复合材料1-概论
复合材料概论全套课件312P
复合材料概论全套课件312P一、教学内容本节课我们将学习《复合材料概论》一书的第1章“复合材料概述”和第2章“复合材料的组成与结构”。
详细内容包括复合材料的基本概念、分类、性能特点，以及复合材料的基体、增强体、界面等基本组成部分和作用。
二、教学目标1. 了解复合材料的基本概念、分类及性能特点。
2. 掌握复合材料的组成、结构和制备方法。
3. 能够运用所学知识分析复合材料的性能与应用。
三、教学难点与重点教学难点：复合材料的组成、结构和性能关系。
教学重点：复合材料的基本概念、分类、性能特点及其应用。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
五、教学过程1. 导入：通过展示复合材料在日常生活中的应用实例，激发学生的学习兴趣，引入本节课的主题。
2. 知识讲解：（1）复合材料的基本概念、分类及性能特点；（2）复合材料的组成、结构和制备方法。
3. 例题讲解：分析一个具体复合材料的性能，引导学生运用所学知识解决问题。
4. 随堂练习：设计若干有关复合材料的选择题、填空题和简答题，巩固所学知识。
5. 小组讨论：分组讨论复合材料在实际应用中的优势与局限性，培养学生的团队协作能力。
六、板书设计1. 复合材料基本概念2. 复合材料分类3. 复合材料性能特点4. 复合材料组成与结构5. 复合材料制备方法七、作业设计1. 作业题目：（1）简述复合材料的基本概念及其分类。
（2）解释复合材料的性能特点及其应用。
（3）分析复合材料组成、结构与性能之间的关系。
2. 答案：（2）复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损、导电性等特点，广泛应用于航空航天、汽车、建筑、电子等领域。
（3）复合材料的性能取决于基体、增强体和界面的性质。
基体负责传递应力，增强体负责提供强度和刚度，界面则是连接基体和增强体的桥梁。
八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：鼓励学生查阅相关资料，了解复合材料在新能源、生物医学等领域的应用，拓宽知识视野。
重点和难点解析1. 教学内容的难点与重点；2. 教学过程中的例题讲解；3. 作业设计中的题目和答案；4. 课后反思及拓展延伸。
【复合材料概论】复习重点应试宝典
【复合材料概论】复习重点应试宝典第⼀章总论1、名词：复合材料基体增强体结构复合材料功能复合材料复合材料(Composite materials)，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的⽅法，在宏观上组成具有新性能的材料。
包围增强相并且相对较软和韧的贯连材料，称为基体相。
细丝(连续的或短切的)、薄⽚或颗粒状，具有较⾼的强度、模量、硬度和脆性，在复合材料承受外加载荷时是主要承载相，称为增强相或增强体。
它们在复合材料中呈分散形式，被基体相隔离包围，因此也称作分散相。
结构复合材料：⽤于制造受⼒构件的复合材料。
功能复合材料：具有各种特殊性能（如阻尼，导电，导磁，换能，摩擦，屏蔽等）的复合材料。
2、在材料发展过程中，作为⼀名材料⼯作者的主要任务是什么？（1）发现新的物质，测试其结构和性能；（2）由已知的物质，通过新的制备⼯艺，改变其显微结构，改善材料的性能；（3）由已知的物质进⾏复合，制备出具有优良性能的复合材料。
3、简述现代复合材料发展的四个阶段。
第⼀代：1940-1960 玻璃纤维增强塑料第⼆代：1960-1980 先进复合材料的发展时期第三代：1980-2000 纤维增强⾦属基复合材料第四代：2000年⾄今多功能复合材料（功能梯度复合材料、智能复合材料）4、简述复合材料的命名和分类⽅法。
