_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ y _ _ _ _ _ son tres materiales inorgánicos no metálicos tradicionales.
Entonces la respuesta es: vitrocerámica de cemento.
¿Las nuevas cerámicas son materiales tradicionales inorgánicos y no metálicos? Materiales inorgánicos no metálicos tradicionales: cerámica, vidrio, cemento (silicato completo) Nuevos materiales inorgánicos no metálicos: grafito, C60, silicio monocristalino, etc.
Tres materiales inorgánicos no metálicos comunes son -, - y -. Cemento vitrocerámico
¿Cuáles son los materiales inorgánicos no metálicos tradicionales en química? Los materiales inorgánicos no metálicos tradicionales se refieren al cemento, el vidrio y la cerámica.
Existen muchos materiales inorgánicos no metálicos sobre el papel como el Wangzhi chino, o el Shangxiaoding. ...
Materiales inorgánicos no metálicos inteligentes
El entorno en el que se ubican los materiales estructurales es extremadamente complejo y el riesgo de accidentes provocados por daños materiales es cada vez mayor. La investigación y el desarrollo de materiales estructurales que puedan autodiagnosticar y reparar daños es una tarea muy importante y urgente. Este artículo revisa el desarrollo y los conceptos de materiales inteligentes, materiales inteligentes inorgánicos y no metálicos, y las perspectivas de futuras investigaciones sobre materiales inteligentes.
Palabras clave inteligencia; materiales no metálicos inorgánicos
Los materiales inteligentes se refieren a nuevos materiales que pueden detectar y responder al entorno y tienen la capacidad de descubrir funciones. El profesor Yi, de Japón, amplió gradualmente el conjunto a otros campos, como la ingeniería civil.
Al mismo tiempo, ¿la R? ¿mi? El profesor Newnham propuso el concepto de materiales inteligentes en torno a materiales con funciones de detección y ejecución, que algunas personas llaman materiales inteligentes. Dividió los materiales inteligentes en tres categorías:
Materiales inteligentes pasivos: materiales que solo pueden responder a cambios externos;
Materiales inteligentes activos: que pueden reconocer cambios externos y Materiales que pueden inducir la retroalimentación recorre las líneas de ejecución y responde a los cambios ambientales;
Materiales inteligentes: materiales que tienen funciones de detección y ejecución y pueden responder a los cambios ambientales, cambiando así el coeficiente de eficiencia.
r? ¿mi? Lo que es similar entre los materiales inteligentes de Newnham y los materiales inteligentes de Takagi es la capacidad de respuesta del material a su entorno.
Desde 1989, Japón, Estados Unidos, Europa Occidental y el mundo entero llevan investigando materiales inteligentes. Los científicos están estudiando la introducción de funciones biomíicas necesarias en los materiales para permitir que los materiales y sistemas alcancen un nivel superior y se conviertan en nuevos materiales con funciones de autodetección, autojuicio, autoconclusión, autocontrol y ejecución. Las estructuras inteligentes a menudo combinan sensores de alta tecnología o componentes sensibles con materiales estructurales tradicionales y materiales funcionales, dando a los materiales nuevas eficiencias, haciendo que los materiales inanimados "sientan" y "perciban", adaptándose a los cambios ambientales, y no solo detecten problemas, sino que también puedan Resuelva los problemas usted mismo.
Debido a que la eficiencia de los materiales y sistemas inteligentes puede cambiar con el medio ambiente, sus perspectivas de aplicación son muy amplias [7]. Por ejemplo, las alas de los aviones pueden cambiar de forma en respuesta a la presión del aire y la velocidad de vuelo después de la introducción de sistemas inteligentes; las estructuras inteligentes que ingresan al espacio están equipadas con sistemas de absorción de impactos que pueden compensar la pérdida de peso y prevenir la fatiga del metal; cambiar de forma, eliminar la turbulencia y reducir el ruido del flujo, difíciles de detectar y fáciles de ocultar; los materiales estructurales inteligentes de metal pueden detectar daños y suprimir grietas por sí solos y tienen funciones de autorreparación para garantizar la confiabilidad de la estructura; , como los sensores de oxígeno de aire-combustible y los sensores piezoeléctricos de gotas de lluvia, se utilizan en automóviles de alta tecnología. Se ha agregado la función de uso. Otros dispositivos inteligentes de purificación de agua pueden detectar y eliminar contaminantes nocivos; las ventanas inteligentes electrocrómicas pueden responder al cambio climático y las actividades humanas, ajustando el flujo de calor y la luz; los inodoros inteligentes pueden analizar muestras de orina para un diagnóstico temprano; los sistemas inteligentes de administración de medicamentos pueden monitorear las concentraciones de azúcar en sangre; En respuesta, se libera insulina para mantener las concentraciones de azúcar en sangre en niveles normales.
