(河南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院　河南　焦作　454000)

引言

21世紀(jì)無機(jī)非金屬材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域為信息、能源、交通、生物醫(yī)學(xué)、生態(tài)環(huán)境等多項領(lǐng)域。新材料的發(fā)展將會對上述各領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響[1]。

一、概述

無機(jī)非金屬材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料，是除有機(jī)高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統(tǒng)稱。新型無機(jī)非金屬材料是指20世紀(jì)發(fā)展起來的具有特殊性能與用途的材料，主要有先進(jìn)陶瓷、人工晶體、特種玻璃、無機(jī)纖維等[2]。

二、材料應(yīng)用的領(lǐng)域

(1)航空、航天等發(fā)展中將發(fā)揮出顯著作用：許多年來，高溫結(jié)構(gòu)陶瓷與復(fù)合材料極大地推動了航空、航天等的發(fā)展。根據(jù)預(yù)測，今后陶瓷基復(fù)合材料的性能最有潛力獲得大幅度提升，列為優(yōu)先發(fā)展的多領(lǐng)域需求材料。例如，碳化物陶瓷基復(fù)合材料作為高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)材料、高溫抗沖刷結(jié)構(gòu)材料和高溫防熱材料等。

(2)在國防裝備中的應(yīng)用：人工晶體、無機(jī)纖維、先進(jìn)陶瓷等作為新型的無機(jī)非金屬材料，被廣泛的應(yīng)用在現(xiàn)代化國防建設(shè)中，是不可替代的物質(zhì)基礎(chǔ)[3]。首先是人工晶體，它更多的被運用在潛艇通訊、電子對抗、彈道制導(dǎo)、激光武器等方面，其次是特種陶瓷，由于其具有耐高溫、高韌性特點，所以被廣泛的應(yīng)用在航空航天方面，例如發(fā)動機(jī)、衛(wèi)星遙感，另外，其高硬度、輕質(zhì)量的特點，也使得其具有很好的防御能力，因此，成為了汽車、飛機(jī)、防彈衣制造的首要選擇，最后是稀土摻雜石英玻璃材料，石英玻璃常用于各類衛(wèi)星、宇宙飛船的自控系統(tǒng)，航空玻璃常用于中國各類軍用飛機(jī)的關(guān)鍵部件。

(3)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：無機(jī)非金屬材料應(yīng)用到生物領(lǐng)域成為保障人類健康的必需品。生物醫(yī)用材料目前主要用丁生物器官和組織的修復(fù)和替代。人的生物體是有機(jī)生物體和無機(jī)非金屬材料的復(fù)合體。特別在人的器官、骨修復(fù)、藥物控制系統(tǒng)方面生物醫(yī)用無機(jī)非金屬材料起重要作用，諸如生物陶瓷、玻璃和無機(jī)復(fù)合材料等。生物材料從上世紀(jì)第一代的“生物惰性”發(fā)展到第二代的“生物活性”，而本世紀(jì)進(jìn)入第三代的“細(xì)胞基因活化”的生物材料[4]。這是應(yīng)用無機(jī)非金屬材料，經(jīng)過組織誘導(dǎo)重建或再生人體組織和器官，或增進(jìn)其生理功能，實現(xiàn)永久修復(fù)。不久的將來，醫(yī)學(xué)上可以利用無機(jī)非金屬材料設(shè)計和制造有生命的人體“部件”，進(jìn)而制造整個人體器官。

(4)在建筑工程中的應(yīng)用：近年來，我國的建筑行業(yè)發(fā)展的十分迅猛，但同時也帶來了一個問題，就是能源短缺問題，而無極非金屬材料卻可以滿足其發(fā)展需求，它的優(yōu)勢在于具有很好的保溫隔熱作用。運用在建筑工程的維護(hù)結(jié)構(gòu)和外表上，可以保證建筑的保溫性能和使用性能，防止建筑物直接裸露在大氣環(huán)境中，有效的避免了建筑物遭受到的外界環(huán)境腐蝕和破壞[5]。

三、無機(jī)非金屬材料的發(fā)展前景

(1)低維化：無機(jī)非金屬材料呈現(xiàn)向薄膜材料、纖維材料發(fā)展趨勢。比如微電子中薄膜材料的應(yīng)用，機(jī)構(gòu)材料中薄膜材料的應(yīng)用，纖維材料對光信號的放大、調(diào)制等[6]。

(2)節(jié)能化：傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料的取材廣泛，但是由于技術(shù)水平的原因，導(dǎo)致了在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)高耗能、高污染的特征，不過隨著技術(shù)的改進(jìn)，這種局面正在有所好轉(zhuǎn)，節(jié)能一直是解決能源問題的基礎(chǔ)手段[7]，但從長遠(yuǎn)的角度出發(fā)，還是無法完全的解決問題，因此要完善技術(shù)，尋找新的低耗能、低污染的發(fā)展模式。

(3)智能化：材料向著智能化發(fā)展是未來的一種趨勢，可以使性能更為優(yōu)良，呈現(xiàn)多元化發(fā)展，現(xiàn)階段我國已經(jīng)制造出了多片壓電、鐵電陶瓷等具有代表性的智能化材料，這種智能化材料運用到建筑工程當(dāng)中，可以提高建筑的安全性能。

(4)復(fù)合化：作為三大基礎(chǔ)材料的有機(jī)高分子材料、金屬材料、無機(jī)非金屬材料，正呈現(xiàn)出復(fù)合發(fā)展趨勢，并且取得了一定的成果，比如鋼筋混凝土、玻璃鋼等，這種復(fù)合材料集合了多種材料的性能，是復(fù)合結(jié)構(gòu)，能夠更好的滿足時下人們對于材料上的需求。

四、結(jié)論

無機(jī)非金屬材料是關(guān)系了國計民生的非常重要的材料，現(xiàn)代的無機(jī)非金屬材料學(xué)科和現(xiàn)代無機(jī)非金屬材料工業(yè)，必將得到更大的發(fā)展。