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無機非金屬材料工程范文1
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B
文章編號：1671-489X（2014）08-0072-03
目前，工程技術人才培養已提升到國家戰略高度。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010―2020年）》明確提出實施“卓越計劃”，探索建立工程技術人才校企聯合培養的新機制，創新工程師培養模式，完善卓越工程師培養體系，以期培養適應我國社會發展需要的工程技術人才 [1]。
洛陽理工學院是一所具有鮮明建材特色的本科院校。無機非金屬材料工程專業作為河南省特色專業，在長期的辦學過程中，一直以為建材行業和地方經濟建設培養優秀人才為己任，工程實踐教學中高校、科研院所與企業廣泛參與，全程監督，重視技術能力的訓練，重視工程素養的發展，培養了一大批“下得去、用得上、留得住”的工程技術人才。本文以無機非金屬材料工程專業為例，根據教育部卓越工程師計劃的培養目標及學校辦學特色和專業建設經驗，對卓越工程師人才培養體系的構建進行研究與探索。
1 卓越工程師的培養模式
國外卓越工程師培養模式 國外卓越工程師培養具有代表性的是以美國為代表的《華盛頓協議》成員模式和以德、法為代表的歐洲大陸國家模式。美國工程教育經歷了最初的以實用主義為目的的工程技術教育（20世紀30年代以前）、重基礎科學研究（20世紀40―50年代）、通識教育與基礎科學教育并重（20世紀60―80年代）和回歸工程教育（20世紀90年代以后）等過程，即美國在經歷了“技術模式”“科學模式”后，正實踐著當前的“工程模式”[2]。美國大學生在校期間完成基礎科學、人文與社會科學和工程科學的學習，畢業后通過職業教育考試獲取職業資格認證后成為工程師。而歐洲大陸國家工程教育呈現“分合辯證統一”的特點，如德國工程教育采用了由理工科大學（TU/TH）培養研究型工程師和應用技術大學（FH）培養應用型工程師的辦學模式，法國則采用“雙軌制”高教體制，通識教育與精英教育在職業教育中互為補充[3]。德法國家大學生在校期間完成工程師的基本訓練，畢業時獲得工程師學位以及職業資格。國外卓越工程師的培養，都要求注重實踐教學，企業的參與和支持非常普遍。
我國卓越工程師的培養模式 對應于目前我國高等教育的人才培養模式，卓越工程師的培養采用三段式人才培養模式：應用型工程師培養階段（四年制本科）、設計型工程師培養階段（2年全日制碩士）和研究型工程師培養階段（3～5年工程博士）。各個培養階段安排相應的企業實習時間，強化工程能力的培養。不同類型的高校對工程人才的培養目標定位不同，洛陽理工學院作為新建應用型本科院校，在辦學定位、服務面向、人才培養目標以及教學模式與途徑等方面有別于辦學實力雄厚的傳統大學，應結合自身發展特點，在應用型卓越工程師人才培養上找到突破點，創新工程技術人才培養模式，提高人才培養質量。
2 卓越工程師培養方案的設計
培養方案應充分體現培養工程技術人才的工程知識、工程素質和工程能力的特征[4]。洛陽理工學院無機非金屬材料工程專業在實施卓越工程師計劃試點時，以為企業培養所需的工程師儲備人才為目標，加大實踐教學環節比例，培養基礎扎實、素質全面、工程實踐能力強且具有一定創新能力的應用型技術人才和工程管理人才。
人才培養模式的構建 根據學校辦學特色與辦學規格，“卓越工程師”人才培養模式采用“3+1”培養模式，即累計有3年時間在校學習，1年時間在企業學習。企業學習階段主要包括兩方面的訓練內容，即企業培訓內容和專業培訓內容。企業培訓內容包括企業課程、企業文化與規章制度教育、行業法規與技術標準學習、生產技能培訓、生產過程控制與生產實習等，這部分內容主要由企業的人力資源部門和企業兼職教師負責實施。專業培訓是針對承擔具體企業業務所需要的相關專業知識的學習，并通過畢業設計（畢業論文）培養學生綜合應用所學知識解決工程實際問題的能力，為其后續的發展打好基礎。專業培訓可以在學校教師和企業兼職教師的共同指導下在學校相關平臺或企業工作平成。
專業方向的定位 洛陽理工學院無機非金屬材料工程專業以服務建材行業為主，對國內建材企業進行充分調研，了解當前與未來的市場和企業對人才的需求，分析、比較國內設置同專業高校的培養目標與學生工作定位。根據學校建材方向上的傳統優勢，確定水泥工藝方向為“卓越工程師”計劃的主要實施點。學校選擇洛陽水泥工程設計研究院、河南天瑞集團水泥有限公司、中國聯合水泥集團公司等企業作為合作伙伴，與其建立產學研戰略聯盟，協助完成本專業“卓越工程師”企業學習階段的培養。企業的參與是實施“卓越計劃”人才培養的關鍵，因此，學校與河南省內具有較強實力和良好合作基礎的多家企業共同承擔培養無機非金屬材料工程專業卓越工程師的任務，培養的后備人才可以直接進入對口的企業就業，既解決了學生的就業問題，也為企業培養了“下得去、用得上、留得住”的合格人才，企業參與積極性很高。