增强材料+（/）基体+复合材料按增强材料形态分：连续纤维复合材料，短纤维复合材料，粒状填料复合材料，编织复合材料；按增强纤维种类分类：玻璃纤维复合材料，碳纤维复合材料，有机纤维复合材料，⾦属纤维复合材料，陶瓷纤维复合材料，混杂复合材料（复合材料的“复合材料”）；按基体材料分类：聚合物基复合材料，⾦属基复合材料，⽆机⾮⾦属基复合材料；按材料作⽤分类：结构复合材料，功能复合材料。
5、简述复合材料的共同性能特点。
(1)、综合发挥各组成材料的优点，⼀种材料具有多种性能；(2)、复合材料性能的可设计性；(3)、制成任意形状产品，避免多次加⼯⼯序。
复合材料概论
复合材料概论第一章总论1.复合材料的定义答：用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的不同性能、不同形态的组分（或称组元）材料通过人工复合组合而成的多相、三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。
它既保持了原组分的主要特点，又显示了原组分材料所没有的新性能。
2.复合材料的发展进程(四代的发展)答：第一代复合材料（玻璃纤维增强塑料）第二代复合材料(碳纤维增强塑料)第三代复合材料（纤维增强金属基复合材料）第四代复合材料（多功能复合材料）3.复合材料的特点答：a.复合材料的组分和相对含量是由人工选择和设计的b.复合材料是以人工制造而非天然形成的（区别于具有某些复合材料形态特征的天然物质）c.组成复合材料的某些组分在复合后仍然保持其固有的物理和化学性质（区别于化合物和合金）.d.复合材料是各组分之间被明显界面区分的多相材料e.复合材料的性能取决于各组成相性能的协同。
复合材料具有新的、独特的和可用的性能，这种性能是单个组分材料性能所不及或不同的。
4.复合材料结构及分类答：(1)复合材料是由基体相、增强相和界面组成。
这三相的结构与性质、它们的配置方式和相互作用以及相对含量决定了复合材料的性能。
(2)5.相关符号的代表意义答：MMC（Metal Matrix Composite）表示金属基复合材料，FRP（Fiber Reinforced Plastics）表示纤维增强塑料GF/Epoxy, 或G/Ep(G-Ep) 表示玻璃纤维/环氧第二章1.复合材料中基体的作用答：1.将纤维粘合为整体并使纤维固定，在纤维间传递载荷，并是载荷均衡；2.决定复合材料的一些性能，如高温使用性能、层间剪切性能、耐介质性能（耐水、耐化学性能）等；3.决定复合材料成型工艺方法及工艺参数选择；4.保护纤维免受各种损伤。
2.金属基体选择遵循原则答:（1）金属基复合材料的使用要求（2）金属基复合材料组成特点（3）基体金属与增强物的相容性3.常见金属基体的类型答:（1）结构用金属基复合材料的基体a.用于450 ︒C以下的轻金属基体b.用于450-700 ︒C的复合材料的金属基体c.用于1000 ︒C以上的高温复合材料的金属基体（2）功能用金属基复合材料的基体。
复合材料概论 复习 重点
第一章总论一．复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
★二．复合材料的命名和分类★1．按增强材料形态分类(1)连续纤维复合材料:作为分散相的纤维，每根纤维的两个端点都位于复合材料的边界处;(2)短纤维复合材料:短纤维无规则地分散在基体材料中制成的复合材料;(3)粒状填料复合材料:微小颗粒状增强材料分散在基体中制成的复合材料;(4)编织复合材料:以平面二维或立体三维纤维编织物为增强材料与基体复合而成的复合材料。
2. 按增强纤维种类分类(1)玻璃纤维复合材料;(2)碳纤维复合材料;(3)有机纤维(芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、高强度聚烯烃纤维等)复合材料;(4)金属纤维(如钨丝、不锈钢丝等)复合材料;(5)陶瓷纤维(如氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维等)复合材料。
