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無機非金屬材料及其發(fā)展前景
無機非金屬材料，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。以下是小編收集整理的無機非金屬材料及其發(fā)展前景，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。
無機非金屬材料及其發(fā)展前景
1. 無機非金屬材料的特點及應用
無機非金屬材料(inorganic nonmetallic materials)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。是除有機高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統(tǒng)稱。無機非金屬材料的提法是20世紀40年代以后，隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展從傳統(tǒng)的硅酸鹽材料演變而來的。無機非金屬材料是與有機高分子材料和金屬材料并列的三大材料之一。
在晶體結構上，無機非金屬的晶體結構遠比金屬復雜，并且沒有自由的電子。具有比金屬鍵和純共價鍵更強的離子鍵和混合鍵。這種化學鍵所特有的高鍵能、高鍵強賦予這一大類 材料以高熔點、高硬度、耐腐蝕、耐磨損、高強度和良好的抗氧化性等基本屬性，以及寬廣的導電性、隔熱性、透光性及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性。
無機非金屬材料品種和名目極其繁多，用途各異，因此，還沒有一個統(tǒng)一而完善的分類方法。通常把它們分為普通的(傳統(tǒng)的)和先進的(新型的)無機非金屬材料兩大類。
普通無機非金屬材料的特點是：耐壓強度高、硬度大、耐高溫、抗腐蝕。此外，水泥在膠凝性能上，玻璃在光學性能上，陶瓷在耐蝕、介電性能上，耐火材料在防熱隔熱性能上都有其優(yōu)異的特性，為金屬材料和高分子材料所不及。但與金屬材料相比，它抗斷強度低、缺少延展性，屬于脆性材料。與高分子材料相比，密度較大，制造工藝較復雜。
特種無機非金屬材料的特點是：
①各具特色。例如：高溫氧化物等的高溫抗氧化特性；氧化鋁、氧化鈹陶瓷的高頻絕緣特性；鐵氧體的磁學性質(zhì)；光導纖維的光傳輸性質(zhì)；金剛石、立方氮化硼的超硬性質(zhì)；導體材料的導電性質(zhì)；快硬早強水泥的快凝、快硬性質(zhì)等。
�、诟鞣N物理效應和微觀現(xiàn)象。例如：光敏材料的光-電、熱敏材料的熱－電、壓電材料的力－電、氣敏材料的氣體-電、濕敏材料的濕度-電等材料對物理和化學參數(shù)間的功能轉換特性。
③不同性質(zhì)的材料經(jīng)復合而構成復合材料。例如：金屬陶瓷、高溫無機涂層，以及用無機纖維、晶須等增強的材料。
傳統(tǒng)的無機非金屬材料是工業(yè)和基本建設所必需的基礎材料。如水泥是一種重要的建筑材料;耐火材料與高溫技術，尤其與鋼鐵工業(yè)的發(fā)展關系密切;各種規(guī)格的平板玻璃、儀器玻璃和普通的光學玻璃以及日用陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和電瓷等與人們的生產(chǎn)、生活休戚相關。它們產(chǎn)量大，用途廣。其他產(chǎn)品，如搪瓷、磨料(碳化硅、氧化鋁)、鑄石(輝綠巖、玄武巖等)、碳素材料、非金屬礦(石棉、云母、大理石等)也都屬于傳統(tǒng)的無機非金屬材料。新型無機非金屬材料是20世紀中期以后發(fā)展起來的，具有特殊性能和用途的材料。它們是現(xiàn)代新技術、新產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)工業(yè)技術改造、現(xiàn)代國防和生物醫(yī)學所不可缺少的物質(zhì)基礎。主要有先進陶瓷(advanced ceramics)、非晶態(tài)材料(noncrystal material〉、人工晶體〈artificial crys-tal〉、無機涂層(inorganic coating)、無機纖維(inorganic fibre〉等。