課程體系的設置 在課程體系的設置上，按“通識教育、專業教育及綜合教育”的方式實施無機非金屬材料工程專業卓越工程師人才培養。通識教育與專業教育以第一課堂（校內）為主要形式實施，教學任務的實施由學校和合作企業共同完成?！巴ㄗR教育”課程主要包括公共基礎課與人文社會科學等課程，通過這些課程對學生的價值觀、個人品德、職業道德、邏輯思維及語言表達等基本能力和素質進行培養。“專業教育”課程包括專業基礎課程和專業課程。專業基礎課主要包括無機化學、物理化學、分析化學、工程圖學、機械設計與制造基礎、材料工藝CAD基礎、熱工檢測與自動控制、電工與電子技術、材料科學基礎、材料工程基礎和材料研究與測試方法等。在這些課程的教學中，明確要求教師在授課時要引入相應工程案例，讓學生在學習中了解專業基礎知識在實際生產中的實用性，激發他們的學習興趣。專業課程主要包括水泥工藝學、新型干法水泥生產技術與設備、水泥廠工藝設計概論、水泥性能檢測、混凝土工藝學和低溫余熱發電技術等。綜合教育在人才培養中起到開拓視野、強化能力、提高素質、增強團隊協作和交流等作用，通過課外科技創新、學術講座活動、基礎技能競賽等形式，對學生的動手能力、創新能力和團隊協作能力進行培養[5]。
3 卓越工程師的培養方式與途徑
校企共建，聯合培養 洛陽理工學院先后與中國建材國際工程有限公司、河南天瑞集團公司、中國聯合水泥有限責任公司、河南省同力水泥集團、洛陽水泥工程設計研究院等建立了產學研戰略聯盟，以此為平臺，建立了學科鏈、專業鏈對接產業鏈的辦學模式，專業設置緊貼產業需求。采取校企聯合培養的方式，邀請企業全過程參與學校相關專業培養方案的制訂、課程教學內容的優化、實踐教學工作的安排等人才培養環節，共同實施培養方案，共同評價培養質量，實現學校與企業的零距離對接，人才培養規格很好地滿足社會需求，成為培養具有“勤奮、求是、創新、奉獻”精神的卓越工程師的搖籃。
構建校內實踐平臺，培養學生工程能力 近年來，實踐教學受到學生人數規模、工程實踐條件等限制，實踐要求與實踐條件存在巨大反差，其教學效果明顯下降。為了有效保障實踐教學效果，進一步深化專業教學改革和滿足高等工程教育培養應用型人才的需要，不斷加強具有建材特色的校內實踐教學平臺的構建[6]。目前，學校與建材專業相關的省級實踐教學平臺有水泥工程實驗教學中心和建材機械基礎實驗教學中心，此外，還有粉體工程實訓中心、材料測試中心、河南省固廢開發利用工程實驗室和洛陽市硅酸鹽材料重點實驗室等。借助校內實踐教學平臺，有效開展教學與科研工作，學生熟練掌握工程設計、生產操作、材料設計與檢測等基本技能，培養學生工程觀念與工程實踐能力。同時，這些平臺也是企業的技術人員培訓基地，如中國建筑材料工業協會、中國機冶建材工會全國委員會的洛陽培訓基地就是以此為依托建立的。校內實踐教學平臺的構建，包含有一項重要的內容就是具有自主知識產權工程教學軟件系統的研究開發，通過產、學、研的緊密結合，既鍛煉教師隊伍，又培養了大批工程技術人才，取得良好的成績。如水泥工程的仿真教學系統獲得河南省教學成果一等獎，學生在參加全國首屆水泥中控操作技能大賽中獲得團體一等獎。
構建產學研實踐基地，服務建材行業 產、學、研的緊密結合，有利提升科研水平，加快科技轉化，解決企業生產難題，是企業與高校專業服務對接、互動的橋梁與紐帶。自洛陽理工學院升本以來，該專業與國內20多家建材企業簽訂了實習基地協議，開展產、學、研的互動活動。一方面，企業生產上的難題可以提出、討論，通過校企之間的合作解決生產問題，企業獲得技術支持，學生得到實踐鍛煉；另一方面，學校也可為企業提供優秀人才和優質的職工技術培訓服務。
4 “卓越計劃”的組織與管理
為了加強對無機非金屬材料工程專業實用型“卓越工程師”教育培養工作的領導與指導，材料系成立了一個由系領導、專業教師和企業專家組成的“卓越工程師培養計劃”項目工作小組，負責制定“卓越工程師培養計劃”的培養目標、培養方案等，并聘請專家對“卓越計劃”實施內容進行論證。
無機非金屬材料工程專業“卓越工程師”培養計劃試點班的生源采取“學生自愿報名，學院擇優錄取”的雙向選擇原則，建立了“因材施教、分流培養、能進能出”的“卓越工程師計劃”試點班動態管理機制，旨在培養實踐能力突出、富有創新精神且有志于從事水泥工程設計、技術開發、生產技術管理的工程技術人才。
5 結語
卓越工程師培養是一項長期的、復雜的人才培育工程。地方高校在構建應用型人才培養體系時，應突出自身的專業特色，找準專業技術人才培養的定位，在實際操作中積極探索，在發展中不斷完善，將應用型人才培養專業越辦越出色。
參考文獻
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[2]王世斌，郄海霞，余建星，等.高等工程教育改革的理念與實踐：以麻省、伯克利、普渡、天大為例[J].高等工程教育研究，2011（1）：18-23.