如果用两种或两种以上纤维增强同一基体制成的复合材料称为混杂复合材料3．按基体材料分类(1)聚合物基复合材料:以有机聚合物(主要为热固性树脂、热塑性树脂及橡胶)为基体制成的复合材料;(2)金属基复合材料:以金属为基体制成的复合材料，如铝基复合材料、钛基复合材料等;(3)无机非金属基复合材料:以陶瓷材料(也包括玻璃和水泥)为基体制成的复合材料。
4.按材料作用分类(1)结构复合材料:用于制造受力构件的复合材料;(2)功能复合材料:具有各种特殊性能(如阻尼、导电、导磁、换能、摩擦、屏蔽等)的复合材料。
三．复合材料是由多相材料复合而成，其共同的特点是:★(1)可综合发挥各种组成材料的优点，使一种材料具有多种性能，具有天然材料所没有的性能。
(2)可按对材料性能的需要进行材料的设计和制造。
例如，针对方向性材料强度的设计，针对某种介质耐腐蚀性能的设计等。
(3)可制成所需的任意形状的产品，可避免多次加工工序。
四．影响复合材料性能的因素很多，主要取决于①增强材料的性能、含量及分布状况，②基体材料的性能、含量，以及③增强材料和基体材料之间的界面结合情况，作为产品还与④成型工艺和结构设计有关。
复合材料概论
1、复合材料的定义由两种或两种以上的物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
2、同质复合材料和异质材料增强材料和基体材料属于同种物质的复合材料为同质材料。
异质材料则是不同物质。
3、金属基复合材料的性能在金属基体中加入了适量的高强度、高模量、低密度的纤维、晶须、颗粒等增强物，明显提高了复合材料的比强度和比模量。
4、树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料性能区别树脂基复合材料的使用温度一般为60℃~250℃，其导热性能为0.35~0.45W/m·K金属基复合材料为400~600℃，其导热性能为50~65W/m·K和陶瓷基复合材料性能为1000~1500℃，0.7~3.5W/m·K。
陶瓷基复合材料大于金属基复合材料的硬度，金属基复合材料大于树脂基复合材料的硬度。
5、复合材料结构的分类从固体力学角度，分为三个“结构层次”：一次结构、二次结构、三次结构。
一次结构：由基体和增强材料复合而成的单层材料，其力学性能决定于组分材料的力学性能、相几何和界面区的性能；二次结构：由单层材料层合而成的层合体，其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何；三次结构：通常所说的工程结构或产品结构，其力学性能决定于层合体的力学性能和结构几何。
6、复合材料选择基体的原则①金属基复合材料的使用要求：高性能发动机要求有高强度比、比模量性能，要求具有优良的耐高温性能，能在高温、氧化性气氛中正常工作。
在汽车发动机中要求其零件耐热、耐磨、导热，一定的高温强度等，又要求成本低廉，适合批量生产。
②金属基复合材料组成特点：对于连续纤维增强金属基复合材料，纤维是主要承载物体，纤维本身具有很高的强度和模量。
对于非连续增强金属基复合材料，基体是主要承载物，基体的强度对非连续增强基复合材料具有决定性的影响。
③基体金属与增强物的相容性。
7、与树脂相比水泥基体的特征①水泥基体为多孔体系；②纤维与水泥的弹性模量比不大；③水泥基材的断裂延伸率较低，仅是树脂基体的1/10~1/20；④水泥基材中含有粉末或颗粒状的物料，与纤维呈点接触，故纤维的掺量受到很大限制；⑤水泥基材呈碱性，对金属纤维可起保护作用，但对大多数矿物纤维是不利的。
复合材料期末复习资料
复合材料期末复习资料————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:复合材料C 复习第一章概论1. 复合材料的定义？复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
