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【摘 要】 无机非金属材料是除高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称，是20世纪40年代以后随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。非金属材料成果的不断涌现，为社会的文明进步做出了贡献。
【关键词】 无机非金属材料
一、无机非金属材料
材料、能源、信息是现代科学的三大支柱，材料是能源和信息的基础。无机非金属材料、金属材料和有机高分子材料并驾齐驱，成为当代的三大材料。无机非金属材料是除高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。非金属材料成果的不断涌现为社会的文明进步做出了很大的贡献。无机非金属材料是20世纪40年代以后随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来并且迅速发展起来的。
无机涂层属于一种无机非金属材料，它是指在某种底材上涂加一层无机材料（如非金属氧化物、氧化错、氧化钦等）以抵御外部环境对底材的损害，从而提高它们的使用效能或延长使用寿命。无机涂层已广泛应用于人们日常生活和有关工业领域中。如：日用搪瓷、化工搪瓷、以及机体上用生物涂层等。按其性能又可分耐热涂层、耐磨涂层、耐腐蚀涂层、温控涂层、以及选择性光谱抗氧化涂层、吸收涂层等。无机涂层工艺方法可分为：涂覆法、喷涂法、蒸镀法、高温渗透法和阳极氧化法等。
二、搪瓷简介
搪瓷是一种深覆在金属表面的一层或多层玻璃质釉，在高温下烧制而成的金属与无机氧化物牢固结合的复合材料。搪瓷涂层是一种非晶态无机非金属材料，其表面光滑，具有良好的防腐性。它兼有钢的强度、延伸性和玻璃的耐酸碱腐蚀、不易污染产品、容易清洗等优点，它可以赋予材料表面耐磨、耐蚀、耐热、耐辐射、以及光、电、热、磁等特殊性能，从而达到提高使用性能、延长使用寿命的目的。
搪瓷主要有两个部分组成：搪瓷用的金属材料和瓷釉（无机玻璃质材料）。金属表面与玻璃质釉的键合作用相当强，可承受1000kPa/cm2高的拉伸强度。瓷釉的主要成份是：SiO2，B2O3，Na2O，PbO，TiO2，CaO，F2，其主要功能为：
（1）保护金属坯体不受腐蚀；（2）改善产品外观、色泽和亮度。搪瓷设备在整体上有金属的力学强度，以无机物成份组成的涂层来提高表面质量保护金属表面，具有耐腐蚀、耐磨损和电绝缘性，表面光滑，抗污染性强，不易粘附物料等性能，并能防止金属离子干扰化学反应与污染产品的作用。此外还有较好的热传导能力，能耐一定的压力和较高的温度，特别是适于要求耐腐蚀、防污、防粘、耐温、耐压、耐磨、导热的场合，可耐除氢氟酸、含氟离子的介质、浓磷酸和强碱以外的各种浓度的无机酸、有机酸、弱碱和强有机溶剂。
搪瓷的应用范围日益扩大，在电子信息、生物化学工程和新材料各个领域均应用了搪瓷制品，相继出现了诸如厚膜印刷电路搪瓷基版、医用搪瓷器械、搪瓷日用品、高耐蚀性能的微晶搪玻璃制品，各类铸铁搪瓷制品、铝搪瓷制品、铜搪瓷制品以及不锈钢搪瓷制品等。
随着工业技术的发展，对各种材料、零件的表面性能要求越来越高，一些在高温、重载、腐蚀等条件下使用的材料和零件，往往因为表面局部的损坏而降低其使用性能，甚至会导致完全报废。为提高材料的可靠性，延长使用寿命，目前国际上都在努力研究和应用提高材料表面性能的表面涂层新技术和新工艺，如PVD技术、CVD技术、电镀技术、热喷涂技术等。在搪瓷生产工艺中引进或开发成功了静电喷技术、贴花纸技术、不粘涂覆技术、流动涂搪技术、铸铁坯体V法铸造成型和树脂铸造成型技术、辐射管搪瓷烧成炉技术等。这些新产品、新技术和新装备的出现极大地扩展了搪瓷工业的发展空间，提高了搪瓷和搪瓷玻璃工业的技术水平。表面搪瓷涂层技术在工业中的应用促进了底坯材料及其涂层工艺的发展。
三、碳酸钙
