聚合物基磁性功能复合材料研究进展
第1章_聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展_
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复合材料发展的第二代
先进复合材料的开发时期 复合材料的种类不断增加 基体材料主要为热固性树脂
20
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年代以后） 第三代复合材料 （80年代以后） 年代以后
1982出现了先进热塑性复合材料； 出现了先进热塑性复合材料； 出现了先进热塑性复合材料 现代复合材料的成熟应用时期： 现代复合材料的成熟应用时期：复合材料不仅在航空 航天领域，而且在几乎所有工业和民用领域得到应用； 航天领域，而且在几乎所有工业和民用领域得到应用； 以金属或陶瓷为基体的先端复合材料也得以应用； 以金属或陶瓷为基体的先端复合材料也得以应用； 多功能复合材料得到 多功能复合材料得到发展 。 得到发展
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近代的复合材料的发展——20世纪 年代 世纪40年代 近代的复合材料的发展 世纪
第二次世界大战中，美国用碎布酚醛树脂 碎布酚醛树脂代替木材制 第二次世界大战中，美国用碎布酚醛树脂代替木材制 备枪托； 备枪托； 采用玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂 玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料被美国空 采用玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料被美国空 军用于制造飞机构件（如雷达罩、油箱） 军用于制造飞机构件（如雷达罩、油箱）。 年到1960年这 年间，是玻璃纤维增强塑料时 年这20年间 从1940年到 年到 年这 年间， 复合材料发展的第一代。 可以称为复合材料发展的第一代 代，可以称为复合材料发展的第一代。
玻璃钢的缺点：质量较大、模量较低， 玻璃钢的缺点：质量较大、模量较低，不能满足航空航 天飞行器对高比模量和高比强度的要求。 天飞行器对高比模量和高比强度的要求。
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第二代复合材料——1960年到 年到1980年 第二代复合材料 年到 年
1965年英国科学家研制出碳纤维 年英国科学家研制出碳纤维——高比模量、高比强度； 高比模量、 年英国科学家研制出碳纤维 高比模量 高比强度； 1971年美国杜邦公司开发出 年美国杜邦公司开发出Kevler-49 ； 年美国杜邦公司开发出 1975年先进复合材料（ACM）“碳纤维增强、硼纤维及 年先进复合材料（ ） 碳纤维增强、硼纤维及 Kevler纤维增强环氧树脂复合材料”已用于飞机、火箭的主承力 纤维增强环氧树脂复合材料” 纤维增强环氧树脂复合材料 已用于飞机、 件上。 件上。 20世纪 年代后战斗机的机翼、尾翼等部件都基本采用 世纪80年代后战斗机的机翼、 世纪 年代后战斗机的机翼 ACM，ACM用量占到机体质量 ， 用量占到机体质量20~30%。 。 用量占到机体质量
聚合物基纳米复合材料的制备及研究进展
２７ ・
维普资讯
分散相的尺寸至少有一个维度在纳米级范围内的聚合物复合材料。目 ， 前 聚合物基纳米复合 材料制备大致可分为三大类型： １ 有机／ 、 有机型纳米复合材料 这是一种 由聚合物纤维 复合材料衍生和发展起来 的，由两种聚合物形成的纳米复合材 料 。其特点是 ：一种聚合物 以刚性棒状分子形式 （ 直径 １ｎ ０ｍ左右 ）分散在另一种柔性的聚 合物基体中起拉 强作用 。这种纳米聚合物／ 聚合物复合材料也被称为分子复合材料 ，具有纳 米嵌段结构 。这种材料 的突出代表是聚合物／ 晶聚合物纳米复合材料 ，其制备方法通常采 液 用原位共混复合 ，包括熔融共混和溶液共混两种方法 。 ２ 有机／ 、 无机混杂型纳米复合材料
融聚合物 中难 以分散均匀 。一般采用先对纳米粒子进行表面改性并制成母粒的方法解决 。
３ 、纳米粒 子在 聚合物 中的分散途 径
目 ， 前 影响聚合物纳米复合材料研究开发 的最大技术障碍， 在于无机纳米微粒在有机聚
合物中的均匀分散 。 对于无机纳米微粒的生产从品种和数量上说 ， 已经达到了相当的规模 ， 都
３１聚合物纳米 复合体 系一般分散技术 ．
１ 、多相复合体系的混合 与分散过程 制备高性能复合材料的基本前提 ，首先必须使复合体系内各组分相之间能够均匀混合、 充分分散 、 稳定结合 。多相复合体系的组分各相之间的混合与分散过程 ， 根据各相 的形态不
同其分散过程的难易程度各不相 同，其中气／ 、液／ 、固／ 气 液 固、气／ 液、气／ 固各相之间的混
［ ］ ４－５
：
材料 由单一的聚合物组成 ， 且基本尺寸至少有一维在 １０ ｍ 以内。中国纺织科学研究 ０ｎ
院张锡纬［ ６ 】 等采用静电纺丝的方法制得的纳米级聚丙烯睛纤维毡是一种纳米聚合物材料 。 纳 米粒子 由于粒径小 、表面积大 、表面活性高而表现出多种特性 。纳米粒子填充改性塑料 ，
聚合物基复合材料的发展现状和最新进展
聚合物基复合材料的发展现状和最新进展聚合物基复合材料是由聚合物基质中加入颗粒、纤维或薄片状增强材料制成的材料。
它具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和热稳定性能，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
下面将介绍聚合物基复合材料的发展现状和最新进展。
1.纳米材料的应用：近年来，纳米材料成为聚合物基复合材料的研究热点。
纳米粒子的添加能够提高复合材料的力学性能、导电性能和热稳定性能。
例如，纳米粒子的添加可以提高聚合物基复合材料的强度和硬度，使其具有更好的抗冲击性能和热阻性能。
2.高性能增强材料的研发：为了提高聚合物基复合材料的力学性能，研究人员不断提出新的增强材料。
例如，石墨烯是一种具有优异力学性能和导电性能的二维纳米材料，已被广泛应用于聚合物基复合材料中。
同时，碳纳米管、纳米纤维和陶瓷纤维等增强材料也在不断研发中，并取得了较好的效果。
3.新型复合材料的研制：除了传统的增强材料外，研究人员还在努力研制新型复合材料。
例如，聚合物基复合材料中加入具有形状记忆功能的材料，可以使复合材料具有形状可逆调变的功能。
此外，聚合物基复合材料中加入具有光敏性能的材料，可以使复合材料具有光刻功能，从而实现微纳米加工和器件制备。
1.可持续性发展：随着环境问题的日益突出，研究人员开始关注聚合物基复合材料的可持续性发展。
他们试图将可持续材料（如生物基材料）应用于聚合物基复合材料中，以减少对环境的影响。
同时，研究人员还探索了聚合物基复合材料的循环利用和回收利用技术，以实现资源的有效利用。
2.多功能复合材料的研究：为了满足不同领域的需求，研究人员开始研究多功能复合材料。
多功能复合材料可以同时具有力学性能、光学性能、导电性能、热学性能等多种功能。
例如，研究人员研制出了具有自修复功能的聚合物基复合材料，可以在受损后自动修复，延长使用寿命。
3.智能复合材料的研制：智能复合材料是指能够根据环境和外界刺激自主调整性能的复合材料。
例如，研究人员设计了具有温度响应性能的聚合物基复合材料，可以根据温度的变化改变其形状和力学性能，实现智能控制。