La tendencia de la investigación y el desarrollo de materiales inteligentes en el extranjero es convertir materiales inteligentes en sistemas y estructuras de materiales inteligentes. Esta es la actual frontera internacional del desarrollo de la disciplina de ingeniería y traerá una revolución al desarrollo de materiales y estructuras de ingeniería. En la construcción de infraestructura urbana en el extranjero, están ideando cómo utilizar materiales inteligentes para construir pisos, puentes y edificios que puedan responder con sensibilidad a los cambios ambientales. Es un proceso de síntesis del sistema que requiere la introducción de nuevas características y funcionalidades en las estructuras existentes.
Los científicos estadounidenses están diseñando formas de dotar a puentes, alas y otras estructuras críticas de sus propios "sistemas nerviosos", "músculos" y "cerebros" para que puedan detectar fallos inminentes y solucionarlos por sí mismos. Por ejemplo, podría advertir a los pilotos antes de que un avión funcione mal o reparar puentes automáticamente cuando desarrollen grietas. Uno de sus enfoques es incrustar pequeños materiales de fibra óptica dentro de materiales compuestos de alto rendimiento. Debido a que el material compuesto está lleno de fibras ópticas entrecruzadas, pueden sentir diferentes presiones en las alas como si fueran "nervios". En casos extremadamente graves, las fibras ópticas pueden romperse y la transmisión de luz se interrumpe, lo que avisa de un accidente inminente.
1. La idea de materiales inteligentes [8]
Un nuevo concepto es a menudo una síntesis de diferentes puntos de vista y conceptos. La idea del diseño de materiales inteligente está relacionada con los siguientes factores: (1) Historia del desarrollo de materiales, materiales estructurales → materiales funcionales → materiales inteligentes. (2) La influencia de las computadoras con inteligencia artificial, es decir, los modelos futuros de computadoras biológicas, computadoras de aprendizaje y computadoras de reconocimiento tridimensional, plantean nuevos requisitos para los materiales. (3) Considere la fabricación de materiales inteligentes desde la perspectiva del diseño de materiales. (4) Materiales de introducción a las funciones del software. (5) Expectativas de materiales. (6) Transferencia de energía. (7) La opinión de que los materiales tienen líneas de tiempo, como funciones de predicción de vida, funciones de autocuración e incluso funciones de autoaprendizaje, autoproliferación y autopurificación, porque la línea de tiempo externa puede responder activa y dinámicamente, es decir, imitar las funciones de los organismos vivos. Por ejemplo, los huesos artificiales inteligentes no sólo son compatibles con la biología, sino que también pueden descomponerse y eventualmente desaparecer según el crecimiento y el estado de curación de los huesos biológicos.
1.1 Materiales biónicos e inteligentes
La eficiencia de los materiales inteligentes es función de la composición, estructura, forma y entorno, y responden al medio ambiente. La mayor característica de los seres vivos es su adaptación al medio ambiente, desde plantas, animales hasta humanos. Las células son la base de los organismos vivos y pueden verse como materiales fusionados con tres funciones: detección, procesamiento y ejecución. Por lo tanto, las células pueden servir como modelos para materiales inteligentes.