2. 無機非金屬材料材料的發(fā)展現(xiàn)狀及前景
20世紀以來，隨著電子技術、航天、能源、計算機、通信、激光、紅外、光電子學、生物醫(yī)學 和環(huán)境保護等新技術的興起，對材料提出了更 高的要求，促進了特種無機非金屬材料的迅速發(fā)展。30～40年代出現(xiàn)了高頻 絕緣陶瓷、鐵電陶瓷和壓電陶瓷、鐵氧體（又稱磁性瓷）和熱敏電阻陶瓷等。50～60年代開發(fā)了碳化硅和氮化硅等高溫結構陶瓷、氧化鋁透明陶瓷、β－氧化鋁快離子導氣
敏和濕敏陶瓷等。至今，又出現(xiàn)了變色玻璃、光導纖維、電光效應、電子發(fā)射及高溫超導等各種新型無機材料。
近些年，隨著科學技術的進步，無論是傳統(tǒng)無機非金屬材料，還是無機非金屬材料都有了一些新的發(fā)展趨勢。
2.1、生態(tài)與環(huán)保意識加強，建立科學的評價體系，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展
西方發(fā)達國家在促進傳統(tǒng)無機非金屬材料產(chǎn)業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展方面的采取了許多重要措施。世界發(fā)達國家十分重視建材工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與綠色評價。生態(tài)評價也成為世界可持續(xù)發(fā)展的一個重要手段。目前，許多國家正在進行“生態(tài)城市”的建設與實踐，推廣建筑節(jié)能技術材料，使用可循環(huán)材料等，改善城市生態(tài)系統(tǒng)狀況。由此，提出了綠色建材、環(huán)保建材與節(jié)能建材的概念，并開展了大量的研究與實踐工作。與西方發(fā)達國家相比，我國還存在很大的差距，特別是缺乏立法支持與技術標準的指導以及相應組織的管理與監(jiān)督，使我國的傳統(tǒng)無機非金屬材料工業(yè)發(fā)展還有很大的提升空間。面對資源和環(huán)境對我國經(jīng)濟發(fā)展的嚴峻考驗，國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略顯得愈加重要。
2.2、向著節(jié)能、降耗的方向發(fā)展
傳統(tǒng)的無機非金屬材料工業(yè)是能源消耗大戶，在世界能源日益短缺的今天，如何生產(chǎn)節(jié)能、降耗，以及如何生產(chǎn)出高質(zhì)量的建筑節(jié)能、保溫產(chǎn)品是建材工業(yè)發(fā)展的重要趨勢。選擇資源節(jié)約型、污染最低型、質(zhì)量效益型、科技先導型的發(fā)展方式。新型墻體材料、高質(zhì)量門窗、中空玻璃將大量應用。向著提高材料性能、使用壽命的方向發(fā)展。低壽命設計、大量重復建設已經(jīng)嚴重制約城市建設的發(fā)展。現(xiàn)代化建筑需要高性能建筑材料的支持，而提高建筑的耐久性又對建筑材料的使用壽命提出了更高的要求。
2.3、單線生產(chǎn)能力向大型化發(fā)展
無論是水泥工業(yè)、玻璃工業(yè)，還是陶瓷工業(yè)，單條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力有大型化的趨勢。生產(chǎn)線的大型化可以有效提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低能源消耗。
2.4、向著智能化方向發(fā)展
