无机非金属材料行业的发展趋势

崔清乐

摘要：近年来，社会进步迅速，我国的现代化建设的发展也有了很大的改善。在建工、科研等领域迅速发展的过程当中，对于新型材料的灵活运用能够更好地提升相关技术的需求性能，对促进行业进步具有十分重要的影响。无机非金属材料的优势特点较为突出，其包含的种类范畴十分广泛，可以满足不同场景下的应用需求。对无机非金属材料理化性能的提升和优化是目前行业当中较为主流的研究趋势，也和其他技术行业应用之间形成较好的融合，系统性地介绍无机非金属材料的概念和分类，并详细讨论其应用优势、领域和行业发展趋势。

关键词：无机非金属材料;行业;发展趋势

引言

传统的压力制件一般是用金属或合金制造，结构大多较为简单，承受的压力可简化为均匀受力。而随着应用工况越来越复杂，传统的金属压力制件往往难以能满足实际应用的苛刻要求，例如深海环境下要求压力制件耐压能力强且密封性好，石油天然气管道运输中要求压力管道耐腐蚀性能好，航空航天领域要求压力制件轻质高强，这些复杂工况都对压力制件提出了新的挑战。非金属材料压力制件由于具有重量轻、耐腐蚀性能好、使用寿命长等优点逐渐受到人们的关注，非金属材料压力制件也越来越多应用于石油、化工、航空、深海等各个领域。

1深海耐压技术进展

深海装备通常工作在几百米乃至数千米的深海中，环境的静水压力巨大，且海水为导体，因此深海装备的电子元器件需要全密封保护。传统的金属耐压电子仓为抵抗压力需要有厚重的壳体与复杂的密封设计，使得装备灵活性差且经济成本高。可通过具有弹性模量梯度的软体外壳在全海深范围内保护电子器件不受压力破坏。封装技术主要由一个与印刷电路板贴合的半包围形状耐压壳将带腔元器件完全与外压力隔绝。耐压壳由金属、结构陶瓷、蓝宝石玻璃或特种工程塑料等材料构成，起到抵抗深海静水压的作用。耐压壳与印刷电路板之间可采用黏合剂进行粘接固定，并一同包覆在灌封材料层中。灌封材料层由硅胶，橡胶，树脂等材料构成，起到压力补偿与防水绝缘的作用。印刷电路板与耐压壳接触的部分区域，可加入绝缘层。所述绝缘层由绝缘漆，树脂或其他高分子材料构成，起到防止印刷电路板上接触区域短路的作用。带腔元器件所在区域的印刷电路板背面，可加入补强板。所述补强板由金属、结构陶瓷、蓝宝石玻璃或特种工程塑料等材料构成，起到增强印刷电路板刚度的作用。

2无机非基属材料分类

2.1半导体材料

半导体材料的理化性能较为特殊，其在集成电路行业中有十分广泛的应用，其电导率会随着温度变化呈现出反比关系，是一种与金属材料性能相反的材料，也赋予了其更高的研究价值和广泛应用。半导体材料的单质元素外层电子处于充满的状态，如常见的Si、Ge、Se等都具有半导性的特点，前两种在工业中的应用最广泛。一些化合物材料也具有半导体的特点，如闪锌矿、酞菁等。半导体材料在生活当中十分常见，且由于基础材料的生产成本较低，为其广泛应用提供了良好的基础。半导体材料在进行制备处理时根据应用需求的不同可以制备为单晶片、薄膜材料等，其纯度可以达到6个“9”以上，可以作为良好的基体材料进行精细化处理，确保其在电子集成应用当中能够达到最大的衬底直径。碳化硅半导体材料的应用带宽间隙等大，可以在600℃的条件下保证2000h以上的使用寿命，在通信、航空等工程当中有极强的应用优势。纳米级别的半导体材料在研究与发展的过程中可以更好地促进大规模集电技术的良好发展，使芯片内的集成度得到有效提升，利用超晶格的特点优化通信技术进步。

