按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
是：把硅粉在 1200℃高温的环境中氮化，使氮钻入硅粉坯体中，然后加工成
型，再在 1400℃高温下第二次氮化，即得氮化硅陶瓷。这种陶瓷具有足够高
的强度和硬度，又有惊人的耐高温、耐腐蚀性能和抗急冷急热性能，是一种
用途广泛的工程陶瓷。
碳化硅陶瓷是另一种新型精密陶瓷。它质地坚硬，可作金刚石的代用品。
人们采用热压烧结法得到的碳化硅陶瓷，在 1400℃的高温下，其抗弯强度每
平方厘米仍达 5000～6000 公斤以上，是制造高温燃气涡轮发动机的理想材
料。
1880 年，法国科学家发现了某些晶体的压电效应，即沿晶体的某一方向
施加压力，晶体表面会出现电荷，电荷大小与压力成正比。1944 年，人们首
次制得钛酸钡压电陶瓷，但性能不太理想。1955 年，人们制得了性能较高的
锆钛酸铅压电陶瓷。用这种压电陶瓷可生产大功率的超声和水声的换能器，
也可作为高灵敏度的压电测量装置，在高频通讯技术、导弹技术、地震预报
和医疗上都有广泛用途。这种陶瓷也是一种透明陶瓷，加上电场后具有双折
射效应，去掉电场后又变成各向同性。用它可制成立体电视眼镜，戴上这种
眼镜，你就可以看到立体电视或电影，医生用这种眼镜可以通过电视看到病
人体内的立体图像，便于诊断治疗。
目前陶瓷研究的方向是研制高温陶瓷，以便它能在 1500℃以上的条件下
工作，这在空间技术和军事技术上都有广泛用途。陶瓷研究的另一个方向是
提高陶瓷的韧性，主要是陶瓷基复合材料。在现代科技的催化下，古老的陶
瓷技术又开新花。
玻璃
一队远行的商人在野外露宿，他们用几块石头垒成灶，生火做饭。在烈
焰的烧烤下石头熔化了，锅里的水倒下来浇灭了火，人们只好重新生火做饭。
第二天早晨，有人在浇灭的火堆里发现了透明的小球，这就是第一颗玻璃球。
原来那些石头的主要成分是硅酸钠和硅酸钙，在高温下熔化后又被迅速冷
却，原子还来不及结晶处于液体状态就凝固，形成了一种新的材料——玻璃。
人类认识玻璃、制造玻璃已有 5000 多年的历史，但要生产精美的玻璃制
品很困难，因此几千年来，它一直是一种奢侈品，供少数人作为炫耀的资本。
玻璃真正成为大众化的材料是从本世纪初开始的。1908 年，美国人发明
了平拉法，1910 年，比利时人发明了有槽垂直上拉法，才使平板玻璃的生产
摆脱了手工的吹制法而迅速发展。1959 年，英国的皮尔金格兄弟公司花了 7
年时间，耗资 400 万英镑，终于研制出浮法玻璃生产工艺，大大提高了生产
率并且降低了生产成本。1971 年，日本人研制出对辊法，又使玻璃生产大大
前进了一步。
早期生产的玻璃主要是钠钙玻璃，常用作窗玻璃。这种玻璃受热不均时
易破裂，不能作化学仪器。1915 年美国研制出硼玻璃，把它加热到 200℃后
立即投入 20℃的冷水中也不会破裂。因此它很快成为一种重要的化学用玻
璃。用碳酸钾代替纯碱作原料生产出来的钾玻璃，熔点高，也是一种优秀的
化学玻璃。
玻璃易碎，但如果在玻璃型材制成后进行特殊的淬火处理：即把玻璃加
热到 600～650℃以上，用油或其他介质使玻璃骤冷，就可使玻璃的抗弯强度
提高 7～8 倍，这种玻璃打碎后成为小钝角形的碎粒，没有刺伤人的危验，这
就是钢化玻璃，很适合作汽车等的车窗。
在一般玻璃中加入少量的澄清剂，如硝酸钠、氧化砷等，就可使玻璃更
加晶莹透明，这种玻璃又叫玻晶。用它作成的器皿精美华丽，深受人们喜爱。
如果在玻璃配料中加入少量金、银、铜等金属盐类作晶核，诱使玻璃形
成很小的晶胞，就可获得晶体颗粒在 0．05～1 微米（1 微米＝1×10…6 米）的
微晶玻璃。它晶格致密，强度高，抗弯强度是普通玻璃的 7～12 倍。微晶玻
璃耐高温性能好，在 1300℃时才会软化；耐热冲击，在 900℃时投入冷水中