建筑的智能化需要建筑材料的支持。隨著技術的進步和生活水平的提高，建筑材料的安全性智能診斷等智能技術將更多的應用于建筑中。向著復合化、多功能化方向發(fā)展。
復合材料具有單一材料所無法滿足的使用功能，是建筑材料的發(fā)展趨勢，對建筑材料的功能要求越來越趨向于多功能化。
未來科學技術的發(fā)展，對各種無機非金屬材料，尤其是對特種新型材料提出更多更高的要求。材料學科有廣闊的發(fā)展前景，復合材料、定向結晶材料、增韌陶瓷以及各種類型的表面處理和涂層的使用，將使材料的效能得到更大發(fā)揮。由于對材料科學基礎研究的日益深入，各種精密測試分析技術的發(fā)展，將有助于按預定性能設計材料的原子或分子組成及結構形態(tài)的早日實現(xiàn)。
3. 世界研究方向的選擇及分析
現(xiàn)代技術中的信息、航空航天、能源、生物工程、環(huán)境工程等的迅速發(fā)
展對于材料的性能提出了各種需求，促進了無機非金屬材料的發(fā)展。由此出 現(xiàn)了許多新型材料，其中工程陶瓷材料，陶瓷高臨界溫度Tc超導材料和智能材料等的出現(xiàn)提出了無機非金屬材料學的新的研究方向，而復合材料和納米材料則為無機非金屬材料開辟了新的研究領域。
近10年來，整個世界從信息時代進入了高智能化的人機交互時代，人機交互技術已經(jīng)進入了每個人生活的方方面面。前一段時間，蘋果公司出的一個視頻很受歡迎，里面描述了對未來高智能化生活的展望，而標題是“玻璃中的一天”， 新型無機非金屬智能材料，在這個對未來生活的展望中，占據(jù)著不可或缺的地位。 雖然這只是個簡單的視頻，但我們可以從中看到未來的影子，以及智能材料的廣闊的發(fā)展前景。
智能材料是指對環(huán)境具有可感知、可響應并具有功能發(fā)現(xiàn)能力的新材料。至此智能材料與結構的研究也開始由航空航天及軍事部門逐漸擴展到土木工程、醫(yī)藥、體育和日常用品等其他領域。 同時，智能材料的實踐意義在目前已有的應用中可見一斑：
3.1 智能陶瓷
材料中的t-ZrO2晶粒在燒成后冷卻至室溫的過程中仍保持四方相形態(tài)，當
材料受到外應力的作用時，受應力誘導發(fā)生相變，由t相轉變?yōu)閙相。由于ZrO2晶粒相變吸收能量而阻礙裂紋的繼續(xù)擴展，從而提高了材料的強度和韌性。相轉變發(fā)生之處的材料組成一般不均勻，因結晶結構的變化，導熱和導電率等性能隨之而變，這種變化就是材料受到外應力的信號，從而實現(xiàn)了材料的自診斷。
3.2 智能水泥基材料
在現(xiàn)代社會中，水泥作為基礎建筑材料應用極為廣泛，使水泥基材料智能化具有良好的應用前景。
智能水泥基材料包括：應力、應變及損傷自檢水泥基材料；自測溫水泥基材料；自動調(diào)節(jié)環(huán)境濕度的水泥基材料；仿生自愈合水泥基材料及仿生自生水泥材料等。
水泥基材料中摻加一定形狀、尺寸和摻量的短切碳纖維后，材料的電阻變化與其內(nèi)部結構變化是相對應的。因此，該材料可以監(jiān)測拉、彎、壓等工況及靜態(tài)和動態(tài)載荷作用下材料內(nèi)部情況。在水泥凈漿中0.5%（體積）的碳纖維用做傳感器，其靈敏度遠遠高于一般的電阻應變片。在水泥凈漿中摻加多孔材料，利用多孔材料吸濕量與溫度的關系，能夠使材料具有調(diào)濕功能。
目前，智能材料尚處在研究發(fā)展階段，它的發(fā)展和社會效應息息相關。飛機失事和重要建筑等結構的損壞，激勵著人們對具有自預警、自修復功能的靈巧飛機和材料結構的研究。以材料本身的智能性開發(fā)來滿足人們對材料、系統(tǒng)和結構的期望，使材料結構能“剛”“柔”結合，以自適應環(huán)境的變化。在未來的研究中，應以以下幾個方面為重點：
（1）如何利用飛速發(fā)展的信息技術成果，將軟件功能引入材料、系統(tǒng)和結構中；
�。�2）進一步加強探索型理論研究及材料復合智能化的機理研究，加速發(fā)展智能材料科學； 加強應用基礎研究。
無機非金屬材料發(fā)展趨勢
一、無機非金屬材料的分類和地位