碳酸钙不仅是生物矿物中最重要的一种，也是一种非常重要的无机非金属材料，是工业品的重要填充剂和助剂。它是一种主要的无机填料，广泛用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、建材、日用化工、医药、食品、饲料等行业，随着上述行业高速发展，碳酸钙产品向着粒径超细化，晶型多样化及表面改性方向发展，使其既具有填充作用又具有补强性。
碳酸钙的结晶化过程：
碳酸钙的结晶过程是在室温下，按照直接沉淀的方法進行的。首先配制实验中所需的各种PEG溶液，然后将2.22gCaC12（0.02mol）和2.12gNa2C03（0.02mol）分别溶解于100mL溶液中，溶液的pH值用稀HCl或NaOH溶液进行调节。然后将Na2CO3（100mL，0.2M）溶液在磁力搅拌下逐滴滴入CaC12（100mL0.2M）溶液中。搅拌10分钟左右将溶液密封，陈化24h后抽滤，碳酸钙沉淀从溶液中抽滤出来后用二次蒸馏水和无水乙醇洗涤多次，然后干燥，再对析出的样品用红外（FT-IR），X一射线衍射（XRD）以及扫描电镜（SEM）等方法进行表征。
四、无机非金属材料的发展趋势
1、低维化发展
低维化发展主要表现在宏观上和微观上两个方面。宏观上的低维化是从体材料向薄膜材料和纤维材料的发展。例如现代信息功能器件如微电子和光电子等都是由集成化，在这期间主要应用的就是薄膜材料。薄膜材料的特殊作用更加体现在结构材料也用薄膜来改性，是结构材料增强、增韧耐磨等效果而作为结构复合材料主体的纤维也同样起着尤为重要的作用，如光通信中光信号的放大、调制、选模等都是通过纤维来完成，最终形成纤维光路和光网，而从微观上看低维化，即无机非金属材料的织构与结构上的尺寸如毫米、微米趋向纳米。目前人们更加关注的是纳米尺度上的超晶格薄膜、纳米线到纳米点材料的结构中，在以后的发展中更是以纳米器件为中心来研究纳米材料的合成、组装等性能进行调控。
2、复合化发展
作为无机非金属材料与金属材料和有机高分子材料的复合化发展趋势。复合化的最终是以应用为目标，如无机非金属材料已广泛应用在钢筋混凝土、玻璃钢等方面其中主要就是用有机高分子与无机玻璃纤维来组成，这种结构材料为主的复合材料，这也是复合材料具有单一材料所无法满足的是使用功能，更是建筑材料发展趋势。
【关键词】 无机非金属材料
一、无机非金属材料
材料、能源、信息是现代科学的三大支柱，材料是能源和信息的基础。无机非金属材料、金属材料和有机高分子材料并驾齐驱，成为当代的三大材料。无机非金属材料是除高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。非金属材料成果的不断涌现为社会的文明进步做出了很大的贡献。无机非金属材料是20世纪40年代以后随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来并且迅速发展起来的。
无机涂层属于一种无机非金属材料，它是指在某种底材上涂加一层无机材料（如非金属氧化物、氧化错、氧化钦等）以抵御外部环境对底材的损害，从而提高它们的使用效能或延长使用寿命。无机涂层已广泛应用于人们日常生活和有关工业领域中。如：日用搪瓷、化工搪瓷、以及机体上用生物涂层等。按其性能又可分耐热涂层、耐磨涂层、耐腐蚀涂层、温控涂层、以及选择性光谱抗氧化涂层、吸收涂层等。无机涂层工艺方法可分为：涂覆法、喷涂法、蒸镀法、高温渗透法和阳极氧化法等。
二、搪瓷简介
搪瓷是一种深覆在金属表面的一层或多层玻璃质釉，在高温下烧制而成的金属与无机氧化物牢固结合的复合材料。搪瓷涂层是一种非晶态无机非金属材料，其表面光滑，具有良好的防腐性。它兼有钢的强度、延伸性和玻璃的耐酸碱腐蚀、不易污染产品、容易清洗等优点，它可以赋予材料表面耐磨、耐蚀、耐热、耐辐射、以及光、电、热、磁等特殊性能，从而达到提高使用性能、延长使用寿命的目的。
搪瓷主要有两个部分组成：搪瓷用的金属材料和瓷釉（无机玻璃质材料）。金属表面与玻璃质釉的键合作用相当强，可承受1000kPa/cm2高的拉伸强度。瓷釉的主要成份是：SiO2，B2O3，Na2O，PbO，TiO2，CaO，F2，其主要功能为：