也不会破裂；耐磨、耐腐蚀并且能透过微波用作导弹的雷达罩，也可用于生
产特殊轴承。
在微晶玻璃中加入感光金属盐类，就制成光敏微晶玻璃。它具有跟照相
底片一样的功能，一经加热就会显示出图像来。这种玻璃在光刻、光蚀技术
以及集成电路生产中非常有用。
玻璃晶莹透明，是生产光学仪器的重要材料。13 世纪时，威尼斯人用玻
璃制成了眼镜，16 世纪时，人们又发明了望远镜和显微镜，光学玻璃的高性
能是这些仪器发挥作用的关键。1886 年，德国科学家阿贝和肖特系统地研究
了氧化钡、硼酸盐等对玻璃性能的影响，研制出高性能的光学玻璃，在生产
和生活中得到了广泛应用。随着光学和化学的发展，人们又研制出性能更高，
用途更广的光学玻璃。如在原子能工业中，在作为观察窗和观察镜的玻璃中
就加入硼和镉的氧化物以吸收中子流，加入氧化钡、氧化铝以吸收γ射线。
有色玻璃是一种常见的光学玻璃。古代人凭经验开始少量研制，到了 20
世纪，光学的发展揭开了有色玻璃滤色的机理，人们据此制成了各种光色玻
璃，具有选择某些特定光线的能力。例如：为了保护珍贵书籍，应当避免紫
外线的长期照射，人们采用含有氧化铬、氧化钒的玻璃作图书馆的窗玻璃，
就可阻止紫外线进入书库。近年来人们根据光色互变原理制成了变色玻璃，
它是在玻璃中加入卤化银并经适当热处理，使卤化银部分沉淀为微晶，当强
光照射时，卤化银分解为卤素和银，使玻璃变暗，减少光线透过；当无光照
时，卤素与银又结合为卤化银，形成无色晶体。这种变色玻璃作成变色眼镜
和汽车前窗玻璃，对保护视力很有好处。最近人们又研制成功了单透玻璃，
它只允许光线单向通过，从玻璃一侧看过去，一切清晰；而从另一侧看过来，
则什么也看不见，这种玻璃作汽车车窗和办公楼窗户都很棒。
玻璃纤维是 20 世纪 30 年代问世的新产品。用先进的技术把熔化的玻璃
拉成细丝，就成为玻璃纤维。随着技术水平的提高，玻璃丝越拉越细，已超
过羊毛和棉纱，从此玻璃制品告别了脆性而成为抗拉强度很高的纤维。用玻
璃纤维制成的绳子、缆等比钢绳轻，在建筑、航海上有广泛用途；用玻璃纤
维制成的布，既耐高温又不怕腐蚀，并且具有绝缘隔热性能，因而在电机、
化工、冶金、交通、国防等部门都受到青睐。
光导纤维也是一种玻璃纤维，它用一种折射率较高的玻璃作芯子，用另
一种折射率较低的玻璃作包皮，套制而成。由于玻璃的光学特性，光可以通
过光导纤维向远方传递，就像电线传递电信号一样。光导纤维愈细愈纯，在
传输中光能的损耗就愈少。光导纤维传递信号的能力很大，一根比头发丝还
细的光导纤维能传递上千路电话；光缆根本不受电杂音干扰，可以和电线捆
在一起而不失真，并且重量轻，占地少，特别适合作高效的通讯交流使用。
光纤通讯技术将是通讯史上的一次重大变革，目前各国都在努力研究。
水泥
水泥是一种水硬性材料，普通建筑材料遇水会松垮，而水泥着水后却逐
渐结硬而生成坚硬的人造石，在水泥中掺入砂子后用水调成砂浆，对砖瓦、
石头等有良好的粘着力，用来砌墙，是一种很好的粘合剂。水泥和砂子、碎
石掺在一起加水搅拌就成为混凝土，它具有很好的抗压性能，但抗拉强度差。
用水泥包着钢筋后生成的钢筋混凝土，则具有优异的性能，它开辟了建筑史
上的一个新纪元。多少巍峨矗立的高楼，多少凌空飞架的桥梁，都是钢筋混
凝土结构。
普通水泥的主要成分是硅酸盐，是用粘土和石灰石在回转窑内烧制成
的，是普通建筑的常用材料。按国家标准，普通水泥分六个标号，即 200，
250，300，400，500，600。水泥标号越高，强度越高，可根据需要选用。
普通水泥的耐磨和耐高温性能尚不能令人满意，于是人们又开发了各种
高性能水泥。在普通水泥中掺入 20％～50％的火山灰，得到的火山灰水泥非
常耐冲刷，是建筑水库、水电站的好材料；在普通水泥中掺入 20％～85％的
高炉矿渣，制得的矿渣水泥可耐高温；在普通水泥中加入石膏和膨胀剂，可