作為四大材料中(鋼鐵、有色、有機和無機非金屬材料)工業(yè)之一的無機非金屬材料工業(yè)在我國經(jīng)濟建設中起著重要的作用。近年來，無機非金屬材料不僅在品種上有了空前的發(fā)展，而且在內(nèi)涵上有了進一步的延伸。根據(jù)無機非金屬材料功能與作用的不同，可以將無機非金屬材料劃分為傳統(tǒng)無機非金屬材料（建筑材料）和無機非金屬新材料。
傳統(tǒng)的無機非金屬材料材料品種繁多，主要是指大宗無機建筑材料，包括水泥、玻璃、陶瓷與建筑（墻體）材料等。其產(chǎn)量占無機非金屬材料的絕大多數(shù)。建筑材料與人們的生活質(zhì)量息息相關。新型無機非金屬材料是指具有如高強、輕質(zhì)、耐磨、抗腐、耐高溫、抗氧化以及特殊的電、光、聲、磁等一系列優(yōu)異綜合性能的新型材料，是其它材料難以替代的功能材料和結構材料。無機非金屬新材料具有獨特的性能，是高技術產(chǎn)業(yè)不可缺少的關鍵材料。例如稀土摻雜石英玻璃廣泛應用于導彈、衛(wèi)星及坦克火控武器等激光測距系統(tǒng)，耐輻照石英玻璃應用于各種衛(wèi)星及宇宙飛船的姿控系統(tǒng)；光學纖維面板和微通道板作為像增強器和微光夜視元件在全天候兵器中得到應用；航空玻璃為中國各類軍用飛機提供了關鍵部件。人工晶體材料中激光、非線性光學和紅外等晶體，用于彈道制導、電子對抗、潛艇通訊、激光武器等。特種陶瓷中，耐高溫、高韌性陶瓷可用于航空、航天發(fā)動機、衛(wèi)星遙感，可制作特殊性能的防彈裝甲陶瓷及特種纖維及用于電子對抗等。目前已開發(fā)了近四千種高性能、多功能無機非金屬新材料新品種。這些高性能材料在發(fā)展現(xiàn)代武器裝備中起到十分重要的作用。
無機非金屬材料在學術上涉及多門學科，在組成上涵蓋了多類材料，在應用上遍布國民經(jīng)濟、國防和社會需求等各個領域。所以，無機非金屬材料對國民經(jīng)濟的發(fā)展、國防力量的增強和人民生活質(zhì)量的提高等方面都有著重大作用。由于無機非金屬材料的學科交叉性，其發(fā)展非�；钴S，新材料層出不窮，新的學科不斷涌現(xiàn)，成為當今最活躍的學科領域之一。
二、我國在無機非金屬材料存在的問題
2.1基礎研究和關鍵技術落后
我國的無機非金屬新材料是從試制起步的，發(fā)展過程也主要是隨從于型號的需要進行。由于時間、人力的限制，加之我國長期以來對基礎研究重視不夠，投入較少，無機非金屬材料的系統(tǒng)的基礎非常薄弱。
2.2 產(chǎn)品等級較低
在傳統(tǒng)的無機非金屬材料中，無論是水泥、玻璃燈產(chǎn)品等級普遍的偏低。就拿水泥來說，發(fā)達國家的平均強度占90%，而我國的平均強度僅為50%，總的來說就是生產(chǎn)的品種處于較低水品。
2.3材料性能低、品種少、批生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定
雖然我國已基本上建立了無機非金屬材料的研究、開發(fā)與部分產(chǎn)品的生產(chǎn)體系，但材料的品種尚不齊全，一些重要工程的關鍵配套材料還須進口。性能低、質(zhì)量差的問題仍然存在，而且在進行批量生產(chǎn)時質(zhì)量不穩(wěn)定、成品率低、效益差的問題嚴重，必須下大力氣解決。例如，電磁屏蔽玻璃目前我國只能達到屏蔽85dB的水平，而美國已達到110dB。我們在屏蔽波段范圍等方面遠遠不能滿足國防工業(yè)發(fā)展的需要。而航空玻璃方面高強、多功能(隱身、防激光等)圓弧整體風擋在我國還剛起步研究，極大的制約了我國航空工業(yè)的發(fā)展。
2.4制備技術落后
