传统陶瓷

传统陶瓷材料的主要成分是硅酸盐，自然界存在大量天然的硅酸盐，如岩石、砂子、粘土、土壤等，还有许多矿物如云母、滑石、石棉、高岭石、锆英石、绿柱石、石英等，它们都属于天然的硅酸盐。此外，人们为了满足生产和生活的需要，生产了大量人造硅酸盐，主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，难溶于水，有很广泛的用途。

硅酸盐制品一般都是以粘土(高岭土)、石英和长石为原料。粘土的化学组成为Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O，石英为SiO₂，长石为K₂O·Al₂O₃·6SiO₂(钾长石)或Na₂O·Al₂O₃·6SiO₂(钠长石)。这些原料中都含有SiO₂，因此在硅酸盐晶体结构中，硅与氧的结合是最重要的。

硅酸盐材料是一种多相结构物质，其中含有晶态部分和非晶态部分，但以晶态为主。硅酸盐晶体中硅氧四面体[SiO₄] 是硅酸盐结构的基本单元。在硅氧四面体中，硅原子以sp³杂化轨道与氧原子成键，Si—O键键长为162pm，比起Si⁴ 和O^2-的离子半径之和有所缩短，故Si—O键的结合是比较强的。

[SiO₄]四面体的每个顶点上的O^2-只能为两个[SiO₄]四面体所公用，按照[SiO₄]四面体公用顶点的不同，可将硅酸盐分为四大类：分立型、链型、层型和骨架型，列于表7-5中。图7-12示出了一些分立型、链型(单链和双链)、层型和骨架型的硅酸盐骨架。

硅酸盐中除了SiO₂外，还含有Al₂O₃。由于Al³ 的半径与Si⁴ 相近，所以Al³ 可以置换硅氧四面体中的Si⁴ ，形成铝氧四面体[AlO₄]。由于铝是 3价的，因此置换后必然要引进其他阳离子以保持电荷平衡。

硅酸盐都需要高温烧结。粘土在高温下先脱水，然后转化为莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)，耐火材料基本上由石英、莫来石和玻璃构成。