制得膨胀水泥，在隧道、涵洞修补上极为有用。
目前每年全世界水泥的产量已超过 8 亿吨，可见水泥之重要。人们正在
开发各种特殊水泥，如耐油防水的抗渗水泥，抗酸碱腐蚀的耐酸碱水泥，能
阻止放射线渗透的放射物的包封用水泥等等。
耐火材料
耐火材料是指能耐 1580℃以上高温的材料，钢铁工业、有色金属工业的
冶炼炉，发电厂和铁路机车的锅炉，炼焦工业的炼焦炉，制造水泥、玻璃、
陶瓷、砖瓦的窑炉，都少不了耐火材料。
耐火材料种类繁多：
耐火砖是最常用的一种，它的化学成分主要是氧化铝和氧化硅，它可耐
170O℃的高温，广泛用作锅炉的内衬砖。
高铝砖可耐 1800～2000℃的高温，抗化学侵蚀和抗磨蚀能力都大大超过
粘土砖，可作高炉和加热炉的炉底材料。
镁砖含 85％以上的氧化镁，耐碱性腐蚀能力强，但抗急冷急热性差。
铬砖耐高温，抗碱性化学侵蚀能力强。
硅砖主要用在炼钢炉、炼焦炉和玻璃窑上。
碳砖则大量用于高炉炼铁。
除了成型的耐火材料外，还有不定性耐火材料，作为补炉时的修补胶合
剂。另一种是耐火纤维制品，它重量轻，耐高温抗腐蚀，因而在电炉、铝电
解槽、熔炼炉上广泛应用。
随着高温工业的发展，过去的一些耐火材料逐渐被淘汰，人们预计，未
来二三十年内，会出现有机物、金属和无机陶瓷的复合耐火材料。
发光材料
无机材料中有一类非常重要的材料叫发光材料，日光灯、夜光表、电视
机中都有发光材料的身影。
发光材料可分三类：
（1）仪器用发光材料
夜光表上的夜光粉就属于这类材料，它以硫化锌为基质，加入激活剂、
助熔剂，在 700～1000℃烧结成块，粉碎到一定细度后再加入 1／10000 的放
射性物质（如镭盐或钍盐），再加上粘合剂就可以使用。它是靠放射性元素
蜕变时发出α射线而激活发光材料，产生永久性荧光。
（2）灯用发光材料
最常见的是日光灯中的发光粉，这是一类以碱土金属（钙、锶、钡、镁）
的硫化物或氧化物按各种配方制得的暂时性发光材料，在高压电流的激活下
发出荧光，目前几乎已研制出所有色彩的荧光粉，并且发光效率非常高，现
在各国都在竞相研究高级发光材料。
（3）阴极射线发光材料
这种材料主要是电视荧光屏上所用的黑白电视荧光粉和彩色电视荧光
粉，它们也多以碱土金属的硫化物作基质，加入不同的激活剂而制成。
彩色电视机为什么能显示天然色调呢？原来任何色彩都可分解为不同比
例的红、绿、蓝三种原色。在拍电视时，彩色摄像机把彩色图像分成红、绿、
蓝三幅单色图像，由电视塔系统把三幅图像变成单一的电讯号发出去。当我
们在家里看电视时，彩色电视接收机把这种电讯号变成代表三种色调的电子
束，电子束投射到荧光屏上，激活荧光屏上相应颜色的发光材料，于是又组
合为拍摄时的天然色彩，我们就见到了原来的彩色世界。彩色电视机的荧光
屏上每 1 毫米的距离上要刻三条沟痕，每条沟痕上涂不同的发光材料，制作
工艺复杂，所以彩电要比黑白电视贵许多，但彩电更可爱，你说是吗？
另一种非常重要的发光材料叫化学冷光源材料。
一般灯泡要把灯丝加热到 3000℃左右才能发光，并且只有少量的电能转
化为光，如白炽灯的发光效率仅 10％，其余 90％都变成了热量，这种光叫做
热光。
你一定在夏天的夜晚见过荧火虫吧，它一闪一闪地飞来飞去，像提了一
个小小的灯笼。荧火虫发出的光是冷光，它不会产生热，并且发光效率达 100
％，它是由荧火虫体内的生物活性物质——荧光酶去催化荧光素而发出冷
光。
化学冷光源发光效率高，节约能源，不产生热，特别适合在露天广场、
交通要道以及要防止产生热的仓库、精密仪器上使用。
各国科学家在冷光研究上已取得了许多成果，我国研制出一种草酸脂—
—过氧化氢体系的化学冷光材料，只要在其中加入少量荧光素溶液，就会发
出化学冷光。
人们在发光材料领域已展开了深入的研究，随着科技的发展和人们生活
的需要，此领域必将会产生更多更好的品种。