無機非金屬新材料工業(yè)，不但制備技術落后，而且生產(chǎn)能力低，效率低，直接影響高科技產(chǎn)品質(zhì)量(性能)、成本、能耗等三個方面。例如，國外工業(yè)發(fā)達國家玻璃纖維生產(chǎn)大都采用800-6000孔漏板池窯拉絲法生產(chǎn)，已占總量95％以上，無紡材料全部用池窯法生產(chǎn)，坩堝拉絲法早已被淘汰，而我國現(xiàn)有的池窯拉絲大部分采用800-2000孔生產(chǎn)技術，4000孔技術正在開發(fā)，坩堝拉絲還沒有完全淘汰，與國外相比還有較大的差距。我國纖維增強復合材料機械化生產(chǎn)只占40％，60％仍采用落后的手工成型，與工業(yè)發(fā)達國家差距甚大。又如集成電路(IC)石英擴散管的制備技術，國內(nèi)采用的單機間歇氣煉生產(chǎn)技術只能提供100mm以下IC 管，而國外采用一步法連熔拉管技術，生產(chǎn)∮200~300mm大口徑石英管供大規(guī)模集成電路用，使我國IC用石英擴散管失去競爭能力，完全依賴進口。
2.5資源消耗高和能源消耗高
由于大量的無序開采和未能充分利用有限的資源，就造成了極大的浪費。而在能耗上更是大量的消耗，突顯表現(xiàn)在水泥和消耗的問題上。
2.6技術裝備落后
目前我國無機非金屬新材料制備技術與裝備明顯落后，造成研制周期長、新產(chǎn)品發(fā)展困難，預研成果不能及時進入工程化研究，即便生產(chǎn)也會出現(xiàn)成品率低、規(guī)模小，經(jīng)濟效率差等問題。
三、無機非金屬材料的發(fā)展過程
3.1陶瓷的發(fā)展過程
陶器的發(fā)明是人類文明的重要進程－－是人類第一次利用天然物，按照自己的意志創(chuàng)造出來的一種嶄新的東西。從河北省陽原縣泥河灣地區(qū)發(fā)現(xiàn)的舊石器時代晚期的陶片來看，在中國陶器的產(chǎn)生距今已有11700多年的悠久歷史。
陶器是用泥巴（粘土）成型晾干后，用火燒出來的，是泥與火的結晶。我們的祖先對粘土的認識是由來已久的，早在原始社會的生活中，祖先們是處處離不開粘土，他們發(fā)現(xiàn)被水浸濕后的粘土有粘性和可塑性，曬干后變得堅硬起來。對于火的利用和認識歷史也是非常遠久的，大約在205萬年至70萬年前的元謀人時代，就開始用火了。先民們在漫長的原始生活中，發(fā)現(xiàn)曬干的泥巴被火燒之后，變得更加結實、堅硬，而且可以防水，于是陶器就隨之而產(chǎn)生了。陶器的發(fā)明，它揭開了人類利用自然、改造自然、與自然做斗爭的新的一頁，具有重大的歷史意義，是人類生產(chǎn)發(fā)展史上的一個里程碑。
3.2玻璃的發(fā)展過程
日常玻璃最初由火山噴出的酸性巖凝固而得。約公元前3700年前，古埃及人已制出玻璃裝飾品和簡單玻璃器皿，當時只有有色玻璃，約公元前1000年前，中國制造出無色玻璃。公元12世紀，出現(xiàn)了商品玻璃，并開始成為工業(yè)材料。18世紀，為適應研制望遠鏡的需要，制出光學玻璃。1873年，比利時首先制出平板玻璃。1906年，美國制出平板玻璃引上機。此后，隨著玻璃生產(chǎn)的工業(yè)化和規(guī)�；�，各種用途和各種性能的玻璃相繼問世。現(xiàn)代，玻璃已成為日常生活、生產(chǎn)和科學技術領域的重要材料。3000多年前，一艘歐洲腓尼基人的商船，滿載著晶體礦物“天然蘇打”[2]，航行在地中海沿岸的貝魯斯河上。由于海水落潮，
商船擱淺了。 于是船員們紛紛登上沙灘。有的船員還抬來大鍋，搬來木柴，并用幾塊“天然蘇打”作為大鍋的支架，在沙灘上做起飯來。船員們吃完飯，潮水開始上漲了。他們正準備收拾一下登船繼續(xù)航行時，突然有人高喊：“大家快來看啊，鍋下面的沙地上有一些晶瑩明亮、閃閃發(fā)光的東西！”當船員們把這些閃爍光芒的東西，帶到船上仔細研究起來。他們發(fā)現(xiàn)，這些亮晶晶的東西上粘有一些石英砂 和融化的天然蘇打。原來，這些閃光的東西，是他們做飯時用來做鍋的支架的天然蘇打，在火焰的作用下，與沙灘上的石英砂發(fā)生化學反應而產(chǎn)生的晶體，這就是最早的玻璃。后來腓尼基人把石英砂和天然蘇打和在一起，然后用一種特制的爐子熔化，制成玻璃球，使腓尼基人發(fā)了一筆大財。
