光导纤维:
简称光纤,主要成分为SiO2,是一种能高质量传导光的玻璃纤维。如果将许多根经过技术处理的光纤绕在一起,就得到我们常说的光缆。光纤除了可以用于通讯外,还用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等许多方面。例如,可将光导纤维内窥镜导入心脏,测量心脏中的血压、温度等。在能量和信息传输方面,光导纤维也得到了广泛的应用。
光导纤维主要特性:
①传导光的能力非常强
②抗干扰性能好,不发生电辐射,通讯质量高
③质量轻,光缆纤细,耐腐蚀
光导纤维主要用途:
通讯、医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等
相关高中化学知识点:新型材料(新型陶瓷、单晶硅等)
新型无机非金属材料的特性:
①能承受高温、强度高②具有光学特性③具有电学特性④具有生物功能
新型陶瓷:
①碳化硅陶瓷:将二氧化硅与碳在电炉中加热至1900℃以上可制得碳化硅:碳化硅陶瓷具有像金刚石一样的内部结构,晶体属于原子晶体。碳化硅陶瓷硬度高,可耐2000℃的高温,有较高的高温强度,化学性质稳定,耐腐蚀性强。
碳化硅陶瓷可用于制造高温耐蚀部件、研磨盘、密封环、防弹板,用作研磨介质、航天器的涂层材料等。
②氮化硅陶瓷:将高纯硅与纯氮气加热至1300℃ 可制得氮化硅:
氮化硅陶瓷是一种超硬物质,本身具有润滑性,并且耐磨损:除氢氟酸外,不与其他无机酸反应,抗腐蚀能力强,高温时也能抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击,在空气中加热到1000℃以上,急剧冷却再急剧加热,也不会碎裂。
氮化硅陶瓷可用于制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件以及发动机受热面等。
③氧化铝陶瓷:氧化铝陶瓷(人造刚玉)是一种极有前途的高温结构材料。它的熔点很高,可用作高级耐火材料,如坩埚、高温炉管等。利用氧化铝陶瓷硬度高的优点,可以制造在实验室中使用的刚玉球磨机,用来研磨比它硬度小的材料。用高纯度的原料,使用先进工艺,还可使氧化铝陶瓷变得透明,可制作高压钠灯的灯管。
现代信息基础材料——单晶硅:
硅是目前半导体工业最重要的基础材料,其导电特性对杂质等十分敏感,因此必须首先制备高纯度的硅,然后精确控制掺杂元素的量和种类,并使它们均匀分布于材料之中。
粗硅制取:
高纯硅制取:
新型无机非金属材料的品种:
(1)氧化铝陶瓷(人造刚玉)
特性:①高熔点 ②高硬度 ③可制成透明陶瓷
用途:高级耐火材料,刚玉球磨机,高压钠灯的灯管等
(2)氮化硅陶瓷
特性:①高硬度,耐磨损 ②抗腐蚀。高温时抗氧化 ③抗冷热冲击 ④耐高温且不易传热 ⑤本身具有润滑性
用途:制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件,用于制造发动机部件的受热面等
相关高中化学知识点:塑料、纤维、橡胶
合成材料:
又称人造材料,是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料,其特质与原料不同,如塑料、玻璃、钢铁等。三大合成材料:塑料、合成纤维、合成橡胶
塑料:
主要成分合成树脂(高聚物),还含有增塑剂和防老化剂等添加剂,一定属人工合成的。
热塑性塑料:线形结构受热会熔化、冷却会硬化,多次使用,如聚乙烯塑料,聚丙烯塑料等
热固性塑料:受热会交联成立体网状结构,一次使用酚醛树脂,脲醛树脂等
纤维:
天然纤维:属纤维素,棉花、麻等属蛋白质:羊毛和蚕丝等
人造纤维:用木材等为原料加工成的人造棉、人造丝、玻璃纸等仍属纤维素
合成纤维(六大纶) 用石油、天然气、煤核农副产品等为原料人工合成的高分子材料 锦纶(尼龙)、涤纶(的确良)、腈纶(人造羊毛)、维纶、氯纶、丙纶
橡胶:
(1)天然橡胶:聚异戊二烯
(2)合成橡胶:
通用橡胶:丁苯橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶
特种橡胶:耐热耐酸碱的氟橡胶、耐高温耐严寒的硅橡胶
一般橡胶:线型结构,可塑性好,但强度和韧性差
硫化橡胶:加硫后通过硫桥交联成立体型的网状结构,强度和韧性高、弹性好、化学稳定
相关高中化学知识点:复合材料
复合材料:
是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。
形形色色的复合材料:
(1)生产、生活中常用的复合材料
复合材料 | 玻璃钢 | 碳纤维增强复合材料 | |
组成 | 基体 | 合成树脂 | 合成树脂 |
增强体 | 玻璃纤维 | 碳纤维 | |
特性 | 密度小,质量轻,耐水,耐磨,耐撞,耐腐蚀,良好的绝缘性和机械加工性能 | 韧性好、强度高、质量轻 | |
合成方法 | 把玻璃纤维制成纱或织物或切成短纤维加到合成树脂中形成的 | 合成树脂中加入碳纤维而形成 | |
用途 | 大量用于制造游乐车、水上滑梯、运输罐、电话亭、餐桌椅、地下废水管道等 | 高尔夫球杆、网球拍、羽毛球拍、钓鱼竿、赛车、滑雪板和冲浪板等体育用品 |
材料名称 | 基体 | 增强体 | 主要优点 | 主要用途 |
碳纤维增强金属基复合材料 | 金属 | 碳纤维 | 耐高温,强度高,导电、导热性好,不吸湿,不易老化等 | 飞机、火箭的机冀和机身,导弹的壳体、尾翼 |
隔热陶瓷瓦(纤维增强陶瓷) | 陶瓷 | 碳纤维 | 耐高温、有韧性 | 航天飞机机身 |
无机非金属材料、金属材料、复合材料的比较:
无机非金属材料、金属材料、复合材料是三种类型的材料,各自具有其独特的性能。
无机非金属材料 | 金属材料 | 复合材料 | |
制法 | 传统无机非金属材料是 以含硅物质为原料经高 温烧制而成的 | (1)纯金属材料可由金属单质经 过形状改变或表面处理而成的 (2)合金是由两种或两种以上的 金属(或金属跟非金属)熔合而成的 | 将两种或两种以上性质不 同的材料经特殊加工而制 成的材料,由基体和增强体组成 |
性能 | (1)传统无机非金属材料大多 具有稳定性强、硬度大、熔点 高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀 等特点,但质脆,抗冲击性差 (2)新型无机非金属材料能承受 高温,高强度;具有电学特性、 光学特性、生物功能等特性 | (1)纯金属具有良好的可塑性,较好的导电性和导热性,抗腐蚀性能差 (2)合金具有良好的物理、化学或机械性能,在许多方面优于其成分金属 | 既保持了原材料的特点,又使各组分之间协同作用,其性质优于原材料。不同原材料常表现出不同的性能 |
实例 | (1)传统无机非金属材料主要有玻璃、水泥、陶瓷等 (2)新型无机非金属材料包括光导纤维、高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等 | (1)金、银、铜、钛等 (2)铝合金、钢铁、不锈钢等 | 玻璃钢、碳纤维增强复合材料、纤维增强陶瓷等 |
复合材料的组成:
复合材料的分类:
(1)
(2)
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