三要素：基体(连续相）增强体(分散相）界面（基体起粘结作用并起传递应力和增韧作用）复合材料的特点：（明显界面、保留各组分固有物化特性、复合效应，可设计性）(嵌段聚合物、接枝共聚物、合金：是不是复合材料？？)2、复合材料的命名ｆ（纤维）,ｗ(晶须）,p(颗粒) 比如: ＴiO2p/Aｌ3. 复合材料的分类:1) 按基体材料类型分为:聚合物基复合材料;金属基复合材料;无机非金属基复合材料(陶瓷基复合材料)。
2)按增强材料分为:玻璃纤维增强复合材料;碳纤维增强复合材料;有机纤维增强复合材料;晶须增强复合材料;陶瓷颗粒增强复合材料。
3) 按用途分为：功能复合材料和结构复合材料。
结构复合材料主要用做承载力和此承载力结构，要求它质量轻、强度和刚度高，且能承受一定温度。
功能复合材料指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料,即具有各种电学性能、磁学性能、光学性能、声学性能、摩擦性能、阻尼性能以及化学分离性能等的复合材料。
第二章增强体１、增强体定义:结合在基体内、用以改进其力学等综合性能的高强度材料。
要求：1) 增强体能明显提高基体某种所需性能；2) 增强体具有良好的化学稳定性;３) 与基体有良好润湿性。
分类：f，w,p２、纤维类增强体特点：长径比较大；柔曲性；高强度。
❖玻璃纤维主要成分:ＳiO２性能：拉伸强度高；较强耐腐蚀;绝热性能好。
（玻璃纤维高强的原因(微裂纹)及影响因素(强度提升策略:减小直径、减少长度、降低含碱量,缩短存储时间、降低湿度等）)分类：无碱（Ｅ玻璃）、有碱（Ａ玻璃）制备: 坩埚法（制球和拉丝)、池窑法(熔融拉丝)。
复合材料概论教学课件电子教案全套课件(1)
复合材料概论教学课件电子教案全套课件一、教学内容本节课我们将学习复合材料的相关知识。
具体教学内容为教材第三章“复合材料”的第一节“复合材料概述”，包括复合材料的定义、分类、性能特点及应用领域等方面的内容。
二、教学目标1. 理解复合材料的定义，掌握复合材料的分类及性能特点。
2. 了解复合材料的应用领域，提高学生对材料科学的兴趣。
3. 培养学生的实践操作能力，学会分析复合材料的性能与应用。
三、教学难点与重点难点：复合材料的性能特点及其在实际应用中的优势。
重点：复合材料的定义、分类及其在实际应用中的案例分析。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT课件、实物样品、视频资料等。
2. 学具：笔记本、笔、计算器等。
五、教学过程1. 导入：通过展示一些日常生活中的复合材料制品，引导学生思考复合材料的特点与应用。
2. 知识讲解：1) 复合材料的定义及分类。
2) 复合材料的性能特点。
3) 复合材料的应用领域。
3. 实践操作：1) 分组讨论：分析复合材料在实际应用中的优势。
2) 观看视频：了解复合材料的制备工艺。
4. 例题讲解：以碳纤维增强复合材料为例，讲解其制备过程、性能特点及应用领域。
5. 随堂练习：1) 判断题：复合材料的性能是否完全取决于基体材料？六、板书设计1. 复合材料的定义2. 复合材料的分类3. 复合材料的性能特点4. 复合材料的应用领域七、作业设计1. 作业题目：1) 解释复合材料的定义，并举例说明。
2) 分析复合材料在实际应用中的优势，至少列举三点。
3) 简述碳纤维增强复合材料的制备过程及其性能特点。
2. 答案：八、课后反思及拓展延伸本节课通过讲解复合材料的基本概念、性能特点及应用领域，使学生初步了解了复合材料的内涵。
课后，教师应关注学生对复合材料知识的掌握程度，及时进行辅导。
拓展延伸：1. 了解其他类型的复合材料，如金属基复合材料、陶瓷基复合材料等。
2. 研究复合材料在航空航天、汽车制造等领域的应用案例。
复合材料1