經(jīng)過幾千年漫長的歲月，人們已經(jīng)由不透明玻璃制得了透明玻璃，它的用途也不僅僅是作為裝飾品，現(xiàn)在玻璃器皿已經(jīng)成為生活中的一個重要組成。到了十八世紀，產(chǎn)業(yè)革命的開始和路布蘭制堿法的出現(xiàn)，為玻璃工業(yè)的發(fā)展帶來了劃時代的大變革。特別是十九世紀末至本世紀初，由于發(fā)生爐和蓄熱式池窯的應用，玻璃熔制成型工藝設備的日益更新，使得玻璃制造業(yè)由幾千年沿用不變的手工作業(yè)逐漸變成機械化生產(chǎn)。近幾十年來，玻璃在人類社會的各個方面得到了廣泛的應用，其生產(chǎn)技術也獲得了極其迅速的發(fā)展。
3.3水泥的發(fā)展過程
cement一詞由拉丁文caementum發(fā)展而來，是碎石及片石的意思。水泥的歷史最早可追溯到古羅馬人在建筑中使用的石灰與火山灰的混合物，這種混合物與現(xiàn)代的石灰火山灰水泥很相似。用它膠結碎石制成的混凝土，硬化后不但強度較高，而且還能抵抗淡水或含鹽水的侵蝕。長期以來，它作為一種重要的膠凝材料，廣泛應用于建筑工程。
3．4耐火材料的發(fā)展過程
中國在4000多年前就使用雜質(zhì)少的粘土，燒成陶器，并已能鑄造青銅器。東漢時期（公元25～220）已用粘土質(zhì)耐火材料做燒瓷器的窯材和匣缽。20世紀初，耐火材料向高純、高致密和超高溫制品方向發(fā)展，同時發(fā)展了完全不需燒成、能耗小的不定形耐火材料和高耐火纖維（用于160℃耐火材料和0℃以上的工業(yè)窯爐）。前者如氧化鋁質(zhì)耐火混凝土，常用于大型化工廠合成氨生產(chǎn)裝置的二段轉化爐內(nèi)壁，效果良好。50年代以來，原子能技術、空間技術、新能源開發(fā)技術等的迅速發(fā)展，要求使用耐高溫、抗腐蝕、耐熱震、耐沖刷等具有綜合優(yōu)良性能的特種耐火材料，例如熔點高。
四、科技發(fā)展趨勢
隨著材料研究工作的不斷深入，無機非金屬材料的科技發(fā)展大致展現(xiàn)出以下五個方面的趨勢：
4.1 低維化
未來的發(fā)展將以納米器件為中心來研究納米材料的合成與性能調(diào)控；
4.2 復合化或雜化
功能的復合將使結構材料與功能材料的界限逐步消失。納米復合材料的出現(xiàn)，可以把不同功能的材料從微觀上復合在一起，形成緊湊的智能材料。
4.3 智能化
材料在接受外部環(huán)境變化的信息時，能實時反饋，并自動做相應的功能調(diào)整。如智能
濕度控制材料，指不需要借助任何人工能源和機械設備，依靠自身的吸放濕性能，感應所調(diào)空間空氣溫、濕度的變化，自動調(diào)節(jié)相對應適度的材料，是智能自動式。
4.4 環(huán)境友好化
發(fā)揮無機非金屬材料新材料的特點，加強起改善環(huán)境的關鍵材料的研究，如能解決建筑自潔的光催化建筑材料，對藥物、食物和污水處理的無機膜分離材料，永久處理核廢物的固化材料等。
4.5 組織性能的可剪裁化
基于無機非金屬材料科學的發(fā)展，材料組織形態(tài)變化規(guī)律的認識，制備技術的完善，合成工藝專家系統(tǒng)的建立等，使材料科技工作者有可能應用計算機技術，模糊邏輯、數(shù)學圖像等近代化技術對材料進行裁剪與設計，制造出預定性能的材料。
五、無機非金屬材料的發(fā)展趨勢
近些年，隨著科學技術的進步，無論是傳統(tǒng)無機非金屬材料，還是無機非金屬材料都有了一些新的發(fā)展趨勢：
5.1 生態(tài)與環(huán)保意識加強，建立科學的評價體系，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展
