高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片,以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池。
二氧化硅可用来生产光导纤维。光导纤维的通信容量大,抗干扰性能好,传输的信号不易衰减,能有效提高通信效率。
新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系,在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能,进一步拓展了陶瓷的应用领域。例如,碳化硅(SiC)俗称金刚砂,其中的碳原子和硅原子通过共价键连接,具有类似金刚石的结构,硬度很大,可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还具有优异的高温抗氧化性能,使用温度可达1 600 ℃,大大超过了普通金属材料所能承受的温度,可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。
高温结构陶瓷一般用碳化硅、氮化硅
或某些金属氧化物等在高温下烧结而成,具
有耐高温、抗氧化、耐磨蚀等优良性能。与
金属材料相比,更能适应严酷的环境,可用
于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材
料等。
压电陶瓷主要有钛酸盐和锆酸盐等,能实现机械能与电能的相互转化。可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等。
透明陶瓷主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷,具有优异的光学性能,耐高温,绝缘性好。可用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等
超导陶瓷在某一临界温度下电阻为
零,具有超导性,可用于电力、交通、医疗
等领域。
碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料,主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等,在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。
碳纳米管可以看成是由石墨片层卷成的管状物,具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大,有相当高的强度和优良的电学性能,可用于生产复合材料、电池和传感器等。
石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨,其独特的结构使其电阻率低、热导率高,具有很高的强度。作为一种具有优异性能的新型材料,石墨烯在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面的应用研究正在不断深入。
富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,其中的C60是富勒烯的代表物。C60的发现为纳米科学提供了重要的研究对象,开启了碳纳米材料研究和应用的新时代。