一．概论现代复合材料是材料历史中合成材料时期的产物，所说的现代复合材料不包括天然复合材料和许多历史遗迹中所发现的所谓早期复合材料。
学术界开始使用“复合材料”（composite materials）一词大约是在20世纪40年代，当时出现了玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂，开辟了现代复合材料的新纪元。
20世纪60年代开始，陆续开发出多种高性能纤维。
20世纪80年代后，由于各类作为复合材料基体的材料的使用和改进，使现代复合材料的发展达到了更高水平，即进入了高性能复合材料的发展阶段。
1.1复合材料发展史复合材料的历史一般可分为两个阶段：早期复合材料和现代复合材料。
这里不包括具有复合材料特征的天然物质（如树木、骨骼、贝壳和海带等）。
早期复合材料的历史较长，很多实例表现与现存的历史遗迹中，如:（1）中国西安半坡村原始人遗址中发现用草拌泥作墙体和地面，即以天然纤维材料-草-作为黏土的增强剂，用来阻止黏土的干裂和剥落，提高墙体和地面耐受侵蚀的能力，增强了黏土的实用性能，这可以算作纤维复合材料的渊源；（2）中国春秋战国时期（距今约2500年），用含锡量较低的青铜作剑身，采用两次浇注技术。
另外，在其刃部复合一层含锡量较高的青铜，并在锡青铜表面涂覆一层硫化铜（含铬和镍）制成花纹，使其内柔外刚，刚柔相济，作为其代表的著名的越王勾践剑，1965年在湖北江陵楚墓出土时，仍然光可鉴人，锋利异常，被誉为“永不生锈的青铜剑”。
它可看成最早的包层金属复合材料；（3）古埃及文明时代，木材复合材料已有所应用，人们利用紫檀木贴在普通木材上进行表面装饰，到了工业革命以后，欧、美等国家发明了薄片加工机械和各种锯，并与粘接剂技术结合，才演变到胶合板和装饰板的工业生产，这是叠层复合材料的前身；（4）公元前，埃及人建造了闻名于世的金字塔，当时采用了砂石和火山灰制成的混凝土。
古印度人用细砂和虫胶制作磨刀石，是现代砂轮的前身，两者均可看成是颗粒增强复合材料的例子。
复合材料概论
复合材料概论
复合材料是指由两种或两种以上的基体构成的综合材料，具有单体材料无法比拟的机械性能及其它物理性能。
复合材料大致可分为有机复合材料、无机复合材料和特殊复合材料三大类。
有机复合材料是指由有机无机混合物、聚合物、天然高分子或其它有机材料构成的复合材料，如树脂基复合材料、橡胶复合材料、植物维纶复合材料等。
无机复合材料是指由非金属无机金属基体、非金属无机非金属基体、金属无机金属基体等构成的复合材料，其中矿物复合材料是最常用的类型，它由无机矿物和高分子的共混体构成。
特殊复合材料是指特定用途的复合材料，比如水性复合材料、芯片复合材料等。
复合材料和许多其它传统材料不同，它具有非常糟糕的机械性能，能有效保护结构性能，并保证了质量和外观的美观性。
它的定义不仅是有效利用存在的资源，还可以开发新的功能，可以使复合材料成为许多行业的必备材料。
近年来，由于现代技术的进步，复合材料获得了大量的研究，可以用于汽车、航空航天、海洋等行业，并且复合材料还在不断地发展和改进，使用户可以获得更好的性能和效率。
《复合材料概论》心得与总结
《复合材料概论》心得与总结卫琦 1306030118通过学习《复合材料概论》，我了解了复合材料的命名、分类以及复合材料的基本性能。
复合材料的基体材料有四种：金属材料、无机胶凝材料、陶瓷材料、聚合物材料。
了解了碳纤维的优点以及碳纤维在生活中被广泛的应用。
以及对聚合物基复合材料，金属基复合材料，陶瓷基复合材料的了解。
以下是我对一些知识点的总结。
第一章总论一、复合材料定义：复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料；在复合材料中通常有一个相为连续相，称为基体，另一相为分散相，称为增强材料。