西方發(fā)達國家在促進傳統(tǒng)無機非金屬材料產(chǎn)業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展方面的采取了許多重要措施。世界發(fā)達國家十分重視建材工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與綠色評價。生態(tài)評價也成為世界可持續(xù)發(fā)展的一個重要手段。目前，許多國家正在進行“生態(tài)城市”的建設與實踐，推廣建筑節(jié)能技術材料，使用可循環(huán)材料等，改善城市生態(tài)系統(tǒng)狀況。由此，提出了綠色建材、環(huán)保建材與節(jié)能建材的概念，并開展了大量的研究與實踐工作。與西方發(fā)達國家相比，我國還存在很大的差距，特別是缺乏立法支持與技術標準的指導以及相應組織的管理與監(jiān)督，使我國的傳統(tǒng)無機非金屬材料工業(yè)發(fā)展還有很大的提升空間。面對資源和環(huán)境對我國經(jīng)濟發(fā)展的嚴峻考驗，國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略顯得愈加重要。
5.2 向著節(jié)能、降耗的方向發(fā)展
傳統(tǒng)的無機非金屬材料工業(yè)是能源消耗大戶，在世界能源日益短缺的今天，如何生產(chǎn)節(jié)能、降耗，以及如何生產(chǎn)出高質(zhì)量的建筑節(jié)能、保溫產(chǎn)品是建材工業(yè)發(fā)展的重要趨勢。選擇資源節(jié)約型、污染最低型、質(zhì)量效益型、科技先導型的發(fā)展方式。新型墻體材料、高質(zhì)量門窗、中空玻璃將大量應用。向著提高材料性能、使用壽命的方向發(fā)展。低壽命設計、大量重復建設已經(jīng)嚴重制約城市建設的發(fā)展�，F(xiàn)代化建筑需要高性能建筑材料的支持，而提高建筑的耐久性又對建筑材料的使用壽命提出了更高的要求。
5.3 單線生產(chǎn)能力向大型化發(fā)展
無論是水泥工業(yè)、玻璃工業(yè)，還是陶瓷工業(yè)，單條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力有大型化的趨勢。生產(chǎn)線的大型化可以有效提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低能源消耗。
5.4 向著智能化方向發(fā)展
建筑的智能化需要建筑材料的支持。隨著技術的進步和生活水平的提高，建筑材料的安全性智能診斷等智能技術將更多的應用于建筑中。
5.5 向著復合化、多功能化方向發(fā)展
復合材料具有單一材料所無法滿足的使用功能，是建筑材料的發(fā)展趨勢，對建筑材料的功能要求越來越趨向于多功能化。
六、無機非金屬材料工業(yè)發(fā)展的對策與建議
針對我國無機非金屬材料工業(yè)的現(xiàn)狀，要實現(xiàn)其快速、健康、穩(wěn)定的發(fā)展，就必須開展以下幾個方面的工作。
6.1 加強政府在建材工業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整中的政策引導；
6.2 加強資源綜合利用和環(huán)境保護的立法并嚴肅執(zhí)法；
6.3 促進形成若干個有國際競爭力的大型建材工業(yè)集團，建立以企業(yè)為主體的新型建材工業(yè)科技創(chuàng)新體系，促進產(chǎn)、學、研結合；
6.4 加強“綠色”和節(jié)能型建材工業(yè)的應用基礎研究，加強建材工業(yè)實驗基地建設，促進工程技術創(chuàng)新；
6.5 強化行業(yè)管理，建立科學、先進、合理的標準體系，建立產(chǎn)品質(zhì)量認證制度，發(fā)揮行業(yè)協(xié)會、學會和各類中介機構的作用；
6.6 應盡快制定適應我國市場經(jīng)濟發(fā)展和科研體制和政府體制改革的科學、有力的政策措施和管理體系，加大投資力度和項目審計，以保證無機非金屬新材料研究、開發(fā)和生產(chǎn)的健康發(fā)展;
