第四章无机材料.ppt

水泥是水硬性无机胶凝材料的统称，属于无机粉 体材料。将其加水拌和后成为塑性浆体。该浆体 经一系列的物理化学变化过程，不但能在干燥的 空气中逐渐凝结硬化(即具有气硬性质)，尤其还 能在潮湿环境和水中凝结硬化为坚硬的石状体 （即具有水硬性质），可以将砂、石及其它块体 材料（如砖、石块等）胶结为一体形成复合建筑 结构物或制作成型建材制品。 五级悬浮预热器 水泥库 水泥灌装机 散装水泥码头 上海外滩 基桩孔 硬化混凝土 未凝固混凝土 混凝土 砂浆 水泥净浆 人造彩色石英晶体 压电石英晶体 炭黑（Carbon Black） 石墨（Graphite） 碳纤维（Carbon Fiber） 金刚石（Diamond） 富勒烯（C60） 碳纳米管（Carbon Nanotubes） 炭黑也称为黑炭，主要成分为碳，并含有少量的氧、氢和硫，含碳纯度在83％－99.5％之间，通常是烃类化合物经气相不完全燃烧或热解而生成的黑色粉末。 碳原子以共价键键合在空间延伸形成碳粒子，若干个碳粒子熔结成链枝状而构成炭黑。3－5个粒子熔结－－低“结构”；十几个或几十个熔结－－高“结构”。 炭黑聚集体间有很大的空隙，具有很强的吸附能力。 石墨是碳的一种同素异形体，天然石墨通常含有SiO2、FeO、Al2O3、MgO、CaO、P2O5、CuO等杂质，还含有水、沥青、粘土等。石墨属六方晶系，为典型的层状结构。 石墨呈黑色或黑灰色，鳞片状致密块体，密度－2.09－2.23g/cm3，石墨质软，摩氏硬度1－2。石墨具有断裂性和可压缩性，受外力作用时极易沿层面方向滑移。 石墨材料耐高温、具有良好的热稳定性，其膨胀系数1.2x10-6/K，化学性质稳定，耐酸碱及有机溶剂侵蚀，石墨导电，沿层面方向具有很高的导热性 石墨用于制造石墨坩埚、机械铸模、防锈涂料、电极电刷等 碳纤维是由碳元素组成的一种特殊纤维，是过渡碳的一种。碳纤维存在微晶碳、非晶碳两相结构，微晶沿轴向择优取向，取向度随温度升高和拉伸倍数增大而增大，沿纤维轴向有很高的抗张强度和杨氏模量。 碳纤维的聚集态结构由两部分组成，一相的取向度较高，微晶较大，所含孔隙较少，位于纤维的外层；另一相的取向度较低，微晶较小且含有大量孔隙，位于纤维的芯部，两相间存在混合相。 碳纤维的生产原料组要有黏胶纤维、沥青纤维、聚丙烯腈纤维。 聚丙烯腈纤维经预氧化、碳化、石墨化处理形成碳纤维。 金刚石又称为钻石，立方晶系结构，单位晶胞中含有8个碳原子。 金刚石是自然界中硬度最高的物质，维氏硬度达到105N.mm-2，也是自然界中导热最高的物质，300K时的导热系数20W.cm.K-1，约为金属铜的5倍。同时具有抗腐蚀性、耐气候性等特点。 金刚石是一种宽禁带材料，禁带宽度为5.45eV，本征金刚石是极好的绝缘体，室温下的电阻率高达1016Ω.cm，金刚石中电子和空穴迁移率极高，分别达到2200cm/V.s和1600cm2/V。 金刚石透光性极好，225nm----25μm范围内，透过性能优良，还能透过X射线和微波。 以碳60（C60）为代表的大笼状碳族家族被称为球壳烯或富勒烯，又称为巴基球。C60是60个碳原子组成空心圆球状分子，是Rohlfing等人于1984年在碳蒸气骤冷淬火产物的质谱上发现的。 C60是由12个正五边形碳环和20个六边形碳环构成。 C60的物理性质相对稳定，熔点大于700℃，在249℃以下呈立方晶体结构，在249℃以上呈面心立方晶体结构。C60的堆砌缝隙和空芯中掺杂其他原子或分子，表现出超导性和强磁性等特殊性质。 C60在制备过程中，往往会同时生成C70或C80，可以通过萃取、重结晶、色谱柱分离等方法进行分离精制，得到纯度为99.90％的C60和90％的C70。 碳纳米管又称为巴基管，是碳气化成单个原子后在真空或惰性气体中凝聚而自然形成的。 碳纳米管是由六边形组成无缝、中空管体、两端有半球形的富勒烯罩住，形成一维的管状分子。 碳纳米管是一种直径在几个纳米或几十个纳米、长度为几十纳米到一微米的中空管。由单层石墨或多层石墨卷曲而成，相邻管的径向间距大约为0.34nm。碳纳米管的最小直径大约为0.6nm，由10个六边形围成一圈，与C60分子的直径（1nm）相当。 各种磨料 学习资料－－ 人工晶体材料 人造金刚石晶体 人造金刚石晶体 几种典型的人造晶体 几种典型的人造晶体 几种典型的人造晶体 晶体的培育方法 晶体的培育方法 4.6 碳材料（CARBON MATERIALS） 单质碳的多种同质异构体 1. 炭 黑 单位质量（100g）炭黑所能吸附的邻苯二甲酸二丁酯（DBP）的体积（mL）来表示，称为DBP值。高结构炭黑的DBP值在105－195之间；低结构炭黑的DBP值在30－60之间。 炭黑的