La investigación desde sustancias simples hasta sustancias complejas se puede lograr mediante la construcción de modelos. El modelo puede resolver materiales biológicos complejos para crear materiales biomiméticos inteligentes. Por ejemplo, los materiales poliméricos son materiales sintéticos diseñados artificialmente. En nuestra investigación tomamos prestada la estructura macromolecular de la seda y luego sintetizamos un nailon más resistente. Actualmente se han creado materiales inteligentes a varios niveles, desde el ultramicro al macro, basados en proteínas (una función simulada de recepción de información) y proteínas (una función ejecutiva).
1.2 Diseño inteligente de materiales
Los materiales inteligentes se pueden obtener combinando materiales existentes e introduciendo una variedad de funciones, especialmente funciones de software. Con el rápido desarrollo de la ciencia de la información, los autómatas no sólo pueden usarse en máquinas artificiales como robots y computadoras, sino también en máquinas biológicas con reflejos condicionados.
Cuando un dispositivo automático ingresa una señal (información), puede generar una señal de salida (información) basada en señales de entrada (información) pasadas. La información ingresada en el pasado se puede almacenar en el sistema como estado interno. Por tanto, un dispositivo automático consta de tres partes: entrada, estado interno y salida. Al comparar materiales inteligentes y equipos automatizados, sus conceptos son similares.
Los autómatas m pueden describirse mediante las siguientes seis variables independientes:
M=(θ, X, Y, f, g, θ0)
Donde θ es el conjunto de estados internos; xey representan los conjuntos de información de entrada y salida respectivamente; f representa el coeficiente de transición de estado del estado interno actual que cambia al estado interno en el siguiente momento debido a la información de entrada; información de salida debido a la información de entrada. El coeficiente de salida del estado θ0 es el conjunto de estados iniciales.
Para hacer que el material sea inteligente, se pueden controlar su estado interno θ, el coeficiente de transición de estado f y el coeficiente de salida g. Por ejemplo, para la cerámica, la relación entre θ, f y g es la relación entre la estructura, composición y funcionalidad del material. Estos argumentos deben considerarse al diseñar materiales. Si se mejora la función de la cerámica para que sea inteligente, es necesario controlar F y G.
Generalmente, las cerámicas son policristales de grano fino, y sus propiedades suelen controlarse añadiendo una pequeña cantidad del segundo componente. Las propiedades de la masa y de los límites de grano de este segundo componente influyen en las propiedades del material resultante.
De hecho, cuando los iones del segundo componente se introducen en el sistema, su energía libre (G=H-TS) cambia. Para minimizar la energía libre (g) de una sustancia, es necesario controlar la entalpía (h) para que la entropía alcance el valor más apropiado. La entropía está relacionada con la distribución de nuevos materiales, por lo que se puede lograr el control funcional de la cerámica optimizando la entropía.
La entropía está controlada por la entalpía de la propia sustancia. Por lo tanto, para que la cerámica sea altamente funcional e inteligente, el material debe estar en un estado de no equilibrio, en un estado de cuasi equilibrio y en un estado metaestable.
Para los materiales inteligentes, los conceptos de material e información son los mismos. Y la cantidad de información promedio φ de un determinado símbolo L está relacionada con la cantidad de información logP del estado de probabilidad P, es decir,
Esta fórmula es similar a la entropía de la termodinámica, pero el signo es opuesto. por eso se llama entropía negativa. Como la entropía es una medida de desorden, la negentropía es una medida de orden.
1.3 Métodos para crear materiales inteligentes
Los materiales basados en inteligencia tienen las funciones de detección, procesamiento y ejecución, por lo que su creación en realidad consiste en introducir esta función de software (información) en el medio material. . Esto es similar a las neuronas, las unidades de procesamiento de información del cuerpo humano, que pueden integrar varias funciones (Figura 1(a)) y colocar múltiples funciones de software en diferentes estructuras jerárquicas con un espesor de varios nanómetros a decenas de nanómetros (Figura 1( b)), hacer que los materiales sean inteligentes. En estos momentos, la eficiencia de los materiales no sólo está relacionada con su composición, estructura y forma, sino también con el medio ambiente. La investigación y el desarrollo de materiales inteligentes involucran materiales y sistemas inteligentes en los departamentos de metal, cerámica, polímeros y biología.
2. Materiales inorgánicos no metálicos inteligentes
Existen muchos tipos de materiales inorgánicos no metálicos inteligentes. A continuación se muestran algunos materiales inorgánicos no metálicos inteligentes típicos.
2.1 Cerámica inteligente
2.1.1 Cerámica endurecida con circonio
Los cristales de óxido de circonio suelen tener tres formas cristalinas:
Entre ellos, el La transformación de T-ZrO_2 en M-ZrO_2 se caracteriza por una transformación martensítica, que va acompañada de una expansión de volumen del 3% al 5%. Las cerámicas de ZrO2 sin estabilizadores se agrietarán gravemente debido a los cambios de fase durante el enfriamiento a temperaturas de sinterización. La solución es añadir óxidos metálicos con radios iónicos menores que el Zr, como Ca, Mg e Y.
El cambio de fase del circonio se puede dividir en cambios de fase durante la cocción y enfriamiento y cambios de fase durante el uso. El primero es inducido por la temperatura y el segundo es inducido por la presión. Los resultados de ambas transformaciones de fase pueden endurecer la cerámica. Los mecanismos de endurecimiento incluyen principalmente endurecimiento por cambio de fase, endurecimiento por microfisuras, endurecimiento superficial, flexión de fisuras y endurecimiento por deflexión [9].
Cuando los granos de ZrO_2 son de mayor tamaño y el contenido de estabilizante es bajo, los granos de T-ZrO_2 de la cerámica sufren un cambio de fase durante el enfriamiento a temperatura ambiente tras la cocción, acompañado de un cambio de fase. La expansión del volumen produce tensiones de compresión en el interior de la cerámica y forma microfisuras en determinadas zonas. Cuando la grieta principal expande el manguito en este material, se ve obstaculizado por la tensión de compresión mencionada anteriormente, por un lado, debido a la extensión de la microgrieta original, bloquea el cambio de dirección de la grieta principal; y absorbe la energía del paquete de expansión de la grieta, mejorando así la resistencia y tenacidad del material. Este es el endurecimiento por microfisuras.
Debido a la alta temperatura de transición de fase del ZrO_2, no es factible diseñar materiales inteligentes con la ayuda de cambios de temperatura. El endurecimiento por transformación de fase inducida por tensión es el mecanismo de endurecimiento más importante en las cerámicas endurecidas con circonio y es necesario estudiarlo.
Cuando se enfrían a temperatura ambiente después de la cocción, los granos de cristal de T-ZrO_2 en el material aún mantienen la forma de fase tetragonal. Cuando un material se somete a tensiones externas, sufre una transición de fase inducida por tensiones de la fase T a la fase M. El cambio de fase de los granos de ZrO2 absorbe energía y evita una mayor expansión de las grietas, mejorando así la resistencia y la tenacidad del material. Los materiales que experimentan cambios de fase a menudo no tienen una composición uniforme. Debido a los cambios en la estructura cristalina, las conductividades térmica y eléctrica también cambiarán en consecuencia. Este cambio es una señal de que el material está sujeto a tensiones externas, lo que permite realizar un autodiagnóstico del material.
Las grietas provocadas por la fractura del material de circonio se pueden volver a cerrar tras un tratamiento térmico a 300°C durante 50 horas. Esto se debe a que la expansión de volumen generada durante la transformación de fase T a fase M compensa. para las grietas y el material se puede reparar por sí solo.
A través de cambios en el tamaño del material, la velocidad de propagación de las ondas sonoras, la conductividad térmica y la conductividad eléctrica, se puede observar in situ la resistencia a la fatiga y la expansión del material durante el uso.
2.1.2 Cerámica inteligente
Las cerámicas inteligentes son materiales inteligentes que pueden detectar cambios en el entorno y responder en consecuencia a través de sistemas de retroalimentación. Se pueden utilizar varias capas de titanato de circonato de plomo (PZT) para fabricar el sistema de seguimiento y posicionamiento automático del cabezal de vídeo. Las máquinas de juego de pinball japonesas están hechas de bloques cerámicos piezoeléctricos PZT.
El principio del sistema de seguimiento y posicionamiento automático del cabezal de video es: en la pieza dobladora en voladizo de doble capa de cerámica PZT, se divide en una parte de detección de posición y una parte de posicionamiento de conducción mediante la colocación de electrodos.
La parte de detección de posición es un sensor. El voltaje obtenido en el electrodo de detección se agrega al electrodo de posicionamiento a través del sistema de retroalimentación, lo que hace que la hoja se doble y siga la pista en la cinta de video, como se muestra en la Figura 2.
Un principio similar se aplica a las máquinas de pinball.
Las pieles inteligentes hechas de cerámica inteligente pueden reducir el ruido de los aviones y sumergibles durante el movimiento a alta velocidad, prevenir turbulencias, aumentar la velocidad de ejecución, reducir la radiación infrarroja y lograr el propósito de la invisibilidad.
Basándonos en los principios anteriores, es totalmente posible obtener materiales muy inteligentes. Este material puede detectar diversos cambios en el entorno y ajustar uno o más parámetros de rendimiento del material en el tiempo y el espacio para lograr una respuesta óptima. Por lo tanto, sentir, actuar y retroalimentación son funciones clave de los materiales inteligentes.
2.1.3 Cerámica biónica piezoeléctrica
La biónica de materiales es una de las direcciones de desarrollo de los materiales. Investigadores japoneses están estudiando las aletas caudales de ballenas y delfines y las alas de las aves, con la esperanza de desarrollar materiales que sean tan suaves, plegables y fuertes como las aletas caudales y las alas.
La figura 3 es un sensor de tensión de flexión que simula el movimiento de los peces nadando en burbujas. Hay una pequeña cámara de aire entre los dos electrodos metálicos del sensor y la cerámica piezoeléctrica PZT desempeña la función de cubrir los músculos de la burbuja nadadora. El compuesto se llama compuesto "Moonie" porque la cámara de aire tiene forma de luna creciente. El dispositivo acústico piezoeléctrico bajo el agua utiliza electrodos de forma especial para aumentar la constante de tensión piezoeléctrica dh al máximo cambiando la dirección de la tensión. Cuando un electrodo de metal grueso se somete a presión hidrostática causada por ondas sonoras, parte de la tensión longitudinal se convierte en tensión radial y tangencial con signos opuestos, lo que hace que la constante piezoeléctrica d3l cambie de negativa a positiva, superponiéndose con d33, provocando el dh valor para aumentar. ¿Dh para este compuesto? El valor gh es 250 veces mayor que el del material PZT puro.
Los elementos actuadores diseñados y desarrollados utilizando compuestos de fibra PZT y materiales compuestos "Moonie" pueden eliminar el flujo constante causado por las ondas sonoras.
2.2 Materiales inteligentes a base de cemento
En la sociedad moderna, el cemento se utiliza ampliamente como material de construcción básico, lo que hace que los materiales a base de cemento sean inteligentes y tengan buenas perspectivas de aplicación.
Los materiales inteligentes a base de cemento incluyen: materiales a base de cemento que detectan automáticamente tensiones, deformaciones y daños [10 ~ 12] materiales a base de cemento con autocontrol de la temperatura [13]; que pueden ajustar automáticamente la humedad ambiental [14]; materiales a base de cemento biónicos autorreparables [15, 16] y materiales de cemento biónicos autorreparables [17].
Cuando se añaden fibras cortas de carbono de una determinada forma, tamaño y cantidad a materiales a base de cemento, los cambios de resistencia del material se corresponden con cambios en la estructura interna. Como resultado, el material puede controlar las condiciones internas del material bajo tensión, flexión, compresión y carga estática y dinámica. Utilizando un 0,5% (volumen) de fibra de carbono en lechada de cemento como sensor, su sensibilidad es mucho mayor que la de las galgas extensométricas de resistencia ordinarias.
Se mezcla una cierta longitud de fibra de carbono corta a base de poliacrilonitrilo con la lechada de cemento y el material produce un efecto termoeléctrico. Este material puede monitorear los cambios de temperatura dentro del edificio y el entorno circundante en tiempo real. Gracias al efecto termoeléctrico de este material, la energía solar y las diferencias de temperatura interior y exterior también se pueden aprovechar para alimentar los edificios. Si el material se fabrica para que tenga el efecto inverso del efecto Seebeck, el efecto Peltier, será posible crear materiales con refrigeración y calefacción.
Se añaden materiales porosos a la lechada de cemento y se utiliza la relación entre la absorción de humedad y la temperatura para que el material tenga una función reguladora de la humedad.
Algunos científicos están desarrollando actualmente hormigón que puede curarse a sí mismo. Imaginemos una gran cantidad de fibras huecas incrustadas en hormigón. Cuando se producen grietas en el hormigón, las fibras huecas rellenas con "agente reparador de grietas" se agrietarán, liberando un agente reparador pegajoso que une firmemente las grietas y evita que el hormigón se rompa. Se trata de un material pasivo inteligente, lo que significa que no hay sensores incrustados en el material para monitorear las grietas, ni tampoco un chip electrónico incrustado en el material para "guiar" la unión de las grietas. De manera similar a este principio, Estados Unidos está intentando preparar materiales biónicos a base de cemento basándose en la estructura y el mecanismo de formación de los huesos de los animales. Si el material se daña durante el uso, las fibras orgánicas porosas liberarán polímeros para reparar el daño.
Científicos estadounidenses están trabajando en un material inteligente activo que puede reforzar automáticamente los puentes cuando surgen problemas. Una forma en que lo diseñaron es que si hay un problema en algunas áreas del puente, otra parte del puente se reforzará para compensar. La idea es técnicamente viable. Con el desarrollo de la tecnología informática, es totalmente posible crear pequeños sensores de señales y chips microelectrónicos, así como computadoras que incorporen estos sensores y chips de microcomputadoras en materiales puente.
Los materiales para puentes pueden ser una variedad de materiales mágicos, como materiales con memoria de forma. Los sensores enterrados en el material del puente reciben señales de que hay problemas con ciertos materiales, y la computadora emitirá instrucciones para hacer que el pequeño líquido enterrado en el material del puente se convierta en un sólido y se refuerce automáticamente.
3. Conclusión
En la actualidad, los materiales inteligentes aún se encuentran en etapa de investigación y desarrollo, y su desarrollo está estrechamente relacionado con los efectos sociales. Los accidentes aéreos y los daños a edificios importantes y otras estructuras han inspirado a la gente a estudiar aviones inteligentes y estructuras materiales con funciones de autoadvertencia y autocuración. Las expectativas de las personas sobre materiales, sistemas y estructuras se satisfacen mediante el desarrollo inteligente de los propios materiales, de modo que los materiales y estructuras sean "rígidos" y "blandos" para adaptarse a los cambios del entorno. En futuras investigaciones se debería centrar la atención en los siguientes aspectos.
(1) Cómo aprovechar el rápido desarrollo de la tecnología de la información para introducir funciones de software en materiales, sistemas y estructuras.
(2) Fortalecer aún más la teoría exploratoria y el mecanismo de; investigación de materiales compuestos inteligentes para acelerar el desarrollo de la ciencia de materiales inteligentes;
(3) Fortalecer la investigación básica aplicada.
Definición de materiales inorgánicos no metálicos Los materiales inorgánicos no metálicos incluyen en términos generales cerámica, cemento, materiales refractarios, esmalte, abrasivos y nuevos materiales inorgánicos. Los materiales inorgánicos no metálicos son relativos a los materiales metálicos. Los materiales metálicos son generalmente el resultado de la interacción de átomos de enlaces metálicos; los no metales inorgánicos son generalmente el resultado de la interacción de átomos de enlaces de valencia y enlaces iónicos. La estructura atómica de los materiales no metálicos es mucho más compleja que la de los materiales metálicos.
Los materiales inorgánicos no metálicos se refieren a materiales compuestos principalmente por óxidos, carburos, nitruros, boruros, calcogenuros (incluidos sulfuros, seleniuros y telururos) y sales que contienen oxígeno como silicatos, titanatos, aluminatos y fosfatos inorgánicos. materiales. Incluyendo cerámica, cemento, materiales refractarios, esmaltes, abrasivos y nuevos materiales inorgánicos.