无机合成高分子
无机合成材料是无机材料家族中的一个新的分支，近十几年来得到了迅
速发展。由于其原料主要来自地质资源，如各种岩石、砂砾、粘土、矿物等，
因此人们也称之为地质化学工业。
1973 年人们发现了聚硫化氮，它具有金属光泽和导电特性，它在室温下
的导电性与汞相近，在接近绝对零度时变成超导体。更奇妙的是它的电导率
有方向性，在沿线型高分子链的方向上的电阻是垂直方向上的 1／10。
另一种无机高分子是聚偶氮磷化合物，它的性质类似硅橡胶，可作橡胶
制品。它能耐极低温，在…150～250℃之间能长期使用。它具有很好的生理稳
定性能，如果把药物掺入此化合物中制成聚合物药片，可使药剂缓慢释放到
人体内，既延长了药效，又稳定了血液中的药量。
无机高分子是一个较新的课题，各项研究工作才刚刚展开，有志于此的
青少年朋友不妨多留意这方面的新进展。
有机高分子材料
人工合成有机高分子材料，是近代科学技术的重大突破之一。以往人们
所使用的金属、陶瓷等材料，都是直接取自大自然的天然物质，或者是把一
些天然物质进行冶炼、焙炼加工而成。而人工合成材料则是人类摆脱自然的
“恩赐”而靠自己的智慧创造出来的崭新的材料。
高分子化合物是含有很高分子量的化合物，一个分子往往含有几十万、
几千万甚至更多的原子，这些分子是形状细长的链，链相互纠缠，分子间吸
引力非常强，因此使高分子具有一定的强度和弹性。高分子受热时，长链不
易传热，熔化前有一个软化过程，因而具有良好的可塑性，同时它还具有良
好的电绝缘性。这些特殊性能使高分子材料成为现代的新型优质材料。
有机高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、液晶材料等。
塑料
塑料在我们的日常生活中随处可见。塑料袋、塑料鞋、塑料盆等，应有
尽有。在工业上，塑料广泛用作管道、外壳及机械零件。全塑汽车也开始出
现在马路上奔涌的车流中。
塑料是指以合成树脂为主要成分，加入某些添加剂后构成的一类可塑性
高分子材料。塑料完全是人造材料，自然界中找不到一块天然塑料。
树脂是生产塑料的原料。我们常见的松香是一种天然树脂。但生产塑料
用的是合成树脂，它是把低分子量的化合物经各种化学反应聚合成分子量成
千上万的高分子量化合物，塑料一般以生产它的合成树脂来命名。
能够发生聚合的低分子量化合物叫单体，它们的主要成分是碳和氢，在
一定条件和催化剂作用下，单体聚合成以碳原子为骨架的长链，就叫聚合物。
形成的分子链可以是自然蜷曲的线型长链，也可以是长主链和短支链构成的
枝型链，还可以是靠支链使主链交联成网状或体形的结构。链的结构不同，
塑料性质不同，聚合程度不同，聚合物的分子量不同，合成树脂的性质差异
很大。一般随分子量增加，化合物从气体、液体再变成固体，并且强度增大。
塑料按其性质可分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料的分子链为
线型或枝型链，一般受热变软或变成粘稠体，在加热条件下可塑化成形，并
可重复变形。热固性塑料的分子链呈网状，在加热之初它具有流动性，继续
加热会发生化学反应，生成网状链，此时原料固化，不能用加热的办法使它
再具有可塑性。
塑料按实际使用情况可分为三大类：
通用塑料，这类材料产量大、价格低、用途广，占塑料产量的 3／4 以上。
它包括五大品种：聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂和氨基树脂。
工程塑料，这类材料强度较高，能耐一定的高温和低温，可代替金属制
造机械零件。这类塑料有聚碳酸脂、聚酰胺、聚甲醛。
耐高温的特殊塑料，价格高、产量少，只用在特殊场合。
塑料之所以发展如此迅速，应用如此广泛，是与它的优异性能分不开的。
塑料的共同优点是：
可调性好，可通过各种物理