱(chēng)重為17.2g。（1）寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式（2）求生成CO2的體積（標(biāo)況）（3）求原混合物中所含SiO2的質(zhì)量。解析：（1）SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑CaC