Особенности строения и классификация неметаллических материалов

Неметаллическими называют материалы, состоящие из конденсированных веществ с неметаллической химической связью (ковалентной (направленной), ионной или молекулярной).

Не только неорганические, но и органические неметаллические материалы имеют полимерное строение. Поэтому одним из основных отличий неметаллических материалов от металлов, сплавов и графита, имеющего также металлическую связь между плоскостями металлической решетки, являются их тепло- и электроизоляционные свойства. Другим важнейшим отличием основной массы неметаллических материалов от металлов и сплавов являются существенно меньшие значения их плотности.

Получение деталей из неметаллических материалов в большинстве случаев сводится к пластической деформации исходной сырой композиции или расплава и закрепления полученной формы последующей термообработкой или охлаждением. Такая, практически лишенная отходов, технология выгодно отличается от получения металлических деталей путем механической обработки заготовок.

Все неметаллические материалы подразделяются на два больших класса:

1) органические, т. е. на основе химических соединений (синтез) атомов углерода с H₂; O₂; N₂ и другими элементами; а также атомов кремния и углерода с другими элементами (кремний органические):

| | | | | | | | | | | |

– С – С – С – С – С – – C – Si – C – Si – C – Si – C –

| | | | | | | | | | | |

органические кремний органические

Эти материалы применяют в качестве конструкционных материалов при изготовлении корпусов микросхем, футляров, ручек управления, декоративных деталей, каркасов, подложек, колодок, стоек и т. д.

Существуют следующие материалы органического происхождения: полимеры; пластмассы; каучуки и резины; лаки и эмали; клеи и герметики.

2) материалы неорганического происхождения – оксиды металлов и соединения различных оксидов, т. е. материалы на основе минеральных веществ. Эти материалы не взаимодействуют с кислородом, не горючи, обладают высокой механической прочностью (гораздо больше, чем органические).

Их применяют для изготовления деталей электротехники с высокими диэлектрическим свойствами и высокой механической прочностью при высоких температурах: основания микромодулей, высокотемпературные резисторы, подложки микросхем и т. д.

К материалам неорганического происхождения относятся:

1. Графит – одна из полимерных модификаций углерода (гальванические элементы, электроды, предохранители, осветительные угли, электрощетки).

2. Стекла – аморфные вещества, получаемые переохлаждением жидких расплавов высокой вязкости кислых и основных окислов. Стекла обрабатывают: полировкой, стравливанием поверхности. Внутреннюю структуру улучшают за счет создания стеклокристаллических материалов – ситаллов. Их получают путем полной или частичной кристаллизации. Это промежуточные материалы между стеклом и керамикой.

3. Керамика – неорганические кристаллические материалы, получаемые специальной обработкой минеральных композиций с последующим спеканием отформованного изделия (температура спекания 1500 – 2500⁰С).

В более чем 80 % развитых стран в качестве средств пожаротушении используют порошки на основе неорганических материалов. Размер частиц и удельная поверхность частиц порошка оказывают влияние на ингибирование реакций горения и антиокислительный эффект, способствуют разрыву реакционных цепей внутри пламени (пропорционально площади удельной поверхности частиц). Применяемые в настоящее время огнетушащие порошки содержат в качестве основы неорганические соли (карбамид и его соединения, фосфаты, сульфаты, карбонаты магния, бария, кальция. диоксид кремния и др. Для повышения эффективности порошковых материалов для пожаротушения стремятся уменьшить размер частиц порошков до 4,5 нм. Этого достигают с помощью специальных технологий диспергирования, основанных на механохимической обработке глин с использованием специальных ПАВ.