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[4]周英.落實卓越工程師教育培養計劃，大力培養工程科技創新人才[J].中國大學教學，2011（8）：11-13.
無機非金屬材料工程范文2
摘 要：材料工業是現代文明的基礎支柱之一，對于整個人類社會的發展有著十分重要的作用，無機非金屬材料是材料體系的重要組成部分，本文主要就其進行簡單的介紹，詳細分析與其有關的能源行業的發展問題，僅為無極非金屬材料的應用研究提供參考。
關鍵詞：無機非金屬材料；發展歷程；能源行業
無機非金屬材料廣泛應用于居民日常生活以及工業生產過程中，對于現代工業的發展至關重要，本文主要就這種材料進行簡單的介紹，分析無機非金屬材料工業發展歷程，探討有關的能源行業的未來發展方向，希望能夠對相關研究人員的工作有所幫助。
一、無機非金屬材料概述
無機非金屬材料主要是由傳統的硅酸鹽材料演變而來，現在的無機非金屬材料則囊括了碳化物、氮化物、鋁酸鹽、硼酸鹽、硅酸鹽、鹵化物、磷酸鹽等等領域。結構上來說，無機非金屬材料的元素之間主要依靠共價鍵、離子鍵或者離子――共價鍵混合健進行結合。正是由于在這些化學鍵的存在，無機非金屬材料往往擁有良好的抗氧化性、導電性、壓電性、鐵磁性、鐵電性、較高的熔點、硬度、強度、耐磨損，廣泛應用于各行各業。
無機非金屬材料可以分為傳統的無機非金屬材料和新型無機非金屬材料兩大類。日常生活中常見的玻璃、陶瓷、水泥、搪瓷、電瓷等等都屬于傳統的無機非金屬材料，與民眾的生活及生產息息相關。而新型無機非金屬材料的性能及用途都比較特殊，主要是憑借一些新的技術手段改造而來，廣泛應用與國防事業及生物工程之中，比如非晶體材料、無機纖維、無機涂層等等。
二、無機非金屬材料工業發展歷程
隨著人類社會以及科學技術的不斷發展，無機非金屬材料工業逐漸興起，下文主要從水泥、陶瓷、玻璃三種材料簡單論述無機非金屬材料工業的發展歷程。
（一）陶瓷工業
陶瓷材料是使用時間最長的無機非金屬材料，在我國制陶技藝可以追溯到8000年前的新時期時期，商朝白陶的成功燒制為陶器向瓷器的過渡奠定了良好的基礎，東漢至魏晉時期出現了青瓷，這種胎質堅硬加工精細的瓷器的出現標志著我國瓷器進入新的時代，宋朝起我國的陶瓷開始向歐洲及南洋的一些國家大量輸出，出現了官、汝、定、鈞、哥等名窯。古代的陶瓷窯主要是間歇式窯型，隨著科學技術不斷的發展進步，傳統的窯型逐漸被現代窯型代替，1899年，法國出現機械式隧道窯，經過了上百年的發展，現代陶瓷燒制的窯型主要有窯車式隧道窯、步進窯、推板窯、輥道窯、氣墊窯等等幾種，其中窯車式隧道窯是現階段應用較多的現代窯型，其他幾種窯型都是在此基礎上研究制造出來的，輥道窯燒成過程要求比較嚴格，必須要保證窯內環境的均衡穩定，這使得快速燒成及全自動操作控制成為可能，新型陶窯的能耗明顯降低，陶瓷的產量得到了較大的提高，工人的勞動強度明顯減少，生產環境得到了極大地改善。此外，為了改善當前陶瓷燒制過程中的生產污染，提高產品的燒制質量，許多廠家都在積極的引用低污染的潔凈材料，以往傳統的非潔凈材料逐漸被摒棄。
（二）玻璃工業
公元前3700年前，古埃及人燒制出簡單的有色玻璃飾品及器皿，公元前1000年前，無色玻璃出現，公元12世紀，玻璃逐漸開始應用于工業生產之中，18世紀光學玻璃出現，并應于于望遠鏡之中，1874年比利時制造出平板玻璃。就目前來說，玻璃材料廣泛應用于建筑行業、醫療、電子、日用、儀表等等領域之中。按照生產工藝，玻璃可以分為鋼化玻璃、浮雕玻璃、琉璃玻璃、夾絲玻璃、調光玻璃、放光玻璃等等種類。就玻璃生產工藝來說，傳統的工藝方法有平拉法、對輥法、有槽法、無槽法等等。1957年，浮法工藝開始在英國出現，1兩年之后該種工藝技術成功應用于工業生產之中，與傳統工藝技術相比，浮法工藝的生產效率明顯較高，因此，浮法工藝迅速普及。隨后相關廠家利用這種新型的工藝技術生產出磨光玻璃，隨著生產成本的降低，玻璃的品種也在逐漸的增加，就目前來說，浮法工藝基本上已經完全取代了傳統的玻璃生產工藝，并逐漸朝著大型化方向發展?，F階段，平板玻璃窯日熔化能力普遍較高，在400t～700t左右，部分廠家達到了900t。隨著計算機技術的研究發展，浮法工藝生產線逐漸向著自動化方向發展，少部分廠家已經基本實現了全自動化，能源及原材料的消耗都大幅度降低，產品的質量也得到了明顯的提高，現場的作業環境同時得到了較大的改善。