二、复合材料的分类1．按增强材料形态分类（连续纤维复合、短纤维复合、颗粒复合、编织复合）2．按增强材料纤维种类分类（玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、金属纤维、陶瓷纤维、混合）3．按基体材料分类（聚合物基、金属基、无机非金属基）4．按材料作用分类（结构复合材料、功能复合材料）三、复合材料的基本性能1．可综合发挥各组成材料的优点2．可按对材料性能的需要进行材料的设计和制造（最大特点！）3．可制成所需的任意形状的产品四、复合材料结构设计的三个结构层次①：一次结构：指由基体和增强材料复合而成的单层材料②：二次结构：指由单层材料层合而成的层合体③：三次结构：指通常所说的工程结构或者产品结构第二章复合材料的基体材料复合材料的基体材料有以下四种：①：金属材料主要包括铝及铝合金、镁合金、钛合金、镍合金、铜与铜合金、锌合金、铅、钛铝、镍铝金属间化合物等无机胶凝材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等陶瓷材料主要包括玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷聚合物材料主要包括不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂及各种热固性/热塑性聚合物。
第三章复合材料的增强材料一、增强材料的定义：在复合材料中，凡事能基体材料力学性能的物质，均称为增强材料。
二、玻璃纤维的分类：1．以玻璃原料成分分类：无碱玻璃纤维（E玻纤）；中碱玻璃纤维；有机玻璃纤维（A玻璃）；特种玻璃纤维。
复合材料概论全套课件312P可编辑
复合材料概论全套课件312P可编辑一、教学内容本节课我们将学习《复合材料概论》教材的第三章“复合材料的种类与性能”，具体内容包括复合材料的定义、分类、基本性能特点，以及不同类型的复合材料在工业中的应用。
二、教学目标1. 理解复合材料的定义，掌握复合材料的基本分类和性能特点。
2. 学会分析不同类型复合材料的应用场景，提高学生的实际应用能力。
3. 培养学生的创新意识，激发他们对复合材料研究的兴趣。
三、教学难点与重点难点：复合材料的性能特点及其在不同领域的应用。
重点：复合材料的分类、性能特点及其应用。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT课件、实物样品、演示文稿。
五、教学过程1. 导入：通过展示一些生活中常见的复合材料制品，引发学生的思考，引入本节课的主题。
教学细节：让学生观察并讨论这些制品的特点，提出问题，引导学生思考。
2. 知识讲解：（1）复合材料的定义及分类。
（2）复合材料的基本性能特点。
（3）不同类型复合材料的应用。
教学细节：结合PPT课件和实物样品，详细讲解相关知识，穿插例题讲解。
3. 随堂练习：针对本节课的知识点，设计相关练习题，巩固所学内容。
教学细节：让学生独立完成练习题，教师巡回指导，解答疑问。
4. 案例分析：分析一个具体复合材料应用的案例，让学生了解复合材料在实际工程中的应用。
教学细节：鼓励学生提问，针对问题进行解答，引导学生深入探讨。
六、板书设计1. 复合材料的定义与分类。
2. 复合材料的基本性能特点。
3. 不同类型复合材料的应用。
七、作业设计1. 作业题目：（1）简述复合材料的定义、分类及性能特点。
（2）举例说明复合材料在生活中的应用。
2. 答案：分类：按基体材料分，可分为金属基复合材料、陶瓷基复合材料、高分子基复合材料等。
性能特点：轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨、导热性差等。
（2）复合材料的应用：如碳纤维增强复合材料在航空航天、汽车制造、体育器材等领域的应用。
八、课后反思及拓展延伸本节课通过讲解复合材料的定义、分类、性能特点和应用，使学生掌握了复合材料的基本知识。
复合材料概论
