傳統(tǒng)陶瓷

傳統(tǒng)陶瓷材料的主要成分是硅酸鹽，自然界存在大量天然的硅酸鹽，如巖石、砂子、粘土、土壤等，還有許多礦物如云母、滑石、石棉、高嶺石、鋯英石、綠柱石、石英等，它們都屬于天然的硅酸鹽。此外，人們?yōu)榱藵M足生產(chǎn)和生活的需要，生產(chǎn)了大量人造硅酸鹽，主要有玻璃、水泥、各種陶瓷、磚瓦、耐火磚、水玻璃以及某些分子篩等。硅酸鹽制品性質(zhì)穩(wěn)定，熔點較高，難溶于水，有很廣泛的用途。

硅酸鹽制品一般都是以粘土(高嶺土)、石英和長石為原料。粘土的化學組成為Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O，石英為SiO₂，長石為K₂O·Al₂O₃·6SiO₂(鉀長石)或Na₂O·Al₂O₃·6SiO₂(鈉長石)。這些原料中都含有SiO₂，因此在硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中，硅與氧的結(jié)合是最重要的。

硅酸鹽材料是一種多相結(jié)構(gòu)物質(zhì)，其中含有晶態(tài)部分和非晶態(tài)部分，但以晶態(tài)為主。硅酸鹽晶體中硅氧四面體[SiO₄] 是硅酸鹽結(jié)構(gòu)的基本單元。在硅氧四面體中，硅原子以sp³雜化軌道與氧原子成鍵，Si—O鍵鍵長為162pm，比起Si⁴ 和O^2-的離子半徑之和有所縮短，故Si—O鍵的結(jié)合是比較強的。

[SiO₄]四面體的每個頂點上的O^2-只能為兩個[SiO₄]四面體所公用，按照[SiO₄]四面體公用頂點的不同，可將硅酸鹽分為四大類：分立型、鏈型、層型和骨架型，列于表7-5中。圖7-12示出了一些分立型、鏈型(單鏈和雙鏈)、層型和骨架型的硅酸鹽骨架。

硅酸鹽中除了SiO₂外，還含有Al₂O₃。由于Al³ 的半徑與Si⁴ 相近，所以Al³ 可以置換硅氧四面體中的Si⁴ ，形成鋁氧四面體[AlO₄]。由于鋁是 3價的，因此置換后必然要引進其他陽離子以保持電荷平衡。

硅酸鹽都需要高溫燒結(jié)。粘土在高溫下先脫水，然后轉(zhuǎn)化為莫來石(3Al₂O₃·2SiO₂)，耐火材料基本上由石英、莫來石和玻璃構(gòu)成。