第六章非金属材料化学.ppt

6.1 非金属材料概论 1. 周期表中的非金属元素 非金属元素大都集中在周期表的右上方，沿 B—Si — As — Te — At 对角线将其与金属分开。 非金属既可以存在于地壳中，也可以存在于空气中；既可以单质形式存在，也可以化合物形式存在。 2. 非金属单质 氧化还原性 3. 非金属化合物 变化规律 a . 活泼金属元素的氧化物，如 Na2O、BaO、CaO、 MgO 等是离子晶体，熔沸点都很高。 b . 非金属元素的氧化物大都是分子晶体，如 SO2 、 CO、N2O5 等是共价型化合物，熔沸点较低；但 SiO2 是原子晶体，熔沸点高。 c . 大多数不太活泼金属元素的氧化物是过渡型化合 物，其低价态的金属氧化物如 Cr2O3 ( 离子晶体 向原子晶体过渡 ) 的熔点大于高价态金属的氧化 物如 CrO3 ( 离子晶体向分子晶体过渡 ) 的熔点。 6.2 非金属材料 2. 新型非金属材料 ③ 半导体种类 由激光器发出的光称为激光。能产生激光的半导体材料有：GaAs、ZnSb、GaAlAs、ZnS、CdTe等。 900度高温下工作的光纤传感器 以传光和传像为目的的一种光波传导介质。 不同折光率介质界面的全反射现象，即光从折射率大的光密介质（纤芯）以一定角度射向折射率的小光疏介质（包层）时，光在界面会发生全反射而全部折回光密介质。??? ??? 光导纤维作为现代光通信的传光关键器件，主要有以下特点：（１）传输损耗小。一般损耗小于20分贝/公里，20世纪末已有仅为0.2分贝/公里的超低损耗光纤问世。（2）容量大。20世纪末已有一对光纤同时传送150万路电话和2000套彩色电视的记录，比现有的1800路中同轴电缆载波通信的容量大800倍以上。（３）传输质量高，抗干扰、必威体育官网网址性好。误差小，不产生也不受磁干扰。（４）足够的强度和可挠性。不仅加工、使用方便，耐久性好，而且可以任意弯曲传光。（５）材料来源广，成本低。20世纪末成本仅为0.25－1.5美元／公里，并在继续下降，同时节约了大量有色金属材料。??? 光导纤维主要用于激光－光导纤维通信，并已从电话、电报、电视发展到计算机网络和连接其他电子设备的信息传输，可用于资料检索、文字图像处理、银行财务经济往来、医疗诊询等。光纤还可用于传感器，做成能感觉声、味、热、磁、力等信息的人工感官。20世纪末已制成光导纤维温度计、速度计、电流计、磁场计、微移信计以及光纤陀螺、光纤水听器等，并已开始用于传输光能，制成激光刀进行手术和切割、焊接工程材料等。近年还研制出紫外光纤、红外光纤、耐辐射光纤、荧光光纤和光纤激光器等新型光导纤维，应用范围已超越一般的通信技术，而开始在空间技术、生物工程、能源工程等新技术领域大显身手，成为引人注目的基础新技术。 老式甲壳虫——经典的回忆（日本） （4）陶 瓷 结构陶瓷 功能陶瓷 智能陶瓷 生物陶瓷 结构陶瓷与功能陶瓷的复合产物。 用于人体器官替换修补及外科矫形的陶瓷材料。如羟基磷灰石 ：[Ca10(PO4)6(OH)6] 。 如氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷等。 改变陶瓷组成、使其具有某些独特功能的材料。如用尖晶石铁氧体制成的磁性陶瓷。 (1) 半导体材料 ① 半导体 ② 导电机理 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 符合金属能带理论。 温度升高，半导体导电性增强。 a. 温度 金属导体与半导体导电性的区别： 温度升高，金属导体中的原子振动加剧， 导电性下降； 金属导体中增加杂质，阻碍电子的定向移动，导电性下降。 b. 杂质 半导体中增加微量杂质，导电性大大增加下降。 化学组成 单质半导体 化合物半导体 如 Si Ge 如 GaP ZnSb 本征半导体 有无杂质 P-型半导体 非本征半导体 (杂质半导体) n-型半导体 GeB GeSb ④ 应用 利用半导体的特性可以制造晶体管集成电路、检波器、整流器、热敏电阻、光敏电阻、光电探测器等。 磁性材料包括铁磁性材料和亚铁磁性材料。 微观特征： 相邻原子或离子磁矩呈有序排列。 宏观特征： 在外磁场作用下，具有明显的磁化特性 （2）磁性材料 a. 金属磁性材料 b. 铁氧体 铁、镍、钴及其合金 通常适用于低频大功率的电力电子工业等。 以氧化铁