Clasificación de materiales inorgánicos no metálicos; los nuevos materiales inorgánicos no metálicos se comparan con los materiales inorgánicos no metálicos tradicionales.
Existen muchos tipos de materiales, que se pueden clasificar en:
1. Clasificación y características de los materiales:
1. materiales inorgánicos no metálicos; materiales inorgánicos no metálicos tradicionales como cemento, vidrio y cerámica.
Nuevos materiales inorgánicos no metálicos como cerámicas estructurales de alta temperatura y fibras ópticas.
Materiales metálicos, como hierro, cobre, aluminio, aleaciones, etc.
Materiales poliméricos como polietileno y cloruro de polivinilo.
Características de los nuevos materiales inorgánicos no metálicos: 1. Resistencia a altas temperaturas y alta resistencia. ②Tiene propiedades ópticas. ③Tiene características eléctricas. ④Tiene funciones biológicas.
Existen muchos materiales inorgánicos no metálicos nuevos, que se enumeran a continuación: materiales piezoeléctricos; materiales magnéticos; cerámicas conductoras; materiales láser, fibras ópticas; cerámicas estructurales de alta temperatura: biocerámicas; ( Huesos artificiales, vasos sanguíneos artificiales), etc.
Ventajas de los materiales inorgánicos no metálicos Los materiales inorgánicos no metálicos tradicionales tienen las ventajas de un rendimiento estable, resistencia a la corrosión, resistencia a altas temperaturas, etc., pero son quebradizos y no pueden soportar el choque térmico.
Nuevos materiales inorgánicos no metálicos: Además de las ventajas de los materiales inorgánicos no metálicos tradicionales, también tienen las características de alta resistencia, funciones eléctricas, ópticas y biológicas.
Varios materiales no metálicos de elementos nuevos comunes
1. Cerámica estructural de alta temperatura
(1) Materiales estructurales: se refiere a diversos materiales, como el metal. Los elementos, aleaciones, etc., están hechos de su resistencia, dureza, tenacidad y otros efectos mecánicos.
(2) Eficiencia de la cerámica estructural de alta temperatura: la cerámica estructural de alta temperatura no solo tiene las ventajas de la cerámica en el sentido tradicional, sino que también compensa las deficiencias de los materiales metálicos. Sus ventajas son: resistencia a altas temperaturas, resistencia a la oxidación, resistencia a la corrosión ácida y alcalina, alta dureza, resistencia al desgaste y baja densidad.
(3) Se han utilizado ampliamente variedades de cerámica estructural de alta temperatura: cerámica de alúmina, cerámica de nitruro de silicio, cerámica de carburo de boro, etc.
(4) Los motores diésel comunes están hechos de metal y los productos metálicos se dañan fácilmente a altas temperaturas, por lo que se debe proporcionar un tanque de agua para enfriar, lo que provocará que se pierda una gran cantidad de calor; el aire y desperdiciado. La cerámica de nitruro de silicio es una cerámica estructural de alta temperatura con las ventajas de resistencia a altas temperaturas, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y dificultad en la transferencia de calor. Los motores diésel fabricados con él no requieren refrigeración por agua y la eficiencia térmica mejora considerablemente.
2. Fibra óptica
La fibra óptica es una fibra óptica. Su principio de funcionamiento es utilizar las características del material de fibra óptica que tiene un gran índice de refracción y a través del cual se puede transmitir la luz. con pequeña pérdida, por lo que la señal óptica puede pasar a través de la transmisión de fibra óptica. Muchas fibras ópticas procesadas se enrollan juntas para formar un cable óptico.
La fibra óptica se utiliza principalmente para las comunicaciones. Tiene muchas ventajas, como gran capacidad, buen rendimiento antiinterferencias, ausencia de radiación eléctrica, alta calidad de comunicación y protección contra escuchas ilegales. Además, las fibras ópticas también se utilizan en muchos aspectos como tratamientos médicos, procesamiento de información, transmisión de imágenes, iluminación, etc.