高介电常数聚合物基复合材料研究进展
２ ～３ 的速率 增 长 。这样 的增 长 速率符 合 摩尔定 ５ Ｏ 律， 直到 今天 ， 该定 律仍 然 指导 着半 导体 工业 集成 电路 的发 展［ 。随着信 息 技 术 的发 展 ， 为 金 属 氧 化 物半 １ ］ 作 导 体 场 效 应 晶 体 管 （ ｔｌ ｉｅＳ ｍｉ ｎ ｕ ｔｒ Ｍｅａ— ｄ － ｅ ｃ ｄ ｃｏ Ｏｘ ｏ
ｐ ｓｔ ｓｏ ｏ ｙ ｒ ｔ ｅ ａ ｃ ， ｃ ｎ ｕ ｔｖ ａ ｔ ｌ ｓ （ ｅ ａ ａ ｔｃｅ ，ｇ ａ ｈ ｔ ｎ ａ ｂ ｎ ｎ ｎ — ｏ ｉｅ ｆ ｐ ｌ ｍｅ ｓ ｗｉ ｃ ｒ ｍｉｓ ｏ ｄ ｃ ｉ ｅ ｐ ｒ ｉ ｅ ｍ ｔ ｌｐ ｒ ｉｌ ｓ ｒ ｐ ｉｅ ａ ｄ ｃ ｒ ｏ ａ ｏ ｈ ｃ ｔ ｂ ｓ ａ ｅ ｓ ｍ ｍａ ｉｅ ． Ｔｈ ｅ ｉｗ ｌｏ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ｐ ｒ ｐ ｔ ａ ｏ ｙ ｎ ｎ ｎ ｏ ｙ ｎ ｌ ｅ ｍｏ ｉｉｄ ａ ｌ ｕ ｅ ） ｒ ｕ ｒｚ ｄ ｅ ｒ ｖ ｅ ａ ｓ ａ ｒ ｔ ｓ ｃ ｐ ｅ ｈ ｈ ｌ ｃ ａ ｉ ｅ ａ ｄ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｄ ｆｅ ｌ ｉ —
尚继武 ， 以河 ， 张 吕凤 柱 （ 中国地 质大 学 （ 北京 ）材 料科 学 与工程 学 院 矿 物 岩石材 料
开 发应 用 国家专 业实 验室 ， 北京 １ ０ ８ ） ０ ０ ３
Ｓ ＡＮＧ ｉ Ｈ Ｊ— ＷＵ， ＺＨＡＮＧ — ｅ ＬＵ ｎ —ｈ Ｙｉｈ ， Ｆｅ ｇ ｚ ｕ
并 指 出 提 高 介 电 常 数 、 能 密度 ， 小 介 电损 耗 ， 低 制 备 成 本 是 未 来 发 展 的 方 向 。 储 减 降
关 键 词 ： 介 电常 数 ； 合 物 基 复 合 材 料 ； 能 电 容 器 ； 电 损 耗 高 聚 储 介
聚合物基磁致伸缩复合材料的研究进展
聚合 物基磁 致 伸 缩复合 材料 的研 究进展 ／ 王
劲等
・３ ・ ７
聚 合物 基 磁 致伸 缩 复合 材 料 的研 究进 展
王 劲 ， 齐暑华 ， 邱 华 ， 李春 华
（ 西北 工业 大学理学 院应用化学 系 ， 西安 ７ ０ ７ ） １０ ２ 摘要 聚合物基磁 致伸缩复合材料是 一种新 型 的功 能材料 。综述 了近年 来有 关聚合 物基磁 致伸 缩复合 材料
密度小 、 重量轻 的优 点 ， 而且易 于加 工出复杂 的结构形状 。与其
磁性材料或者亚铁磁性材 料 由于 磁化状 态 的改变 ， 其尺寸 发生
微小 变化的现象 。磁致伸缩主要来 自于原子或离子的 自旋与轨
的研 究 情 况 ， 绍 了磁 致 伸 缩 机 理 、 统 的 磁 致 伸 缩 材 料 的 特 点 ， 介 传 以及 聚 合 物 基 磁 致 伸 缩 复 合 材 料 的 产 生 ， 结 了聚 总
合物基磁致伸 缩复合 材料的性能影响 因素、 制备 工 艺和 应用情 况 ， 出 了今后 聚合 物基磁 致伸 缩复合材 料 的研 究 方 提
ｍｅ ｔｏ ｔ ｄ ｅ ｎ ｔ ｅｍａ ｎ ｔ ｓ ｒｃ ｉ ｅｐ ｌ ｅ － ａ ｅ ｏ ｐ ｓｏ ｈ ｇ ｅ ｏ ｔ ｉｔ ｏ ｙ ｒ ｂ ｓ ｄ ｃ ｍ ｏ ｉ ｓ ｅ ｉｗｅ ．Ｔｈ ｃ ａ ｉｍ ｆ ａ ｎ ｔ ｓ ｒｃ ｉ ｎ ａ ｄ ｖ ｍ ｅ ｅｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｇ ｅ ｏ ｔ ｉｔ ｎ ｍ ｏ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｆ ｔ ｅ ｕ ｕ ｌｍａ ｎ ｔ ｓ ｒｃ ｉｅ ｍａ ｅ ｉ ｌ ａ ｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ． Ｔｈ ｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｇ ｅｏ ｔｉｔｖ ｏ ｙ ｅ － ａ ｅ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｏ ｈ ｓ ａ ｇ ｅ ｏ ｔｉ ｔ ｔ ｒａｓ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｖ ｅ ｐ ｏ ｒ ｓ ｆｍａ ｎ ｔ ｓ ｒｃ ｉｅ ｐ ｌ ｍ ｒｂ ｓ ｄ ｃ ｍｐ ｓｔ ｓ ｉ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｏ ｏ ｉ ｓ ｒ ｓ ｎ ｅ ．Ｔｈ ｎ ｌ ｅ ｃ ｎ ａ ｔ ｒ ｈ ｒ ｐ ｒ ｉｓ ｏ ａ ｅ ｏ ｔ ｉｔｖ ｏ ｙ ｅ － ａ ｅ ｏ ｅ ｅ ｉ ｆ ｎ ｉ ｇ ｆ ｃｏ ｓｉ ｔ ｅｐ ｏ ｅ ｔｅ ｆ ｇｎ ｔ ｓ ｒ ｉｅ ｐ ｌ ｕ ｎ ｍ ｃ ｍ ｒｂ ｓ ｄ ｃ ｍｐ ｓｔ ｓ ａ ｅ ａ — ｏ ｉ ｒ ｎ ｅ ａｙ ｅ ．Ｔｈ ｒ ｐ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｇ ｅｏ ｔ ｉｔ ｅ ｐ ｌ ｅ － ａ ｅ ｏ ｌｚｄ ｅ ｐ ｅ ａ ａ ｉ ｎ ｈ ｐ ｌ ｔｏ ｆｍａ ｎ ｔ ｓ ｒｃ ｉ ｏ ｙ ｒｂ ｓ ｄ ｃ ｍｐ ｓｔ ｓ ａ ｅ ｓ ｍｍａ ｉｅ ． ｅ ｄ ｒ ｃ ｏ ｃ ｖ ｍ ｏ ｉ ｒ ｕ ｅ ｒｚ ｄ Ｔｈ ｉｅ — ｔ ｎ ｏ ｅ ｅ ｒ ｈ ｓｏ ａ ｎ ｔ ｓｒｃ ｉ ｅ ｐ ｌ ｅ － ａ ｅ ｏ ｏ ｉ ｓ ｉ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｉ ｈ ｎ ． ｉ ｆｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｎ ｍ ｇ ｅ ｏ ｔ ｉｔｖ ｏ ｙ ｒ ｂ ｓ ｄ ｃ ｍｐ ｓｔ ｉｃ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｅ ｄ ｏ ｍ ｅ ｓ Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ｍ ａ ｎ ｔ ｓ ｒｃ ｉ ｎ ｆ ｎ ｔ ｎ １ｃ ｍ ｐ ｓｔ ｓ ｐ ｌ ｅ － ａ ｅ ｇ ｅ ｏ ｔ ｉｔ ， ｕ ｃ ｉ ａ ｏ ｏ ｉ ， ｏ ｙ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ｅ ｍ
碳纤维增强聚合物基复合材料的研究进展
碳纤维增强聚合物基复合材料的研究进展随着科技的不断进步和人类对材料性能的不断追求，碳纤维增强聚合物基复合材料正在成为重要的研究领域。
这种材料的优越性能得到了广泛认可，它具有轻质、高强、高刚性、抗腐蚀、耐高温等优点，越来越多的领域都在积极研究和应用它。
在本文中，我们将探讨碳纤维增强聚合物基复合材料的研究进展。
1. 碳纤维增强聚合物基复合材料的性能和特点碳纤维增强聚合物基复合材料的最明显特点就是它的轻量化，其密度只有金属的1/4到1/5，但是强度却可以接近或者超过一些金属。
同时，它还具有超强的耐高温性能，能够在高温环境下稳定工作，这在军工、航空等领域具有重要的应用前景。
另外，与传统材料相比，碳纤维增强聚合物基复合材料还具有优异的防腐蚀性能和良好的抗疲劳性能等特点，可以应用在海洋、建筑等领域。
2. 碳纤维增强聚合物基复合材料的制备方法碳纤维增强聚合物基复合材料的制备方法多种多样，其中常用的有手工层叠法、自动层叠法、预浸法和纺丝法等。
手工层叠法是最基础的制备方法，需要手动将碳纤维和树脂搭配层叠，此方法有着简单明了、适用范围广等优点。
自动层叠法是在手工层叠法的基础上进行改进的方法。
它采用机器自动进行层叠，它的优点在于生产效率高，批量生产更为便利。
预浸法是将树脂和碳纤维一起预浸泡，然后在模具中形成复合材料，这种方法制备出来的复合材料质量优良，但价格较高。
纺丝法是将树脂和碳纤维混合，并通过纺织机器将其纺织成所需形状的复合材料，该方法适用于少量高性能需求的制品。
3. 碳纤维增强聚合物基复合材料的应用领域碳纤维增强聚合物基复合材料的应用领域非常广泛，下面我们简单介绍几个：（1）航空航天领域：碳纤维增强聚合物基复合材料本身就具有轻质高强的特点，其中70%以上的航空航天结构部件已经应用了该材料。
（2）汽车工业领域：随着汽车工业向环保、节能、安全的方向发展，碳纤维增强聚合物基复合材料在汽车制造领域也越来越受到重视。
（3）体育用品领域：在体育用品领域，碳纤维增强聚合物基复合材料也有广泛的应用，例如滑雪板、高尔夫球杆等。
纳米氮化硅改性聚合物基复合材料研究进展
３河 北 大 学化 学 与 环境 工 程学 院 ， 北保 定 ． 河
摘要 ： 综述 了纳米 氮化硅（ ａｏＳ ） ｎ ｎ ．ｉ 改性聚合物（ Ｎ 包括聚烯烃、 氧树 脂、 环 双马 来酰亚胺 、 聚醚醚酮 、 聚苯硫醚 、
聚 酯、 四氟 乙烯等 ） 聚 的研 究进展 ， 热学性能、 从 力学性能、 结晶性 能、 摩擦性 能和电性能等方 面对 ｎｎ ．ｉ ａｏＳ 改性 聚 Ｎ
ｎｎ ．ｉ ａ ｏＳ 表面被包覆 ， Ｎ 粒径 降低 、 面 自由能 降低 ， 表 可均匀
分散在 聚合 物基体 中 ， 形成 纳米复合材料 ， 而带来 良好 纳 从
米效应 ５ ａｏＳ３ 既是优 良的高温结构陶瓷材料 ＨＪ １ｏｎｎ —ｉ ］ Ｎ４ 又 ， 是新型 的功能材料 和优 良的光 电材料 。在冶 金 、 天 、 航 汽
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ａ ｏ Ｓ ３ ｙ ｒ ｓｎ ｎ —ｉ Ｎ４； ｏ ｙ ｅ ｍｏ ｉ ｃ ｔ ｎ ； ｅ ｅ ｒ ｈ ｐ ｏ ｒ ｓ ｐ ｌｍ ｒ； ｄｆ ａｉ ｉ ｏ ｒ ｓ ａ ｃ ｒ ｇ ｅ ｓ
聚合物树 脂是 三大合 成高分 子材料 中种类 最多 、 应用 最 广的材料 ， 其应用 已深入到经 济生活 的各个 领域 ， 然而其 强度低 、 耐热性 、 耐光性 和阻隔性较差 ２ 不能完 全满足现 １［ －
ｏ ｏｙ ｒ ｒ ｅ ｃｉｅ ．ｕ ｔｅ ｕ ｙｔｅ ｄｏ ｄｆ ａｉｎ ｆ ｏｙ ｒ ａ ｏ Ｓ３ ｏ ｏ ｉ ｓｗａ ｒｄｃｅ ． ｎｐ ｌｍｅ ｓ ｗｅｅｄ ｓｒｂ ｄＦ ｒ ｒ ｔｄ ｎ ｆ ｈ ｓ ｒ ｍｏ ｉｃ ｔ ｓｏ ｌｍｅ ／ｎ ｎ － ｉ ｃ ｍｐ ｓ ｅ ｓｐｅ ｉｔｄ ｉ ｏ Ｐ Ｎ４ ｔ
ｂ ｓ ｌｉ ｄ ｐ ｌｅｈ ｒｅｈ ｒｋ ｔｎ ｐ ｌｐ ｅ ｙｅ ｅｓ ｌ ｄ ，ｐ ｌ ｅｔｒ ｏ ｙｅｒ ｎ ｏ ｏ ｔ ｅ ｅ ｅｃ）Ｆ ｏ ｔ ｅｍａ ｒｐ ｒｉｓ ｉｍａｅｍｉｅ， ｏｙ ｔｅ ｔ ｅ ｅｏ ｅ， ｏｙ ｈ ｎ ｌｎ ｕ ｆ ｅ ｏｙ ｓｅ ，ｐ ｌｔｔａ ｕ ｒｅｈ ｎ ， ｔ ．ｒ ｍ ｈ ｒ ｌｐ ｏ ｅｔｅ ， ｉ
聚合物基复合材料导热模型及其研究进展 2006
显著的影响以外 ,填充粒子的几何外形的影响也是
不可忽视的 。综合考虑多种因素后 ,研究中他假设
填料粒子为椭圆形粒子 ,并且是随机分布的 ,推算出
的方程结果为 [ 5 ] :
λ c
=λ1
1 +V2 [ F (λ2 /λ1 - 1) ] 1 +V2 ( F - 1)
(4)
式中 , F的大小决定于粒子形状 、基体的热导率和粒
子形状和界面热阻的基础上对 M axwell方程进行了
改进 ,得到如下的方程 :
λ c
=λ1
1 1
+ AB V2 - BφV2
(12)
A
= KE
-
1, B
λ =λ2
2
/λ1 /λ1
+
1,φ
A
=
1
+
(1
- Vm Vm2
)
V2
式中 , KE 为爱因斯坦系数 ; B 是与各组分热导率有
关的常数 ;φ是与分散相粒子最大堆积体积百分数
(径向 )的热导率可用并联模型计算 。此模型是基 体相和连续相热导率的加权 ,所以尤其适用于单向
FRP /CM 2006. No. 3
性的连续纤维增强复合材料 。连续纤维增强复合材
料的横向热导率可用串连模型预测 。
212 纤维布增强复合材料模型 (1) J. M. Goyhénèche模型 J. M. Goyhénèche等 [ 14 ]人推导模型时认为材料
= V2λ2
+
(1
-
V2 )λ1
对于串连模型 :
(13)
λ h
= [V2
/λ2
+
( 1 - V2 )
聚合物基复合材料的制备与性能研究
聚合物基复合材料的制备与性能研究随着科学技术的不断发展，复合材料作为一种新型材料在各个领域被广泛应用。
其中，聚合物基复合材料具有重要的地位，因为它们具有轻质、高强度、耐腐蚀等优良性能。
聚合物基复合材料是由两种或两种以上的相互不溶的物质均匀分散在连续的基体中而形成的。
在聚合物基复合材料的制备过程中，选择合适的聚合物基体和增强物质，以及优化的制备工艺，是确保其性能优良的关键。
因此，对聚合物基复合材料的制备与性能进行深入研究具有重要的意义。
首先，聚合物基复合材料的制备过程中，选择合适的聚合物基体对材料的性能具有关键影响。
聚合物基体是聚合物基复合材料的主要组成部分，其性能直接影响着复合材料的综合性能。
在制备过程中，不同的聚合物基体具有不同的力学性能、化学性能和热性能等特点，因此需要根据复合材料的使用环境和要求来选择合适的聚合物基体。
例如，对于要求高强度的复合材料，可以选择聚酰胺树脂作为聚合物基体，而对于具有较高耐磨性的复合材料，可以选择聚四氟乙烯作为聚合物基体。
其次，增强物质的选择对聚合物基复合材料的性能同样至关重要。
增强物质是在聚合物基体中分散的物质，其作用是增强复合材料的力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能等。
在实际制备中，常用的增强物质包括玻璃纤维、碳纤维、硅胶纤维等。
不同的增强物质具有不同的力学性能和化学性能，因此需要根据复合材料的使用要求来选择合适的增强物质。
例如，对于要求高强度和轻质的复合材料，可以选择碳纤维作为增强物质，而对于要求耐高温的复合材料，可以选择硅胶纤维作为增强物质。
另外，制备工艺对聚合物基复合材料的性能同样具有重要影响。
制备工艺包括预处理、成型、固化等步骤，每一步都需要进行精确的控制，以确保复合材料的性能稳定。
在实际操作中，可以采用压热成型、注塑成型等工艺来制备聚合物基复合材料。
在压热成型过程中，需要控制好温度和压力，以确保聚合物基体和增强物质之间的充分交联，从而提高复合材料的力学性能。
聚合物复合材料的性能研究与应用
聚合物复合材料的性能研究与应用一、引言聚合物复合材料作为一种新型的材料，以其轻质、高强、高韧性和抗腐蚀等优越性能，得到了广泛的关注和应用。
在工程领域中，聚合物复合材料已经成为了许多重要工业设备和结构的主要材料，其性能研究和应用也引起了学术界和工业界的极大兴趣。
本文重点研究了聚合物复合材料的性能及其应用的研究进展，通过分析现有文献资料和案例实例，深入探讨了该材料的适用领域及未来的发展方向。
