非金属性材料

非金属性材料指具有非金属性质(导电性导热性差)的材料。自19世纪以来，随着生产和科学技术的进步，尤其是无机化学和有机化学工业的发展，人类以天然的矿物、植物、石油等为原料，制造和合成了许多新型非金属性材料，如水泥、人造石墨、特种陶瓷、合成橡胶、合成树脂(塑料)、合成纤维等。

非金属性材料可分为无机材料和有机材料两大类。在机械工程中较常使用的有许多品种。①属于无机材料的有耐火材料、陶瓷、磨料、碳和石墨材料、石棉等;②属于有机材料的有木材、皮革、胶粘剂和高分子合成材料──合成橡胶、合成树脂、合成纤维等;③以非金属纤维增强树脂基所构成的复合材料。2100433B

非金属性决定因素

两元素非金属性强弱实际上只由两元素形成二元化合物时二者的化合价决定。

非金属性其他常见非金属性的比较规律

（注意，这些规则有些比较片面，实际上存在反例，并非可靠判据；）：

1、由元素原子的氧化性判断：一般情况下，氧化性越强，对应非金属性越强。（反例：氮原子氧化性弱于氯原子）

2、由单质和水生成酸的反应程度判断：反应越剧烈，非金属性越强。

3、由对应氢化物的热稳定性判断：氢化物热稳定性越高，非金属性越强。（反例：甲烷比氨分解温度高）

4、由和氢气化合的难易程度判断：化合越容易，非金属性越强。（反例：氯比氮更易与氢反应）

5、由最高价氧化物对应水化物的酸性来判断：酸性越强，非金属性越强。（反例：硝酸的酸性弱于硫酸和高氯酸，硒酸的酸性强于硫酸，部分金属含氧酸（如高锰酸）酸性很强，但它是金属，比非金属的非金属性弱）

值得注意的是：氟元素没有正价态，氧不能与氧反应产生价态，硝酸则因分子内氢键导致酸性较弱，所以最高价氧化物对应水化物的酸性最强的是高氯酸，而不是非金属性高于氯的氮氧氟。

6、由对应阴离子的还原性判断：还原性越强，对应非金属性越弱。（反例：硫离子还原性强于砹离子，氢氧根还原性强于氯离子）

7、由置换反应判断：强置弱。（反例：氯气可以从水中置换出氧气（本反应热力学可行，动力学上则因为中间产物次氯酸分解较慢导致反应速率较慢，光照则可以加速该反应），从氨气中置换出氮气，但氯的非金属性弱于氧氮）此外，若依据置换反应来说明元素的非金属性强弱，则非金属单质应做氧化剂，非金属单质做还原剂的置换反应不能作为比较非金属性强弱的依据。

8、按元素周期律，同周期元素由左到右，随核电荷数的增加，非金属性增强；同主族元素由上到下，随电子层数的增加，非金属性减弱。对角线斜率：2→3周期约为-0.5，其余约为-22100433B

对于主族元素来说，同周期元素随着原子序数的递增，原子核电荷数逐渐增大，而电子层数却没有变化，因此原子核对核外电子的引力逐渐增强，随原子半径逐渐减小，原子失电子能力减弱，原子得电子能力增加，元素非金属性逐渐增大。例如：对于第三周期元素的非金属性Na原子序数的递增，电子层逐渐增大，原子半径明显增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小，元素的原子失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，所以元素的非金属性逐渐减弱。例如：第一主族元素的非金属性H＞Li＞Na＞K＞Rb＞Cs

硼烯因其优越的电学、力学、热学属性，被科学界寄予厚望，或将成为继石墨烯之后又一种“神奇纳米材料”。

硼烯具有非常丰富的晶体结构和电子性质，理论预测可以存在的硼单层膜结构有很多，只发现其中的两种。通过制备出更多种类的硼烯，有希望从中发现一些具有奇异电子性质的结构，例如理论预测中具有狄拉克锥的能带结构或者具有超导特性的硼烯等。体相的硼单质是非金属性的，而理论计算中单原子层的硼烯薄膜却都是金属性的。日本东京大学冯宝杰等人利用角分辨光电子能谱研究了这种硼烯薄膜，观察到了费米面处的电子pocket和空穴pocket结构，进一步验证了其金属特性。

硼烯材料具有优越的各向异性的电导性质和罕见的“负泊松比”现象。所谓“各向异性电导”是指由于硼烯的原子排列结构使得其表面呈现出“褶皱”，而这样的结构决定了硼烯导电属性具有方向性。而水平拉伸导致垂直方向膨胀的“负泊松比”现象也令硼烯的应用更加多样化。

硼烯还有可能成为超导体。美国Rice大学Boris Yakobson等人通过理论计算发现，在金属衬底上制备出的几种稳定的单层硼烯结构有可能具有以声子为媒介的超导特性，其超导转变温度预计在10-20 K之间。清华大学倪军教授研究组也通过计算预言了带翘曲结构的双层硼烯薄膜有超导的可能性，其中8-C2/m-II结构的硼烯的超导转变温度可以达到27.6K。2017年，日本东京大学Matsuda研究组用高分辨电子能量损失谱(ARPES)测量，意外发现β₁₂相硼烯中存在有Dirac 费米子。研究结果表明，β₁₂相硼烯中有一些硼原子对费米面附近电子态贡献很小，而有贡献的原子晶格类似于蜂窝状结构，因此可以存在Dirac电子态。这个发现意味着硼烯中可能存在更有意思的量子效应和令人期待的应用前景。