2.2晶体材料BGO

晶体材料根据晶胞的排布差异可以分为单晶和多晶两种类型，如常见的金刚石、硅板等都属于单质材料，在电子电路设计、机械工程设备当中都有广泛的应用，而化合状的陶瓷、玻璃等都属于多晶化合物，其应用的场景十分丰富，包括了日用、建筑、冶金、工业等多方面的内容，是一种和日常生活息息相关的无机非金属材料。在晶体材料中，其中的粒子都是按照一定的规律进行排布分散的，这也使其这类材料的理化性能更加稳定，且可以通过实验室培养的方式诱导晶体的生长，使材料学研究取得到较好的发展。不同类型的晶体材料在功能特性上存在很大差异，包括了导电性、光学特性等，在具体的应用中可以提供更加多样化的选择。BGO材料是一种特殊的晶体材料，其晶格结构和X光中的高能粒子发生碰撞从而实现了晶体发光，属于光致发光的范畴[3]。将BGO晶体加载在探测器的顶部，能够更好地检测环境中的射线信号，再结合光电转化、电路处理等方式延伸出了许多不同行业的应用。根据BGO晶体中的元素组成差异，可以将其分为氧化物、卤化物等，在医疗、物理、工业等方面都有极高的应用价值。

2.3硅酸盐材料

玻璃、微晶玻璃和陶瓷都属于硅酸盐材料的范畴，这类材料的硬度极强，在建筑工程行业有广泛的应用优势。硅酸盐材料中的分子结构为四面体行，其中的硅、氧原子位置分布较为固定，分别对应着体心结构和四角位置，其他元素的不同组合方式能够分别形成不同的硅酸盐材料。硅酸盐材料中的分子结合性更强，其耐压性、抗腐蚀性较金属材料、有机材料更强，在硅酸盐材料进行微晶化处理后可以具备更强的光学性能和导电性能，在市场应用中已经可以逐步替代传统材料。硅酸盐材料作为水泥成山的原材料可以形成硬度更强的胶凝结构，利用硅酸盐熟料替代传统水泥当中的其他熟料，可以有效提升其保温效果。高温陶瓷属于新型硅酸盐材料的一种，其耐磨损的性能更为突出，可以实现耐酸碱腐蚀和耐高温环境，为工业生产提供了较好的应用原材料。

3无机非金属材料的应用

目前，传统非金属材料种类众多，最主要的是大宗无机建筑材料，例如陶瓷、水泥、玻璃、墙体材料等。大宗无机建筑材料在所有传统无机非金属材料中占据极高的比重。建筑材料的品质影响着居住者的生活质量。20世纪中期后，新型无机非金属开始出现，相较于传统无机非金属材料，其性能更为独特，如今现代新技术、传统技术改造、生物医学、现代国防的发展都离不开这些材料的支持。使用频率较高的几种材料包含先进陶瓷、人工晶体、无机纤维之类。这类材料相较于其他同类材料来说，质量更轻、更耐磨损、抗腐蚀性能更佳、抗氧化性能更强。正是因为无机非金属材料具备如此显著的特殊功能，这才成为高技术产业必不可缺的核心建筑材料。例如：导弹、卫星中所使用的激光测距系统中会使用稀土掺杂石英玻璃来提升其耐辐照性能，宇宙飞船、卫星内姿控系统需要使用到石英玻璃进行制造，全天候兵器中需要使用光学纤维面板、微通道板之类的材质来制作特定的微光夜视元件，国内各类军用飞机中的航空玻璃需要使用人工晶体材料制成。此外，因为特种陶瓷具备高耐温、韧性大的特点，适合使用在航天发动机、卫星遥感中，能够发挥较好的電子对抗功能。现如今，已经有4000种左右的性能显著、功能多样的新型材料被广泛投入使用，大大推动了现代武器装备的性能提升，促进了科技的发展。

结语

企业要想开展桥梁项目施工，确保桥梁工程顺利进行，必须选用质量更优、性能更好的施工。在桥梁工程项目进行施工的时候，都要严格检查水泥、混凝土等其他施工材料的品质，这一流程至关重要，只有保障施工材料质量达标，才能够材料，且选派专业的管理团队科学管理所有施工材料，保障其质量。

参考文献

[1]史勇，史志铭.混凝土材料耐久性防护研究方法综述[J].四川水泥，2020（6）：10-11.

[2]于丽波，蒋林华，储洪强，董浩，刘涛.混凝土中结合氯离子研究综述[J].科学技术与工程，2020（9）：3387-3393.