（1）保护金属坯体不受腐蚀；（2）改善产品外观、色泽和亮度。搪瓷设备在整体上有金属的力学强度，以无机物成份组成的涂层来提高表面质量保护金属表面，具有耐腐蚀、耐磨损和电绝缘性，表面光滑，抗污染性强，不易粘附物料等性能，并能防止金属离子干扰化学反应与污染产品的作用。此外还有较好的热传导能力，能耐一定的压力和较高的温度，特别是适于要求耐腐蚀、防污、防粘、耐温、耐压、耐磨、导热的场合，可耐除氢氟酸、含氟离子的介质、浓磷酸和强碱以外的各种浓度的无机酸、有机酸、弱碱和强有机溶剂。
搪瓷的应用范围日益扩大，在电子信息、生物化学工程和新材料各个领域均应用了搪瓷制品，相继出现了诸如厚膜印刷电路搪瓷基版、医用搪瓷器械、搪瓷日用品、高耐蚀性能的微晶搪玻璃制品，各类铸铁搪瓷制品、铝搪瓷制品、铜搪瓷制品以及不锈钢搪瓷制品等。
随着工业技术的发展，对各种材料、零件的表面性能要求越来越高，一些在高温、重载、腐蚀等条件下使用的材料和零件，往往因为表面局部的损坏而降低其使用性能，甚至会导致完全报废。为提高材料的可靠性，延长使用寿命，目前国际上都在努力研究和应用提高材料表面性能的表面涂层新技术和新工艺，如PVD技术、CVD技术、电镀技术、热喷涂技术等。在搪瓷生产工艺中引进或开发成功了静电喷技术、贴花纸技术、不粘涂覆技术、流动涂搪技术、铸铁坯体V法铸造成型和树脂铸造成型技术、辐射管搪瓷烧成炉技术等。这些新产品、新技术和新装备的出现极大地扩展了搪瓷工业的发展空间，提高了搪瓷和搪瓷玻璃工业的技术水平。表面搪瓷涂层技术在工业中的应用促进了底坯材料及其涂层工艺的发展。
三、碳酸钙
碳酸钙不仅是生物矿物中最重要的一种，也是一种非常重要的无机非金属材料，是工业品的重要填充剂和助剂。它是一种主要的无机填料，广泛用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、建材、日用化工、医药、食品、饲料等行业，随着上述行业高速发展，碳酸钙产品向着粒径超细化，晶型多样化及表面改性方向发展，使其既具有填充作用又具有补强性。
碳酸钙的结晶化过程：
碳酸钙的结晶过程是在室温下，按照直接沉淀的方法進行的。首先配制实验中所需的各种PEG溶液，然后将2.22gCaC12（0.02mol）和2.12gNa2C03（0.02mol）分别溶解于100mL溶液中，溶液的pH值用稀HCl或NaOH溶液进行调节。然后将Na2CO3（100mL，0.2M）溶液在磁力搅拌下逐滴滴入CaC12（100mL0.2M）溶液中。搅拌10分钟左右将溶液密封，陈化24h后抽滤，碳酸钙沉淀从溶液中抽滤出来后用二次蒸馏水和无水乙醇洗涤多次，然后干燥，再对析出的样品用红外（FT-IR），X一射线衍射（XRD）以及扫描电镜（SEM）等方法进行表征。
四、无机非金属材料的发展趋势
1、低维化发展
低维化发展主要表现在宏观上和微观上两个方面。宏观上的低维化是从体材料向薄膜材料和纤维材料的发展。例如现代信息功能器件如微电子和光电子等都是由集成化，在这期间主要应用的就是薄膜材料。薄膜材料的特殊作用更加体现在结构材料也用薄膜来改性，是结构材料增强、增韧耐磨等效果而作为结构复合材料主体的纤维也同样起着尤为重要的作用，如光通信中光信号的放大、调制、选模等都是通过纤维来完成，最终形成纤维光路和光网，而从微观上看低维化，即无机非金属材料的织构与结构上的尺寸如毫米、微米趋向纳米。目前人们更加关注的是纳米尺度上的超晶格薄膜、纳米线到纳米点材料的结构中，在以后的发展中更是以纳米器件为中心来研究纳米材料的合成、组装等性能进行调控。
2、复合化发展
作为无机非金属材料与金属材料和有机高分子材料的复合化发展趋势。复合化的最终是以应用为目标，如无机非金属材料已广泛应用在钢筋混凝土、玻璃钢等方面其中主要就是用有机高分子与无机玻璃纤维来组成，这种结构材料为主的复合材料，这也是复合材料具有单一材料所无法满足的是使用功能，更是建筑材料发展趋势。