二、性能研究1.力学性能聚合物复合材料的力学性能是其成为优异材料的重要原因，因此力学性能是复合材料评估的最主要指标。
力学性能包括强度和刚度等方面的指标。
目前，许多学者通过微观-宏观理论、分子模拟等方法，研究了聚合物复合材料的力学性能。
研究表明，聚合物复合材料的强度和刚度与复合材料制备技术、纤维增强材料、基体树脂等因素有关。
2.导热性能在一些高技术领域的应用，如热管理和电力电子领域，往往需要对材料的导热性能进行极高的要求。
聚合物复合材料作为一种优异的导热材料，其导热性能对其实际应用具有重要的影响。
研究发现，导热性能的提升可以通过调控填充物的形态和分布、增强相的热传导性能、设计具有层次结构的复合材料等方法来实现。
3.耐久性能聚合物复合材料在实际应用过程中的耐久性能也是一个非常重要的指标。
在复合材料的制备和应用过程中，一些因素，如紫外线、湿度等的影响，可能会导致材料的劣化，影响其使用寿命和应用效果。
因此，研究聚合物复合材料的耐久性能，设计出更好的防护策略和工艺技术，是十分必要的。
三、应用研究1.航空航天领域航空航天领域是聚合物复合材料的主要应用领域之一。
目前，大量的复合材料已经被应用于飞机、卫星、导弹等飞行器的结构以及发动机、螺旋桨等部件中，以提高整体性能、减轻重量和提高耐用性。
2.汽车工业领域近年来，汽车行业面临着不断加强的环保和燃效要求，聚合物复合材料得到了广泛的应用。
聚合物复合材料不仅可以用于车身外壳、内饰和细节部件的制造，还可以用于制作发动机、传动系统和车轮等部件。
POSS／聚合物复合材料的研究进展
此 ，Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ ／ 聚合物 复合 材料 进 入 了材 料设 计 的 范 畴 ，这在 复合材料 的研究 上具 有深 远意 义 ，推 动
１ ４ ０ ￣ Ｃ下 通 过 熔 融 共 混 在 乙 烯 和 丙 烯 的 共 聚 物 （ Ｅ Ｐ ） 中分 别 嵌 入 八 甲基 Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ 和 八 异 丁 基
Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ 。研究表 明 ，大 部 分 Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ在 Ｅ Ｐ基体 中 以 纳米级 的微 晶形态 存在 ；材料 的玻璃 化转 变温度 （ ） 、模 量 都 增 大 ，如 Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ质 量 分 数 为 １ ０ ％ 时 ，复合 材料 的 比 Ｅ Ｐ提 高 ４ ． ５ ℃ 。Ｄ ． Ａ ．
物含 有 一 个 或 多 个 具 有 反 应 活性 的 官 能 团 ，使 Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ能用于 聚 合 、接 枝 、表 面 改 性 等 等 』 。由
收稿 日期 ：２ ０ １ ３一 叭 一２ １ 。 作生 ，主要从 事高 分 子 复 合材 料 的研 究 。 基 金项 目： 中物 院 基 金 资 助课 题 （ ２ ０ １ ２ Ｂ ０ ３ ０ ２ ０ ５ ０） 、 联 系人 ，Ｅ—ｍａ ｉ ｌ ：ｌ ｉ ｚ ｈ ｅ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ２ ０ ０ ６ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｎ。
Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ上有机 链段 的柔 性来 控 制 材 料 的机 械 性 能 和流变性 能 。物理共 混法 又分 为熔 融共 混法 和溶 液 共混法 。
设计 提供 了新 的思路 。近年 来 ，有 关 Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ ／ 聚合 物 复合材料 的研 究越 来越活 跃 ，尤 其是 一些 常用
聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
芳纶/杜邦聚酰胺 芳纶/泡沫芯板 碳纤维/杜邦聚酰胺 碳纤维/环氧树脂 碳纤维/芳纶/环氧树脂 玻璃纤维增强塑料 第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
GLARE蒙皮用于A380飞机的上机身蒙皮 第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展 复合材料的意义 现代高科技的发展更是离不开复合材料。例如：火箭壳体材料对射程的影响: 1.1 前言：
第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
碳/碳复合材料 以碳纤维或碳化硅纤维(或织物)为增强体，以碳为基体的复合材料的总称。碳基复合材料有两种制备方法： 一是浸渍法，即用增强体浸渍熔融的石油或沥青，再经碳化和石墨处理，它的基体是石墨碳，呈层状条带结构，性能是各向异性的。还有用增强体浸渍糠醇(呋喃甲醇)或酚醛等热固性树脂，只经碳化处理，它的基体是玻璃碳，即无定型碳结构，性能是各向同性的； 另一是CVD法，即把烃类化合物的热解碳沉积在增强体上来进行复合，这种方法的碳基体是类似玻璃碳的热解碳。碳/碳复合材料不耐氧化，所以有时需要加抗氧化涂层。
1.1 前言：
第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展 三、复合材料的发展历史和意义 1、复合材料的发展历史 6000年前人类就已经会用稻草加粘土作为建筑复合材料。水泥复合材料已广泛地应用于高楼大厦和河堤大坝等的建筑，发挥着极为重要的作用； 20世纪40年代，美国用碎布酚醛树脂制备枪托、代替木材，发展成为玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）这种广泛应用的比较现代化复合材料。 1.1 前言：
第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
高介电常数聚合物基复合材料研究进展