（三）水泥工業
水泥是一種是十分重要的膠凝材料，廣泛應用于水利、國防、土木建筑工程之中。1756年英國工程師J.斯米頓在研究石灰在水中的硬化特性時發現，使用含有粘土的石灰石能夠燒制出水硬性石灰，使用火山灰和水硬性石灰能夠配成用于水下建筑的砌筑砂漿，這一發現是現代水泥研制發展的基礎。1796年，另一個英國工程師J.帕克使用泥灰巖燒制出天然水泥。1824年英國建筑工人J.阿斯譜丁配制出波蘭特水泥，這種水泥建筑性能優良，對于水泥史的發展具有重要意義。20世紀，水泥行業相關研究人員對波蘭特水泥進行了不斷地改進，同時研究出各種適合特殊建筑工程的水泥，就目前來說，全球水泥種類達到100多種，其中硅酸鹽水泥是應用最為廣泛的水泥品種。
水泥工業發展至今，已經經過了幾個世紀，燒制工藝及設備也在不斷地完善之中，現代機械化立窯逐漸取代了以往的間隙式土立窯，傳統的干法回轉窯逐漸轉變為濕法回轉窯、半干法回轉窯，現階段還出現了以窯外角解爐以及懸浮預熱器為核心的新型干法回轉窯系統，該系統中涉及到生料均化技術、原料預均化技術等等現代化的工藝技術，使得水泥生產的低污染、低能耗、高質量成為可能。
三、與無機非金屬材料相關的能源行業
無機非金屬材料大多是經過高溫制成，而高溫的獲得與能源息息相關，因此無機非金屬材料工業與能源工業聯系十分緊密，下文就與無機非金屬材料工業相關的能源行業進行簡單的分析討論。
就目前來說，無機非金屬材料工業中使用的最為頻繁的能源為燃料及電能，各種燃料主要用于普通無機非金屬材料的工業規模生產，而電能主要用于新型無機非金屬材料的生產。常見的燃料有天然氣、液化石油氣、煤炭、輕質柴油、重油等等，這些燃料都屬于一次能源，不可再生，且煤炭、柴油、重油等物質屬于非清潔性燃料，燃燒后會產生二氧化硫、二氧化碳等等物質，對大氣造成嚴重的污染，無機非金屬材料工業生產中絕大多數使用的是非清潔燃料，由于能源熱效率較低，因此實際的工業生產之中燃料浪費的現象十分嚴重。隨著環境污染、能源危機的日益加劇，節能、低排放甚至零排放成為工業生產研究的重點之一，無機非金屬材料工業發展過程中也在積極的尋求新的能源，開發研究節能降耗技術，優化無機非金屬產品的生產流程，改善產品的質量，從而促進行業的可持續發展。
結束語
無機非金屬材料工業對于現代工業生產十分重要，本文結合陶瓷、水泥、玻璃幾種產品就無機非金屬材料的發展歷程進行了簡單的歸納分析，討論了與無機非金屬材料相關的能源行業未來的發展方向，無機非金屬材料及其相關能源行業研究工作提供參考。
參考文獻
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無機非金屬材料工程范文3
無機非金屬材料專業實驗建設與改革
1師資建設方面
無機非金屬材料工程專業實驗師資建設應遵循年齡結構均衡、職務結構合理和學歷結構高層化的建設原則，在師資隊伍發展方面，注重引進人才，同時從科研和教學兩方面培養青年教師。材料實驗中心現有專職教師5人，應加大人才的引進，鼓勵高學歷及高職稱教師參與專業實驗教學及實驗室建設和管理，鼓勵實驗室人員不斷深造和充電，加強自身修養和業務水平，鼓勵實驗室人員積極參與科學研究。力求經過幾年的努力，使教師年齡結構日趨合理，教師學歷和學位層次明顯提高，職稱結構平穩，師資隊伍結構全面優化，現已形成一支富有奉獻和創新精神、治學嚴謹、相對穩定的教師隊伍。
2專業實驗課程體系建設
無機非金屬材料工程專業實驗課程體系建設要從培養無機非金屬材料行業生產一線的工程應用型本科人才出發，以素質教育為主題，以工程教育為主線，把人才培養與社會需求緊密結合起來，把材料學科及產業發展與傳統辦學特色緊密結合起來，把材料科學與材料工程緊密結合起來;把培養工程意識和工程能力與培養學習習慣和學習能力有機結合起來，把適應近期就業的針對性專業訓練與適應職業變換的能力教育有機的結合起來［3］。在無機非金屬材料專業實驗課程體系建設中要注重以下幾點:⑴以“深化課程基礎實驗教學、加強綜合實驗能力訓練、注重創新意識和創新能力培養”為宗旨，根據無機非金屬材料工程專業培養目標、要求，構建“大材料”學科共同的知識和技能平臺實驗室;⑵注重我院專業特色，充分體現土木工程材料的特點;⑶實驗課程設計不完全依附理論教學，充分體現實驗教學自身的作用;⑷增加綜合設計性實驗，充分體現學生的創新性;⑸編寫自己的實驗指導書，注重啟發性教學，加強探索性引導;⑹專業實驗課程應及時體現無機非金屬材料的最新進展。
3實驗室建設
無機非金屬實驗室的建設要根據專業培養計劃開展，考慮到我院的經濟狀況，可采取整體規劃，逐年完善的方針進行建設。經過近幾年的發展建設，無機非金屬專業實驗室已有初步的雛形，但實驗室建設仍然面臨場地不足、設備老化、設備配置不合理、設備購置混料等一系列問題?？紤]到我院土木建筑材料的特色，要加強這方面的建設，首先建設一條模擬水泥生產線，并開辟一塊土木工程材料原料堆放場地。最后還要加強材料性能評價實驗室的建設，爭取配備一些先進的性能測試設備，爭取在未來的幾年內把無機非金屬實驗室建設成配置有大量國內外先進的實驗設備，可進行先進材料的制備、結構分析、材料性能評價等實驗，實驗教學條件已達到省內一流先進水平的現代化實驗室。
4實驗室管理建設
加強實驗室管理建設，是提高實驗教學質量的保證。在實驗室管理建設中，要規范與完善規章制度，在實驗室工作中建立激勵機制。完善實驗室和儀器設備的責任制管理制度。分別制訂實驗室和儀器設備的責任制管理制度，由專人負責對貴重儀器和低值儀器設備分別進行分類管理。單價5萬元以上的貴重儀器，除實行專人責任制管理外，并逐件建立儀器檔案，儀器檔案上交由學院綜合檔案室統一管理，既使貴重儀器實現了全院資源共享，也強化了管理。建立激勵機制，實行工作業績與晉升職稱、津貼分配等掛鉤的考核制度，有力地促進了實驗室的管理建設。結合學院的有關規章制度，每學期進行一次考核，根據量化的考核標準，把考勤情況、實驗室教學和科研工作量以及工作效率等綜合考核結果，直接與個人的晉升職稱、津貼分配等直接掛鉤，鼓勵多勞多得，優質優酬。加強開放實驗室的管理機制［4］，制定具體開放流程，理清責任。實驗室開放時，必須有指導教師值班，負責做好教學秩序、器材供應、實驗室安全等管理工作，并認真做好實驗室開放記錄。學生進入實驗室實行登記制度，在實驗室進行實驗應遵守實驗室的各項規章制度。損壞儀器設備的需按有關規定處理。
小結
無機非金屬材料工程范文4
[關鍵詞]材料發展、金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料
人類社會的發展歷程,是以材料為主要標志的。歷史上,材料被視為人類社會進化的里程碑。對材料的認識和利用的能力,決定著社會的形態和人類生活的質量。歷史學家也把材料及其器具作為劃分時代的標志:如石器時代、青銅器時代、鐵器時代、高分子材料時代……
100萬年以前,原始人以石頭作為工具,稱舊石器時代。1萬年以前,人類對石器進行加工,使之成為器皿和精致的工具,從而進入新石器時代?，F在考古發掘證明我國在八千多年前已經制成實用的陶器,在六千多年前已經冶煉出黃銅,在四千多年前已有簡單的青銅工具,在三千多年前已用隕鐵制造兵器。我們的祖先在二千五百多年前的春秋時期已會冶煉生鐵,比歐洲要早一千八百多年以上。18世紀,鋼鐵工業的發展,成為產業革命的重要內容和物質基礎。19世紀中葉,現代平爐和轉爐煉鋼技術的出現,使人類真正進入了鋼鐵時代。與此同時,銅、鉛、鋅也大量得到應用,鋁、鎂、鈦等金屬相繼問世并得到應用。直到20世紀中葉,金屬材料在材料工業中一直占有主導地位。20世紀中葉以后,科學技術迅猛發展,作為發明之母和產業糧食的新材料又出現了劃時代的變化。首先是人工合成高分子材料問世,并得到廣泛應用僅半個世紀時間,高分子材料已與有上千年歷史的金屬材料并駕齊驅,并在年產量整理的體積上已超過了鋼,成為國民經濟、國防尖端科學和高科技領域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的發展。陶瓷是人類最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代,合成化工原料和特殊制備工藝的發展,使陶瓷材料產生了一個飛躍,出現了從傳統陶瓷向先進陶瓷的轉變,許多新型功能陶瓷形成了產業,滿足了電力、電子技術和航天技術的發展和需要。
現在人們也按化學成分的不同將材料劃分為金屬材料,無機非金屬材料和有機高分子材料三大類以及他們的復合材料。
金屬材料科學主要是研究金屬材料的成分組織、結構、缺陷與性能之間內在聯系的一門學科。金屬材料科學與工程的工作者還要研究各種金屬冶煉和合金化的反應過程和相的關系,金屬材料的制備方法和形成機理,結晶過程以及材料在制造及使用過程中的變化和損毀機理。對其按化學成份進行分類可以分為鋼鐵、有色金屬以及復合金屬材料。按用途分類包括結構材料和功能材料。
無機非金屬材料工程范文5
關鍵詞：生物技術；無機非金屬材料；應用前景
在本世紀70年代， 逐步發展形成的現代生物技術（ 亦稱生物工程技術）， 從廣義上說， 它包括人類對動物、植物以及微生物有目的利用、控制和改造。隨后80年代， 美國和口本便分別召開了 “用生物方法合成材料”和“使用生物技術創制新材料”等專題學術研公寸會。由此可見， 現代生物技術在材料學與上程中的應用前景頗為看好。例如現代生物技術在金屬材料行業中的系統應用已經成功地形成生物冶金分支學科。所謂生物冶金或稱細菌冶金， 即細菌萃取金屬或生物浸出金屬， 是一種利用細菌的氧化作用把不溶性金屬化合物轉變成可溶性化合物， 再用濕法冶金從溶液中回收金屬的方法。又如開發研究生物降解高分子材料， 及時防止和解決當今世界上極為嚴重的“白色污染”的決定性措施， 亦是現代生物技術在有機高分子材料行業中的應用熱點。至于現代生物技術在尤機非金屬材料行業的應用前景， 是又可望又可即的。
1 生物提純硅酸鹽礦物原料
生物提純是指現代生物技術利用生物浸出法在非金屬礦選礦過程中的應用。這種技術的應用原理主要就是利用微生物能夠讓金屬礦物進行液化的功能， 使得生物技術在礦物融濾過程中得到廣泛的應用。由于這些鐵雜質一般都以黃鐵礦的形態存在于硅酸礦物質中， 人們可以利用氧化鐵硫桿菌和其他菌類對黃鐵礦變成可溶性化合物， 在形成這一反應時。根據調查顯示， 這種真菌可以對高嶺土壤中鐵的含量至少降低4 %左右， 并且讓高嶺土的白亮度有很大的提高， 這成為陶瓷和造紙行業產品的質量關鍵的因素。根據上述分析， 現代生物技術將會為硅酸鹽礦物原料。
2生物礦化過程
生物礦化過程是在一定的細菌分泌和特殊機質的作用下的成礦過程， 也是在特定的機質下長成晶體結構。以珍珠貝的珍珠層為例， 珍珠層的結構是由霞石的碳酸鈣晶體組成， 并在這種情況下形成了大小不一的螺旋形， 由于這種基質的網絡結構中存在不規則的鈣物質， 能夠使碳酸鈣在一定的距離成核并且按照自身的生長規律形成霞石螺旋。碳酸鈣的生物礦化過程既是一個化學過程， 也是一個生物過程，這是兩者共同作用過程的結果。日本研究人員還培育出一種海藻和一種單胞藻， 它們都可以聯系生產處石灰石顆粒， 每天這些形狀的石灰石最佳生產率為15毫克每升和90 毫克每升， 并可以對回收后的細胞進行再生產。根據上述材料表明， 人類可以在人工手段下實現細胞固定化技術， 并利用生物的成礦能錄生產石灰石質納木材料和生物裝飾材料， 也可能利用生物的成礦功能進行復合材料的生產。
3 用稻殼制備高純度高性能碳化硅
從仿生學的角度來看， 人們可以利用稻殼制造出高濃度、高性能的碳化硅。主要的步驟為： 首先， 將稻殼進行碳化， 使稻殼中的纖維素進行分解， 形成不定性碳化物； 其次， 在還原性和惰性的條件下， 對稻殼進行高文煉燒下形成碳化硅。在稻殼中所存在的二氧化硅凝膠會與多糖基質進行緊密的結合， 多糖的談話會在二氧化硅的表層發生， 并且二氧化硅一直處于高化學活性的多孔和微粒狀態下， 因此， 在對它進行煉燒時，可以最快速度與二氧化硅產生反應。德國的一位建筑師利用自己設計的一種水下裝置放到海中， 在經過兩到三個月的時間用過海藻作用可以產生2 5尺長、五尺寬、2寸厚的生物大理石材料板。近期， 日本的工業技術研究所成功利用稻殼制備出碳化硅的新工藝， 這種技術與原來的硅石和煤氣還原法相比， 同時達到了降低成本和實現了對稻殼的最大利用。在稻殼中存在碳、二氧化硅等有效化學成分， 這就具備了形成碳化硅的先決條件， 但是一旦在發生反應時磷成分過多時， 就無法形成碳化硅， 那么就必須研究減少磷產生的方法。這種工藝的原理是以弱酸性緩沖劑進行爆破性處理， 在多種酶的作用下可以溶出碳， 然后再對其進行氧化處理， 在無氧加熱條件下形成高濃度、高性能的碳化硅。
4 生物混凝土
在很早以前， 我國就應經學會利用存在于粘土中的細菌對粘土進行發酵來增強它的可塑性。目前， 我國很多學者都預言幾千年后老鼠建造洞穴的材料將用比混凝土還牢固的白蟻排泄物。這種材料是天然的高分子非金屬材料的符合混凝土， 也是細菌作用下形成的生物混凝土。與此同時， 在日本也有相關報道曾預言提出這種單材質發酵技術的應用。新型生物混凝土具有多層結構：第一層是防水層，能夠防止雨水滲入，避免對建筑結構造成破壞；第二層是生物層，能夠收集雨水以供植物生長，例如它可以為微型藻類、菌類、地衣和苔蘚等提供天然生物屏障；第三層是覆蓋層，能夠讓雨水通過這一層滲入生物層，并可防止水分流失。與傳統混凝土相比，這種新產品的最大優勢是既能吸收二氧化碳，改善城市環境空氣質量；又可美化墻體，改變城市色彩單一的外觀面貌；還能提升建筑物的保溫性，降低能源消耗。
5 生物鐵氧體功能陶瓷材料
在常溫條件下， 可以利用海洋水中想磁性細菌合成比較均勻的磁性微粒， 磁性微粒通常情況下也被稱為生物鐵氧體功能陶瓷材料， 它與人工制成的磁微粒材料相比， 它的表面積比較大， 而且表面部位被堅硬的有機薄膜覆蓋， 在這種情況下很難將鐵浸。
6 結語
將現代生物技術應用到非金屬材料領域中比較重要的工程， 這也將大大推動生物非金屬材料工業的發展和進步。我們必須積極探索現代生物技術的作用， 抓住現代生物技術的特點， 現代生物技術作為一種低能耗、高效益的新興技術， 必將在非金屬材料領域大面積的應用， 以推動我國經濟和科技的發展。
參考文獻：
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無機非金屬材料工程范文6
【關鍵詞】化工建筑；化學腐蝕；防護
在化學工業的生產過程中,總避免不了部分氣體和液體（通常稱作化學介質）的泄漏，這些液體和氣體通常都是有腐蝕作用的,對建筑會產生腐蝕性作用，給化工行業帶來巨大的經濟損失。本文主要討論化工生產過程中一般性化學介質對建筑的腐蝕性作用以及其防護方法，建筑材料主要有金屬以及無機非金屬材料組成，因此本文只解決金屬和無機非金屬建筑材料的腐蝕和防腐。
1.金屬建筑材料的腐蝕和防護
金屬材料的腐蝕主要是化學腐蝕，化學腐蝕是金屬與接觸到的物質直接發生氧化還原反應而被氧化損耗的過程，化工行業建筑的腐蝕主要是泄漏氣體和液體。一般的防護方法有鈍化、電鍍、刷隔離層等。
1.1金屬建筑材料的腐蝕
1.1.1氣體泄漏腐蝕
化工生產中往往會有含硫、含氮等腐蝕性氣體的泄漏，加上空氣中存在的一些氣體水分，與金屬建筑材料的直接接觸而具有的極大地腐蝕作用。
1.1.2液體的腐蝕
化工生產過程中的液體往往是非電解質，因此暫不考慮電化學腐蝕。金屬在非電解質中為什么會腐蝕？
從熱力學的角度來看,這是由于金屬的不穩定性導致的,它和周圍介質發生作用有形成金屬離子的傾向。金屬這種形成金屬離子的傾向與金屬本身的性質有關,也受外界條件和周圍介質的影響。
1.2金屬建筑材料的防護措施
1.2.1改變碳鋼的組成成分
在碳鋼中加入一些合金元素,是增加其抗氣化性的有效途徑,增強鋼的抗氧化性有效的合金元素有Si、Al、Cr等。鉻鋁等合金元素和氧的親和力比較大, 鉻鋁等元素在金屬表面和空氣接觸易發生作用形成致密的氧化膜而阻止里層金屬離子的向外擴散，從而保護里層的金屬。
1.2.2采用在金屬表面覆蓋金屬或非金屬鍍層的方法,來防止介質與底層金屬直接接觸,從而提高了金屬的抗氧化性。
1.2.3改變介質的組成,使用保護性氣體或通過控制氣體組成,來降低介質的腐蝕性。在金屬熱處理時這種保護方法應用的比較多。其基本原理是通過控制熱處理爐中的氣體成分,使鋼鐵制件既不發生氧化,也不會發生滲碳、脫碳的現象。
2.無機非金屬建筑材料的腐蝕與防護
2.1無機非金屬建筑材料的腐蝕
建筑工程中無機非金屬材料主要組成成分是硅酸鹽,通常有玻璃、水泥、陶瓷等，它們在一般的情況下都具有良好的耐腐蝕性能，但絕對耐腐蝕的無機非金屬材料是不存在的。通常認為無機非金屬材料的耐腐蝕性是由下類因素決定。
2.1.1無機非金屬材料的化學成分