Química de Materiales Materiales Inorgánicos No Metálicos Química de Materiales
Esta especialización cultiva un dominio sistemático de las teorías y tecnologías básicas de la ciencia de materiales, posee conocimientos y habilidades básicos relacionados con la química de materiales, y puede dedicarse a la ciencia e ingeniería de materiales y a profesionales senior en química de materiales que se dedican a la investigación, la docencia, el desarrollo científico y tecnológico y la gestión relacionada en campos relacionados.
1. Dominar las teorías y conocimientos básicos de matemáticas, física y química; 2. Dominar los conocimientos básicos, los principios básicos y las habilidades experimentales básicas de preparación (o síntesis) de materiales, procesamiento de materiales, estructura y medición de la eficiencia; 3. Comprender los principios generales y el conocimiento de especialidades similares; 4. Estar familiarizado con las políticas nacionales sobre investigación en ciencia e ingeniería de materiales, desarrollo de tecnología e industrias relacionadas, así como con las leyes y regulaciones de propiedad intelectual nacionales y extranjeras; las fronteras teóricas, las perspectivas de aplicación y las perspectivas de aplicación de la química de materiales Los últimos desarrollos, así como el desarrollo de la industria de la ciencia y la ingeniería de materiales 6. Dominar los métodos básicos de consulta de información china y extranjera, recuperación de literatura y uso de la tecnología de la información moderna; obtener información relevante; tener la capacidad de diseñar experimentos, crear condiciones experimentales, resumir, organizar y analizar resultados experimentales, la capacidad de escribir artículos y participar en intercambios académicos.
Introducción detallada
Temas principales: Ciencia y química de los materiales: química orgánica, química inorgánica, química analítica, química física, química estructural, mecánica de fluidos, mecánica de ingeniería, química de materiales, física de materiales. esperar. Principales vínculos docentes prácticos: incluidas prácticas de producción, tesis de graduación, etc. , generalmente programado entre 10-20 semanas. Duración del estudio: cuatro años
Título otorgado: Licenciatura en Ciencias o Ingeniería.
Especialidades similares: Química de Materiales Ingeniería Metalúrgica Ingeniería de Materiales Metálicos Ingeniería de Materiales No Metálicos Inorgánicos Materiales Polímeros e Ingeniería Ciencia e Ingeniería de Materiales Materiales Compuestos e Ingeniería Tecnología e Ingeniería de Soldadura Tecnología de Materiales y Piedras Preciosas Polvo Recursos Renovables Ciencia y Tecnología Raros Ingeniería y no tejidos de ingeniería terrestre.
El principal ámbito de investigación de la química de materiales no son las propiedades químicas de los materiales, sino los procesos químicos implicados en la preparación y el uso de materiales y la medición de sus propiedades. Por ejemplo, los cambios en los materiales cerámicos durante el proceso de sinterización (es decir, cómo quemar la cerámica deseada), el fenómeno de corrosión de los materiales metálicos durante el uso (cómo prevenir la oxidación) y el impacto del control de las condiciones en el sector metalúrgico. proceso en productos (cómo hacer cerámica de alta calidad) acero), etc. La medición de las propiedades de los materiales también difiere de los métodos utilizados por los profesionales de la física de materiales. La investigación en química de materiales está relacionada principalmente con las industrias tradicionales y es una disciplina teórica que resuelve problemas prácticos. Por lo tanto, el tema de investigación de la química de materiales no es tan nuevo ni tan popular. Pero en la producción real, existe una enorme demanda de talentos en química de materiales. Por ejemplo, en la industria metalúrgica, problemas como la baja eficiencia, la mala calidad del producto y los graves desperdicios en el proceso de fundición de acero y metales no ferrosos deben resolverse con conocimientos de química de materiales.
Los no metales inorgánicos son una de las direcciones.
Probablemente no se trate de una carrera de ingeniería, por lo que se siente inferior a la ciencia y la ingeniería de materiales. Todavía es relativamente difícil para los estudiantes de ciencias ingresar a las fábricas. La situación actual en China es que la ciencia es inferior a la ingeniería.
Materiales inorgánicos no metálicos habituales, como vidrio, cemento y cerámica.