高介电常数聚合物基复合材料研究进展尚继武;张以河;吕凤柱【摘要】本文概述了目前高介电聚合物基复合材料的主要问题,论述了铁电陶瓷、导电颗粒(金属粒子、石墨、碳纳米管)改性高介电复合材料的国内外研究进展；重点介绍了酞菁铜、聚苯胺改性全有机高介电复合材料,探讨了存在的主要问题,并指出提高介电常数、储能密度,减小介电损耗,降低制备成本是未来发展的方向.%The main problems in high-dielectric-constant polymer composites are reviewed. The composites of polymers with ceramics, conductive particles (metal particles, graphite and carbon nano-tubes) are summarized. The review also narrates copper phthalocyanine and polyaniline modified all--organic high-K composites. Meanwhile, problems facing the traditional high-K polymer composites are discussed. At last, the prospects of the possible developments in the future are proposed, that is to enhance the dielectric constant, energy density, and to decrease the dielectric loss and production cost.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】7页(P87-92,98)【关键词】高介电常数;聚合物基复合材料;储能电容器;介电损耗【作者】尚继武;张以河;吕凤柱【作者单位】中国地质大学(北京)材料科学与工程学院矿物岩石材料开发应用国家专业实验室,北京100083;中国地质大学(北京)材料科学与工程学院矿物岩石材料开发应用国家专业实验室,北京100083;中国地质大学(北京)材料科学与工程学院矿物岩石材料开发应用国家专业实验室,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TB34;O631从第一块集成电路发明至今，以硅基集成电路为核心的微电子技术取得了飞速发展，其集成度以每年25%～30%的速率增长。
功能材料的研究与进展报告
功能材料的研究与进展报告功能材料的研究与进展报告题目：功能材料的研究进展课程名称：先进功能材料学院：材料与冶金学院专业：材料物理班级：xxx学号：xxxx学生姓名：xxxx指导老师：xxx随着经济的迅速发展，人们对材料的需求日益增加。
为了满足这些现代技术对材料的需求，世界各国都非常重视功能材料的研究和开发。
功能材料作为现代技术的标志，引起了各国的关注，已经成为材料科学中的一个分支学科，并在不同程度上推动或加速了各种现代技术的进一步发展。
本篇综述简单介绍了功能材料的基本性能、特点和分类及其发展现状和发展趋势。
一、功能材料的基本性能功能材料是以物理性能为主的工程材料的统称, 即指在电、磁、声、光、热等方面具有特殊性质,或在其作用下表现出特殊功能的材料。
功能材料按其显示功能的过程可分为一次功能和二次功能。
一次功能是当向材料输入的能量和从材料输出的能量属于同种形式时, 材料起能量传送部件作用, 又称载体材料, 主要有: (1) 力学功能如惯性、粘性、流动性、润滑性、成型性、超塑性、高弹性、恒弹性、振动性和防震性; (2) 声功能如吸音性、隔音性; (3) 热功能如隔热性、传热性、吸热性和蓄热性; (4) 电功能如导电性、超导性、绝缘性和电阻; (5) 磁功能如软磁性、硬磁性、半硬磁性; (6) 光功能如透光性、遮光性、反射光性、折射光性、吸收光性、偏振性、聚光性、分光性; (7) 化学功能如催化作用、吸附作用、生物化学反应、酶反应、气体吸收; (8) 其它功能如电磁波特性( 常与隐身相联系) 、放射性。
二次功能是当向材料输入的能量和输出的能量属于不同形式时, 材料起能量转换部件作用, 又称高次功能, 主要有: (1) 光能与其它形式能量的转换, 如光化反应、光致抗蚀、光合成反应、光分解反应、化学发光、感光反应、光致伸缩、光生伏特效应、光导电效应; (2)电能与其它形式能量的转换, 如电磁效应、电阻发热效应、热电效应、光电效应, 场致发光效应、电光效应和电化学效应; (3) 磁能与其它形式能量的转换, 如热磁效应, 磁冷冻效应、光磁效应和磁性转变; (4) 机械能与其它形式能量的转换, 如压电效应、磁致伸缩、电致伸缩、光压效应、声光效应、光弹性效应、机械化学效应、形状记忆效应和热弹性效应。
聚合物基电磁屏蔽复合材料研究进展
聚合物基电磁屏蔽复合材料研究进展摘要：介绍了电磁屏蔽橡胶的屏蔽原理。
综述了金属填充橡胶、碳材料填充橡胶、金属/非金属复合填料填充橡胶、本征导电聚合物填充橡胶、碳材料/四氧化三铁复合填料填充橡胶、新型纳米导电填料填充橡胶六类电磁屏蔽复合材料的研究进展以及优缺点。
关键词：电磁屏蔽；橡胶；复合材料；填料引言随着电子设备和无线通讯的高速发展，电磁干扰以及电磁污染成为了影响电器元件正常工作和危害人类健康的一个不可忽视的问题。
为减少电磁干扰及电磁污染，电磁屏蔽材料得到快速发展，其中以金属及其合金屏蔽效果较好。
但金属材料成本高、质量重、柔韧性差、加工性能差、不耐腐蚀，使其应用受到了很多限制。
质轻、柔韧性好、加工性能好的电磁屏蔽橡胶复合材料受到了科研工作者们越来越多的关注。
电磁屏蔽橡胶的制备方法是向橡胶填充导电或导磁填料。
1.金属填充橡胶金属导电性能优异，常用来制备电磁屏蔽橡胶。
主要的金属填料有铜、银、镍等。
对比了不同金属填料对电磁屏蔽硅橡胶导电性能的影响。
研究表明，填充银粉制备的导电橡胶体积电阻率比填充镍粉的低2～3个数量级，并且随着金属填料用量增大，复合材料体积电阻率下降。
但实际应用中，单一金属填充橡胶制备的电磁屏蔽复合材料，会因自身易氧化、成本高等缺点不满足工作需求。
故常在一种金属表面镀上其它金属制得复合金属填料，这样的填料结合了两种金属优点，可制备应用范围更广的电磁屏蔽橡胶。
常用的复合金属填料有镀银镍粉、镀镍铜粉、镀银铝粉。
镀银镍粉兼具银优异的导电性和镍吸收电磁波的能力。
制备了镀银镍粉/硅橡胶复合材料，并发现其逾渗阈值为0.222%，当填料体积分数为0.44%时，复合材料在30～1200MHz频段内有着优异的电磁屏蔽性能。
铜导电性优良，但易被氧化。
镍抗氧化能力较好，铜粉表面镀镍，提高铜抗氧化性的同时能保持其良好的导电性。
制备了力学性能良好的镀镍铜粉/硅橡胶复合材料，发现在30MHz～18GHz频率范围内，复合材料的电磁屏蔽效能均为80dB。
聚合物基复合材料的界面研究进展
深圳大学研究生课程论文题目聚合物基复合材料的界面研究进展成绩_______________________________ 专业材料工程______________ 课程名称.代码________年级_________________________姓名—学号______时间_______ 年_____ 月任课教师聚合物基复合材料的界面研究进展【摘要】界面的好坏是直接阻碍复合材料性能的关键因素之一。
当复合材料受到外力作历时，除增强材料和基体受力外界面亦起着极为重要的作用。
本文要紧综述无机刚性粒子增强复合材料、无机纳米粒子增强复合材料、纤维增强复合材料、原位复合材料的界面特性及其改性方式，并简要介绍了各类复合材料的增强机理，界面相容性。
【关键词】聚合物；复合材料；综述;增强界面是复合材料极为重要的微观结构，它作为增强体与基体连接的"桥梁"，对复合材料的物理机械性能有相当重要的阻碍。
复合材料一样是由增强相、基体相和它们的中间相（界面相）组成，它们各自都有其独持的结构、性能与作用増强相要紧起承载作用基体相要紧起连接增强相和传载作用，界面是增强相和基体相连接的桥梁, 同时是应力的传递者⑴。
目前对增强相和基体相的研究已取得了许多功效，但对作为复合材料三大微观结构之一的界面问题的硏究却不够深切,其缘故是测试界面的精细方式运用起来较困难，描述的理论尚不完整,尤其从力学的角度研究界面的性质、作用及其对复合材料力学性能的阻碍和破坏机理等方面的工作正在开展。
界面的性质直接阻碍着复合材料的各项力学性能【2】，尤其是层间剪切、断裂、抗冲击等性能，因此随着复合材料科学和应用的逬展,复合材料界面及其力学行为将愈来愈受到重视。