硅酸鹽主要組成成分以SiO2為主,SiO2(尤其無定型SiO2)容易與強堿容易發生反應，生成硅酸鹽和水，而硅酸鹽除硅酸鈣硅酸鋇等不溶于水外，大部分都易溶于水，都能溶于強酸而生成硅酸，因而對其產生腐蝕性作用，其主要的化學方程式如下：
SiO2+2NaOH=Na2SiO2+H2O
Na2SiO3+Hcl+H2O=H4SiO4+Nacl
SiO2與大部分酸都不起反應，耐酸強度比較高，因此一般情況下SiO2含量較高的材料耐酸性能比較高，SiO2含量較低的材料耐酸性能比較低。但其能與唯一的兩種酸—HF和高溫H5PO5起反應，SiO2能和任意濃度的HF和溫度高于300攝氏度的磷酸發生反應，其主要反應化學方程式如下：
SiO2+4HF=SiF4(g)+2H2O
SiF4+2HF=H2[SiF6](氟硅酸)
H5PO5HPO3+H2O
2HPO3=P2O5+H2O
P2O5+SiO2=SiP2O7(焦磷酸硅)
2.1.2無機非金屬材料的礦物組成
一般情況下, SiO2的在材料中的組成成分越多，材料的耐酸性越好，但也有其他組成成分的影響。如鑄石中的SiO2的質量分數比較低，但其與三氧化二鋁、三氧化鐵等組合，在高溫下能形成耐腐蝕性很強的礦物—普通輝石。堿性氧化物很容易與酸發生反應，生成易溶于水的鹽，例如：Fe2O3與Hcl反應，生成Fecl3，因此含有大量堿性氧化物(CaO、MgO)的材料,基本上不耐酸性，但是其耐堿性是異常的好。
2.1.3形成原電池
無機非金屬材料中如果存在易導電的物質與電解質結合，就容易形成原電池，加快化學腐蝕，例如有些無機非金屬材料中存在著石墨，在酸性溶液中與金屬結合，就構成了原電池。
2.2無機非金屬建筑材料的防護
2.2.1加覆蓋層和貼面材料
在有腐蝕的環境下,可以在混凝土表面加一具有較好粘結力和彈性的貼面材料層或覆蓋層。如果該貼面材料層或者覆蓋層粘結力和彈性較差的話，該保護層可能會產生裂縫，甚至脫落。此保護層可以選用花崗巖、瓷磚、瀝青氈等材料，根據材料的特性與實際的使用要求進行選擇使用。
由于化工企業還存在火災、爆炸等危險,因此耐腐蝕材料的選用還要進行綜合性的考慮,例如，如果表面要求既能防腐蝕又不會產生火花,這時就不能選擇花崗巖作為貼面材料層,因為花崗巖能夠產生火花;如果表面要求既能防腐蝕又能檢修荷載,則需要選用貼面材料,而不能選用脆性材料。
2.2.2提高混凝土致密度與表面處理
混凝土越致密,就越難被腐蝕，因為腐蝕介質很難滲入致密的混凝土。通過正確的設計混凝土的配合比例，降低水灰比值，仔細選擇集料顆粒大小的級配,采用抽真空、養護、振搗密實等方法，即可得到致密的混凝土?；蛘卟捎没瘜W方法對混凝土的表面進行處理,使得混凝土中的氫氧化鈣轉變成致密的難溶物質?；诔杀镜目紤],通常采用碳酸化方法,即在混凝土構件投入使用之前,先將構件在空氣中進行碳化處理使其產生致密的碳酸鈣外殼。對混凝土表面使用硅酸鹽(如硅酸鎂、硅酸鋅)的水溶液進行處理可以提高混凝土的抗滲性和耐腐蝕性。
2.2.3改變礦物的組成和水化產物的組成和形態
根據腐蝕機理可以推斷,減少C3S在水泥熟料中的含量，可以增強水泥的抗硫酸鹽性，也能夠降低水泥的軟水溶析能力；如果在減少熟料中的C3S含量的同事,相應適當地增加C3FA的含量,則還能提高水泥的抗酸性能。這是由于C4AF（鐵鋁酸四鈣）的水化物為水化鐵酸鈣和水化鋁酸鈣的固溶體C3(A,F)H6,鐵酸鈣的硫酸鹽性能比鋁酸鈣要好。此外,鐵酸鈣還會在水化鋁酸鈣周圍生成致密的薄膜,從而提高硫酸鹽性能。
3.結語
化工行業的建筑結構的腐蝕主要是由于化工生產過程中腐蝕性介質的泄漏。防止或減少腐蝕性介質的泄漏,是防止建筑物和構筑物最有效的防護措施。因此在一般的環境下,首先考慮的應該都是如何減少生產過程中的泄漏,因此如何提高設備的致密程度,減少介質通過的環節就變得尤其重要。
腐蝕除了存在于化工產業，還存在于生活的各個方面，比如自然的污染、機器的老化等等。腐蝕現象給我們造成了巨大的經濟損失，給我們的生命安全也造成了很大的威脅，腐蝕現象也越來越引起人們更多的關注，雖然腐蝕是不可避免的，但實踐告訴我們,充分的利用現有的防腐技術,嚴格執行科學化的管理措施,可以避免30%～40%的由于腐蝕而導致的經濟損失?！科]
【參考文獻】
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