6.7 應根據(jù)需求牽引和科技推進的原則，并結合無機非金屬材料科學體系特點，統(tǒng)籌兼顧、協(xié)調(diào)發(fā)展，合理安排中長期科研項目。應重視和加強基礎研究，充分注意相關領域科技前沿，提高我國無機非金屬新材料的科技水平和開發(fā)能力;
6.8 為適應無機非金屬材料的飛速發(fā)展，必須加快人才的培養(yǎng)，不斷革新無機非金屬材料教育的課程設置和教材，盡快反映本領域和相關領域不斷增加的新知識。應重視以基本的物理、化學原理為基礎，加強原始創(chuàng)新，研究探索有應用前景的未知新材料、研究新材料的合成、制備，特別是用基礎分析和計算機建模、微觀尺度結構控制、仿生等方法，發(fā)展具有創(chuàng)新意義的高性能低成本無機非金屬新材料。應加強新設備、包括重大儀器的研究和裝備，沒有先進的儀器、裝備就不可能在材料的科技前沿進行研究開發(fā)工作。
七、結束語
無機非金屬新型材料是當今爭奪高技術主導權的前沿陣地，受到世家各國普遍的重視。無機非金屬新型材料種類繁多，在國民經(jīng)濟和國防的各個領域發(fā)揮著無法替代的作用。無機非金屬新型材料某領域一旦取得突破性的進展，將帶來相應技術迅猛的發(fā)展，進而能通過相應產(chǎn)業(yè)推動國民經(jīng)濟的發(fā)展。
然而未來科學技術的發(fā)展，對各種無機非金屬材料，尤其是對特種新型材料提出更多更高的要求。材料學科有廣闊的發(fā)展前景，復合材料、定向結晶材料、增韌陶瓷以及各種類型的表面處理和涂層的使用，將使材料的效能得到更大發(fā)揮。由于對材料科學基礎研究的日益深入，各種精密測試分析技術的發(fā)展，將有助于按預定性能設計材料的原子或分子組成及結構形態(tài)的早日實現(xiàn)。
拓展：無機非金屬材料工程專業(yè)就業(yè)前景
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無機非金屬材料工程專業(yè)就業(yè)前景：
近些年，隨著科學技術的進步，無論是傳統(tǒng)無機非金屬材料，還是無機非金屬材料都有了一些新的發(fā)展趨勢。
生態(tài)與環(huán)保意識加強,建立科學的評價體系,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展
西方發(fā)達國家在促進傳統(tǒng)無機非金屬材料產(chǎn)業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展方面的采取了許多重要措施。世界發(fā)達國家十分重視建材工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與綠色評價。生態(tài)評價也成為世界可持續(xù)發(fā)展的一個重要手段。目前,許多國家正在進行生態(tài)城市的建設與實踐,推廣建筑節(jié)能技術材料,使用可循環(huán)材料等,改善城市生態(tài)系統(tǒng)狀況。由此，提出了綠色建材、環(huán)保建材與節(jié)能建材的概念,并開展了大量的研究與實踐工作。與西方發(fā)達國家相比,我國還存在很大的差距,特別是缺乏立法支持與技術標準的指導以及相應組織的管理與監(jiān)督,使我國的傳統(tǒng)無機非金屬材料工業(yè)發(fā)展還有很大的提升空間。面對資源和環(huán)境對我國經(jīng)濟發(fā)展的嚴峻考驗,國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略顯得愈加重要。
無機非金屬材料工程專業(yè)就業(yè)方向：
這個專業(yè)大致可以分為耐火材料,建筑材料,納米材料,陶瓷等等。上海硅酸鹽研究所、武漢理工大學的水泥、清華大學的陶瓷都很好。畢業(yè)了工作非常好找，但前提是愿意去水泥廠陶瓷長玻璃廠，這些地方是有點辛苦的�；蛘咦x完研去新型材料研發(fā)公司，比如耐火材料公司等等。
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