复合材料的强度、刚性及韧性是代表其物理机械性能的重要扌旨标,对复合材料进行界面改性使两相界面具有适合的粘附力，形成一个彼此作用匹配且能顺^传递应力的中间模臺层，以提高聚合物基复合材料的力学性能一直是高分子材料科学的重要研究领域⑶。
MXene-聚合物电磁屏蔽纳米复合材料制备及其性能研究
MXene-聚合物电磁屏蔽纳米复合材料制备及其性能研究摘要：本篇文章通过MXene/聚合物电磁屏蔽纳米复合材料的制备及其性能研究，探讨了该复合材料的结构与性能的关系，并阐述其在电磁屏蔽领域的应用前景。
在制备方面，采用了化学还原法制备MXene，再将其与聚合物进行混合，并通过离子凝胶法将其形成纳米复合材料。
对该复合材料的性能测试结果表明，这种复合材料具有良好的电磁屏蔽效果。
其中，材料的电磁波吸收性能与其形貌相关，而MXene的含量、堆积状态和形貌对复合材料的电磁波吸收性能有显著影响。
此外，研究还发现，复合材料的导电性也是影响其电磁屏蔽性能的重要因素。
最后，本文还简要介绍了该复合材料在电磁屏蔽领域的应用前景，包括在电子设备、通信设备等领域中的应用。
关键词：MXene；聚合物；电磁屏蔽；纳米复合材料；电磁波吸收一、引言近年来，随着现代科技的不断发展，电磁波污染已成为一个越来越严重的问题。
电子设备、通信设备等电磁辐射源的不断增加，使得频繁的电磁辐射给人们的生活带来了诸多负面影响。
为了解决这个问题，需要寻找一种有效的电磁屏蔽材料。
目前，已有多种电磁屏蔽材料被开发出来。
其中，纳米材料作为一类重要的电磁屏蔽材料，因其特殊的纳米结构和独特的性能，已被广泛研究和应用。
而近年来，一种名为MXene的新型纳米材料引起了科学家们的广泛关注。
MXene是由二维前驱体的多层晶格形成的可剥离的金属碳化物，具有优异的导电性和电磁波吸收性能。
因此，将MXene与其他材料复合制备出一种新型的电磁屏蔽材料被认为是一种有潜力的研究方向。
本篇文章主要研究MXene/聚合物电磁屏蔽纳米复合材料的制备及其性能研究。
在制备方面，采用了化学还原法制备MXene，再将其与聚合物进行混合，并通过离子凝胶法将其形成纳米复合材料。
在性能研究方面，主要研究了复合材料的电磁波吸收性能、导电性能。
最后，介绍了该复合材料在电磁屏蔽领域的应用前景。
二、实验方法2.1 柿子2.2 柿子2.3 柿子三、结果与分析3.1 复合材料的形貌分析3.2 复合材料的电磁波吸收性能分析3.3 复合材料的导电性能分析四、应用前景当前，MXene/聚合物电磁屏蔽纳米复合材料在电磁屏蔽领域的应用前景广阔。
氮化硅纤维增强聚合物基复合材料及其研究进展
氮化硅纤维增强聚合物基复合材料及其研究进展1. 氮化硅纤维增强聚合物复合材料的制备方法常见的氮化硅纤维增强聚合物复合材料制备方法有热压法、溶胶凝胶法、浸渍法、挤出成型法等。
热压法是较为常见的制备方法，具有操作简便、生产效率高等优点。
制备方法主要分为以下步骤：（1）氮化硅纤维的预处理：将氮化硅纤维进行表面处理，去除表面杂质和油污，提高纤维表面活性。
（2）树脂浸渍：将树脂涂覆在氮化硅纤维表面，通过浸渍让树脂渗透到纤维内部。
（3）热压成型：将经过浸渍的氮化硅纤维在定制模具的条件下进行热压成型，使树脂固化和纤维之间形成紧密的结合。
2. 氮化硅纤维增强聚合物复合材料的性质氮化硅纤维增强聚合物复合材料具有高温稳定性、高强度、高刚度、低密度等优点。
具体来说，氮化硅纤维增强聚合物复合材料的性质如下：（1）高温稳定性：氮化硅纤维增强聚合物复合材料在高温环境下仍能保持较高的强度和刚度，因此在航空、航天等高端领域具有广泛的应用。
（2）高强度：氮化硅纤维增强聚合物复合材料的强度可以达到2000MPa以上。
（3）高刚度：氮化硅纤维增强聚合物复合材料的弹性模量可以达到300GPa以上。
（4）低密度：氮化硅纤维增强聚合物复合材料的密度相对较低，能有效降低结构重量，提高整体性能。
3. 氮化硅纤维增强聚合物复合材料的研究进展目前，氮化硅纤维增强聚合物复合材料在航空、航天、汽车等领域均有广泛应用。
随着科技的不断进步与创新，氮化硅纤维增强聚合物复合材料的研究也得到了广泛关注。
（1）改性研究：为了提高氮化硅纤维增强聚合物复合材料的性能，科研人员也在努力进行改性研究。
改变聚合物种类、改变纤维的组成等手段。
（2）生产工艺改进：生产工艺方面也在不断改进，例如采用溶胶凝胶法、挤出成型法等新型的制备方法。
（3）仿生材料的应用：仿生材料是一种新兴的材料研究领域，氮化硅纤维增强聚合物复合材料也逐渐应用在仿生材料的研究中。
氮化硅纤维增强聚合物复合材料具有广泛的应用前景，随着相关技术的不断发展，其性能将会更加出色，应用范围也会不断扩大。
磁性聚合物微球的制备及其应用研究进展
2017年第36卷第8期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·2971·化 工 进展磁性聚合物微球的制备及其应用研究进展王晔晨，全微雷，张金敏，沈俊海，李良超（浙江师范大学化学系，先进催化材料教育部重点实验室，浙江 金华 321004）摘要：磁性聚合物微球是由磁性粒子和聚合物复合而成。
本文在概述磁性聚合物微球的结构类型基础上，选择性地介绍了单体聚合法、原位生成法、组合法等制备方法的特点及其优缺点；综述了其在生物医药、工业催化、电磁波吸收与屏蔽领域的最新研究及应用进展；总结了该类复合材料在生物医药研究领域中存在的问题，并对其未来发展方向作出了展望。
即研究开发先进的制备方法，通过对磁性粒子的表面改性和聚合物表面基团的设计，提高其生物相容性及其与病患细胞作用的专一性；研究药物与载体之间的界面作用及其机制，实现高磁靶向性、高药物利用率和药物在靶区的可控缓释性；研究药物载体在输送过程中的变化、人体环境对其药物输送的影响以及与病患细胞的作用机制。
关键词：聚合物；微球；磁性；复合物；合成方法中图分类号：O614 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）08–2971–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2016-2197Progress in preparation and application of magnetic polymermicrospheresWANG Yechen ，QUAN Weilei ，ZHANG Jinmin ，SHEN Junhai ，LI Liangchao（Key Laboratory of the Ministry of Education for Advanced Catalysis Materials ，Department of Chemistry ，ZhejiangNormal University ，Jinhua 321004，Zhejiang ，China ）Abstract ：Magnetic polymer microspheres are composed of magnetic particles and polymer. They have received considerable attentions due to their particular structure and superior properties ，and have obtained extensive applications in the medicine carrier ，biological engineering ，industrial catalysis and many other fields. In this paper ，the structure types and preparation methods of magnetic polymer microspheres are summarized ，of which the advantages and disadvantages are also discussed. And their applications ，such as biological medicine ，industrial catalysis as well as electromagnetic wave absorption and shielding ，and the latest progresses in recent years have been reviewed. Furthermore ，the current problems and future development prospects of the magnetic polymer microspheres in biomedical research have been also summarized and outlooked ，including ：① developing advanced preparation methods ；② improving its biocompatibility and specificity to the patient cells through the surface modification of magnetic particles and design of polymer groups ；③ achieving high magnetic targeting property ，high drug utilization and controllable slow-releasing potential of drugs in the target area by studying on interface interaction and mechanism between drug and carrier ；④ studying the change of drug carrier in the process of conveying and the influence of human environment on the drug delivery as well as the action mechanism of the patient cells.Key words ：polymer ；microspheres ；magnetism ；composite ；synthesis methods第一作者：王晔晨（1996—），女，本科生。
聚合物基复合材料的结构与性能研究
聚合物基复合材料的结构与性能研究近年来，聚合物基复合材料因其优良的力学性能、尺寸稳定性和化学稳定性，在各个领域得到了广泛应用。
复合材料的性能受其结构和成分的影响，因此研究复合材料的结构与性能关系对其应用具有重要意义。
一、聚合物基复合材料的结构及其影响因素聚合物基复合材料是将一种聚合物作为基体，通过加入填料、增强剂、改性剂等制得的一种新型复合材料。
其结构由基体聚合物和强化相、填充相等多种组成部分构成，其结构多样性决定了其性能的多样性。
1. 基体聚合物作为聚合物基复合材料的主要组分，基体聚合物的选择直接决定了复合材料的性能。
常用的基体聚合物有聚酰亚胺、聚丙烯、聚酰胺、聚酯等。
2. 填充相填充相是指在基体聚合物中加入的填料或固化剂，其作用是增加复合材料的硬度、强度和耐磨性。
填充相的种类包括炭黑、氧化铝、碳纤维等。
3. 强化相强化相是指在基体聚合物中加入的增强剂，其作用是增强复合材料的强度和刚度。
强化相的种类包括玻璃纤维、碳纤维等。
二、聚合物基复合材料的性能1. 机械性能聚合物基复合材料具有优异的强度和模量，广泛应用于各种领域。
复合材料的力学性能包括拉伸强度、伸长率、弯曲强度、压缩强度等。
2. 热学性能聚合物基复合材料的热学性能受复合材料的结构和成分等因素影响，主要包括热膨胀系数、热导率等。
其中热膨胀系数是热学性能的关键参数之一，它直接影响复合材料在热膨胀、热收缩方面的性能。
3. 电学性能聚合物基复合材料的电学性能是其应用于电子器件和电力设备等领域的关键因素之一。
常用的评价指标有介电常数、电阻率等。
三、结构与性能的关系聚合物基复合材料的结构与性能之间存在密切的关系。
在复合材料的制备过程中，填料和增强剂的种类、性质、组分以及加入量等都会影响复合材料的结构和性能。
为了探究聚合物基复合材料的结构与性能之间的关系，目前采用的方法主要包括分子模拟、力学测试、表面接触角测量法、分析表面形貌和结构等手段。
结构的改变可以通过增加填料的量，改变填料种类以及改变填料的粒径等方法来实现。
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到 93. 6GPa和 195M Pa [7 ] 。针对 Terfenol2D 生产加 材料还不可能在磁性 、导电性 、机械性能 、防腐蚀性
工困难 的缺 点 , L. Ruiz de Angulo 等 [ 8 ] 先 将 Tb0. 27 Dy0. 73 Fe1. 93在氮气氛围下粉碎筛选 ,然后与环氧树
料领域中的大量应用 ,对此是近期国外研究的重要 致收缩现象 (即 z轴刚度系数 k33的出现 ) , Terfenol2
方向之一 。其中 , Fe36 Co62 Ge2 合金已证明是一个合 适的替代品 。 Fe36 Co62 Ge2 磁性复合材料在预压条 件下能达到 200ppm 磁致伸缩量 。若它做成薄片状
随着科技的高速发展与各学科间的交叉渗透 , 单一性能的材料已很难满足各种高要求的综合指 标 ,功能复合材料的研究已成为材料科学与工程领 域的研究热点 。聚合物基功能复合材料作为新材料 的一种 ,是把各种功能介质与高分子材料等组合起 来的一种多相材料 ,设计自由度大 ,不仅可以通过介 质选择调整材料的功能性 ,还可以改变各功能介质 的含量比例以满足所需的性能要求 ,同时还具有轻 质高强等综合性能 ,因而近年来发展迅猛 。具有磁 性的聚合物基复合材料可望在高尖端科技领域 ,如 航空航天 、微电子 、空间技术等部门有重要的应用而 开始受到研究者的重视 。本文对聚合物基磁性复合 材料的磁性添加颗粒 ,成型方法以及最终的性能和 相关理论进行了综述 。
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2006年第 6期
玻 璃 钢 /复 合 材 料
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格昂贵得多 ,因此研究者开始寻找它的替代品 ; ③ 脂混合并在 5 t压力和 100℃的条件下固化 1h。相
D 质量含量达到 9715%时 , k33达到最大值 0. 33 ± 0102;其次 ,在磁场作用下复合材料的特征频率反 常 。通过这种方法可检验聚合物基磁性复合材料的
粉末 ,则可进一步提高磁致伸缩 λ,但却会明显降低 特征频率的反常是共性还是特殊基体才有的特性 。
Fe36 Co62 Ge2 力学性能 ,压缩强度约下降到 40M Pa, 而 Terfenol2D 则 大于 100M Pa, 因 而限 制了 实际 应
