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硅酸盐及陶瓷科普介绍
  文章来源: 发布时间:2002-06-18 【字号: 小  中  大   

上海硅酸盐研究所研究员 王本民
在20世纪,"硅酸盐及陶瓷"这一领域,发展很快,变化很大。它主要是表现在下列两个方面。
一、在含义上的变化
原先的硅酸盐材料指的是砖瓦、日用陶瓷、窗玻璃、建筑水泥等传统的硅酸盐材料。在这些材料中确实是以硅酸盐为其主要化学组成,如硅酸铝、硅酸钙等。可是到今天的硅酸盐,其含义已经发展成为广义的硅酸盐,所谓硅酸盐材料,它可以是含硅酸盐的,也可以是不含硅酸盐的,而是含其它盐类的材料,如锆酸盐、钛酸盐、铌酸盐、钽酸盐等等。它们统称硅酸盐材料,这是在含义上的一个变化。
不仅如此,今天硅酸盐的含义,它可以是盐类,也可以不是盐类。从化学的角度来看,单一元素也可以成为材料,如碳可以形成金刚石、石墨、碳纤维等,硅可以制成单晶硅和非晶硅等。都属于硅酸盐材料。此外,无机化合物也可以成为材料,如氧化铝、氮化硅、碳化硅等,也都属于硅酸盐材料。这又是含义上的变化。总之,当今的硅酸盐材料包括了单一元素的无机非金属材料,也包括了无机化合物材料,又包括了无机盐类材料以及复合盐类材料,如锆钛酸盐、铌钽酸盐等。它们的组成、结构与性能诸方面,特别是在用途方面,与传统的硅酸盐材料大不相同,成为新型硅酸盐材料。为了便于区别,新型硅酸盐材料又称无机材料。
二、在用途上的变化
硅酸盐材料的发展,具有广阔的天地,并取得了丰硕的成果。
现代化的建设,一靠材料,二靠能源,三靠信息。而能源又是离不开材料,不仅是能源本身需要有材料,而且能源的利用也需要有材料。同样,信息也是离不开材料,不仅是信息的存储需要有材料,而且信息的传输也需要有材料。由此可见,材料是何等的重要。
材料大致可分三大类:金属材料(包括合金)、高分子材料(包括液晶)和无机材料(即新型硅酸盐材料)。因此无机材料是三大材料之一,另外还有各种复合材料。其中无机复合材料已成为发展无机材料的一个重要领域。
无机材料按其用途可分两大类:无机结构材料与无机功能材料。在无机结构材料(或称无机工程材料)方面,着重考虑的是耐高温、高强度、但在某些应用中,韧性及稳定性尤其重要。在无机功能材料方面,着重考虑的是光、电、声、磁、热等各种物理性能以及它们的能量转换或者是交互效应。
无机材料,无论是作为结构材料,还是作为功能材料,都具有广泛的用途。可以涉及到机械、电子、能源利用、宇航、水声、激光、计算机以及通讯等各种工业和各项新技术,这是传统的硅酸盐材料无法比拟的。这是在应用上的变化。
不过需要补充一点。传统的硅酸盐材料本身也有所发展。老产品也在换新面孔。砖瓦已经发展成为轻质砖,马赛克等;玻璃已经发展成为钢化玻璃、防弹玻璃等;水泥已经发展成为高强水泥、快干水泥等。至于陶瓷的发展变化则更大。在这里可能对标题会产生一个问题:既然陶瓷也属于硅酸盐材料,为什么在项目标题中,把陶瓷单独列出呢?这是因为这里的陶瓷指的不是传统硅酸盐的陶瓷(pottery and porcelain),而是指新型硅酸盐的陶瓷(ceramics),其实它指的也就是无机材料。

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