fenol2D 磁性复合材料的 λ相当 。聚合物基磁性复 合材料表现出与传统的无机磁致伸缩材料 TbxD y1 - x Fe2 - y明显的不同 : ①定磁场下一段时间内聚合物基 磁性复合材料的磁致伸缩量 λ达到最大值 (饱和 值 ) ; ②磁场下复合材料的磁致伸缩量 λ达到饱和 值后 ,关掉磁场 ,磁致伸缩并不是在短时间内消失 , 而是在几个小时内逐渐降低到 0,有明显的滞后效 应 。由此可初步推断 ,炭黑聚丙烯复合材料中所出 现的磁致伸缩性能可能是由于其中的活化炭黑微粒 子引起的 ,而活化炭黑和碳纳米管产生磁致伸缩性 能机理则还在进一步的探讨分析中 。 212 磁性弹性体的研究
作为聚合物基磁性复合材料的一种 ,磁性弹性 体有两种方式获得磁性功能 : ①化学合成的方式原 位接入磁性或可磁化功能颗粒 ; ②采用机械共混的 方式添加磁性或可磁化材料 。对于后者 ,研究者在 弹性体交联过程中包埋金属粉末材料 ,成型方法也 与一般的聚合物基磁性复合材料的不同 。金属颗粒 加入弹性体基体并成型时 ,由于外部磁场作用 ,复合 材料在具有磁性的同时力学性能表现出各向异性 。 磁场作用下金属颗粒排列破坏了弹性体交联后的各
M itsum ata等 [ 12 ] 研 究 了 磁 性 弹 性 体 的 压 缩 性 能 ,将铁氧体颗粒与聚乙烯醇共混 ,为了使可磁化粒 子的磁性距达到饱和 ,实验过程中磁场强度为 10 kO e。实验发现磁性弹性体的轴向模量较未磁化 的弹性体有少许提高 ,磁化方向对磁性复合材料的 压缩模量影响不大 。 Farshad等 [ 13 ]在最新的研究中 发现 ,铁粉填充硅胶复合材料试样较硅胶在模量和 强度上有显著的提高 。应变为 30%时 ,模压成型的 硅胶名 义应 力为 13. 8kPa, 而 铁 粉 填 充 的 硅 胶 为 7512kPa。磁性硅胶在 0. 32T和 0. 44T磁场条件下 压缩时 ,压缩应力分别达到了 114kPa和 148kPa,比 无磁场条件下分别提高 52%和 97% ; 同时应变为 30%时 ,纯硅胶压缩切线模量为 60kPa,而铁粉填充 硅胶为 427kPa,磁场为 0. 23T和 0. 44T时 ,压缩切 线模量分别为 616kPa 和 861kPa,比无磁场下提高 了 44%和 100%。这个发现为柔软的磁性弹性体的 应用提供了更多的契机 。可变刚度材料 、大应变的 激励器及电磁感应的阻尼元器件等均可采用这种聚 合物基磁性复合材料 。 213 聚合物基磁性复合材料的理论研究
Nd2 Fe14B 和 CoSm 合金
以 FeTbDy为基体的合金
薄膜用的 CoFe /Cu 或 Fe /Cr
Gd5 ( Si2 Ge2 )
铁磁体纳米粒 子 FePt或 FeCo
性 能
高渗透性
高矫磁性
高磁致伸缩性
高磁电阻性
高磁致热性
高密度
对于磁性复合材料的磁滞现象 ,一般认为是由 于复合材料中的微结构和磁性自由能结构造成的 。 这种解释大都用于较明显的磁滞现象 ,并不一定适 合聚合物基磁性复合材料 。处理后的炭黑和碳纳米 管与聚丙烯物理共混 ,注射成型的试样在磁场条件 下显示了与常用磁性材料 Terfenol2D 不同的效果 。 磁场作用下碳黑聚丙烯复合材料在平行磁场和垂直 磁场两个方向都出现了明显的磁致伸缩应变 。平行 于磁场 强度 方向 的最 大应 变达 到 6. 0 ×10 - 5 ( 60 ppm ) ,而垂直于磁场方向的最大应变约为 310 × 10 - 5 (30 ppm ) ,前者约为后者的 2 倍 。 H 为 3. 9 × 105 kA /m ,并作用 20m in时 ,平行方向的 λ最大达到 1115 ×10 - 4 ( 115ppm ) 左右 [ 9 ] 。碳纳米管聚丙烯复 合材料也具有类似的磁性特征 。定磁场强度下 λ随 时间的延长而线性增加 ;定时间条件下 λ随磁场强 度增加而增加 。磁场作用过程中无论 H 增大还是 减小 ,无论碳黑或碳纳米管聚丙烯复合材料的 λ都 随时间的延长而处于持续增大的状态 。这表明复合 材料的 λ不仅与 H大小有关 ,还与磁场作用时间有 关 。尤其是碳纳米管聚丙烯复合材料在磁场强度为 800kA /m 时 ,λ达到了 1163ppm ,这几乎与目前 Ter2
FRP /CM 20061No16
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聚合物基磁性功能复合材料研究进展
2006年 11月
1 聚合物基磁性复合材料
磁性复合材料一般由粉末磁性材料填充形成 , 体积含量为 2 ～98% ,而基体可以为金属 、玻璃 、聚 合物等 。磁性复合材料可将磁能转化为机械能 ,也 可将机械能转化为磁能 (见图 1[ 1 ] ) ,因此可用做激 励器和传感器的变频元件 。
早在 1983 年 , C lack 和 B elson[ 2 ] 就开始对几种 聚合物基磁性复合材料进行了研究 。其中 ,体积含 量为 50%的 TbFe2 2EPON 2815环氧树脂基复合材料 在室温下表现出 1777ppm 磁致伸缩 。不同于相应 的压电或铁电复合材料 ,此种聚合物基磁性复合材 料由于产生磁性的机理特殊 ,易于非接触性传感器 的应用 。聚合物基磁性复合材料可代替大型的磁性 材料获得高频性能 。由于纤维复合材料低密度的磁 性尖头通过非接触性传感器探测到压力引起的分 层 ,它也可用于健康程度监控 。近些年 ,机械性能与 非接触性传感能力的结合促使科研工作者对聚合物
收稿日期 : 2005212229 作者简介 : 袁华 (19652) , 女 , 博士 。
FRP /CM 20061No16
基磁性复合材料进行了大量的研究 ,以用于制造低 成本的可扭转传感器 。磁性复合材料可用于分散相 智能结构 ,该种结构具有多维协同定位激励和传感 潜力 [ 3 ] 。
图 1 磁性复合材料能量转换示意 Fig. 1 Schematic rep resentation of M agnetostrictive behaviour
聚合物基磁性复合材料的磁性添加物通常为 Terfenol2D。这种物质的化学分子式通常为 TbxDy1 - x Fe1 - y [ 4 ] ,或者是与聚合物结合的 TbxDy1 - x Fe1 - y [ 5, 6 ] 。 Te rfeno l2D 磁性复合材料常被认为是一种大尺寸的磁 性颗粒复合材料或 GMPCs。复合材料中 Terfenol2D 的利用明显扩大了大尺寸磁性复合材料的应用范围 和潜在市场 。最近在国外 ,聚合物基大尺寸磁性复合 材料已成功用于水下声波装置的变频器。然而 , Ter2 feno l2D 作为分散相的磁性复合材料也存在着不少问 题 : ①就相对大型磁性材料而言 ,聚合物基磁性复合 材料的能量密度、输出功和应变都比较小 ; ②添加 Terfenol2D较一般的磁性材料在性能上有优势 ,但价
Te rfeno 磁性复合材料生产加工困难 。
比传统的浇铸成型方法 ,这种模压成型的方法简单
2 国内外研究进展
且较好地控制试样的密度 ,甚至获得的磁力因素也
211 Terfenol2D 替代品的研究
更加出色 。复合材料磁力因素的测量过程中发现 ,
Terfenol2D 高昂的价格限制了其在磁性复合材 首先须有一个初始磁场强度才能使复合材料产生磁
近期 ,纳米晶体磁性填充材料的利用更是为先进的 磁性设备 (能量转换装置 、大型或微型发电机和传
用 。 S. M. Na等利用 WC粉末改善了 Fe2Co磁性复 感元器件等 )的发展创造了机会 。综合性能是评估