1、复合材料：是由两种或者两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
2、反玻璃化：许多无机玻璃可以通过适当的热处理使其由非晶态转变为晶态，这一过程称为反玻璃化。
3、不饱和聚酯树脂：是指由线型结构的，主链上同时具有重复酯键及不饱和双键的一类聚酯物。
4、热塑性树脂：是指具有线型或支链型结构的那一类有机高分子化合物，这类聚合物可以反复受热软化，而冷却后变硬。
5、增强材料：在复合材料中，凡是能提高基材料力学性能的物质，均称为增强材料。
6:、微晶结构假说：微晶结构假说认为玻璃是由硅酸或二氧化硅的微晶子组成，在微晶子之间由硅酸块过冷溶液所填充。
7、网络结构假说：认为玻璃是由二氧化硅的四面体氧硅三面体或硼氧三面体相互连成不规则三维网络，网络的空隙由Na、K、Ca、Mg等填充。
8、捻度：捻度是指单位长度内纤维与纤维之间所加的转数，以捻/米为单位。
9、碳纤维：是由有机纤维经固相反应转变而成的纤维状聚合物碳，是一种非金属材料。
10、复合材料的界面：指基体与增强物之间化学成分有显著变化的构成彼此结构的能起载荷传递作用的微小区域。
11、RTM成型工艺：RTM是由计量设备分别从储桶内抽出，经静态混合器混合均匀，注入事先铺有玻璃纤维增强材料的密封模内，经固化、脱模后加工而成制品。
12、缠绕工艺：将浸过树脂胶液的连续纤维或布带按照一定规则缠绕到芯模上，然后固化脱模成为增强塑料制品的工艺过程。
13、金属基复合材料：是以金属为基体，以高强度的第二相为增强体而制得的复合材料。
14、固体电阻：把碳等导电粒子分散在陶瓷等绝缘性基体中制成的电阻叫固相电阻。
15、碳/碳复合材料：由碳纤维或者各种碳织物增强碳或石墨化的树脂碳以及化学气相沉积碳所形成的复合材料。
16:、化学蒸气沉积法：将甲烷之类的烃类气体混合氢氩之类的载气于1000—1100度进行热分解，在胚体的空隙中沉碳。
1、复合材料的共同特点是是什么？答：1）综合发挥各种组成材料的优点，使一种材料具有多种性能具有天然材料所没有的性能；2）可按对材料性能的需要进行材料的设计与制造；3）可制成所需的任意形状的产品，可避免多次加工工序。
复合材料力学沈观林编着清华大学出版社
第一章复合材料概论1.1复合材料及其种类1'复合材料是由两种或多种不同性质的材料用物理和化学方法在宏观尺度上组成的具有新性能的材料。
2、复合材料从应用的性质分为功能复合材料和结构复合材料两大类。
功能复合材料主要具有特殊的功能。
3、结构复合材料由基体材料和增强材料两种组分组成。
其中增强材料在复合材料中起主要作用，提供刚度和强度，基本控制其性能。
基体材料起配合作用，支持和固定纤维材料，传递纤维间的载荷，保护纤维。
根据复合材料中增强材料的几何形状，复合材料可分为三大类：颗粒复合材米斗、纤维土曾强复合材料（fiber-reinforced composite）、层禾□复合材料。
（1）颗粒：非金属颗粒在非金属基体中的复合材料如混凝土；金属颗粒在非金属基体如固体火箭推进剂；非金属在金属集体中如金属陶，瓷O（2）层合（至少两层材料复合而成）：双金属片；涂覆金属；夹层玻璃。
（3）纤维增强：按纤维种类分为玻璃纤维（玻璃钢）、硼纤维、碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维和芳纶纤维等。
按基体材料分为各种树脂基体、金属基体、陶瓷基体、和碳基体。
按纤维形状、尺寸可分为连续纤维、短纤维、纤维布增强复合材料。
还有两种或更多纤维增强一种基体的复合材料。
如玻璃纤维和碳纤维增强树脂称为混杂纤维复合材料。
5、常用纤维（性能表见P7表1-1 ）玻璃纤维（高强度、高延伸率、低弹性模量、耐高温）硼纤维（早期用于飞行器，价高）碳纤维（主要以聚丙烯睛PAN纤维或沥青为原料，经加热氧化，碳化、石墨化处理而成；可分为高强度、高模量、极高模量，后两种成为石墨纤维（经石墨化2500〜3000。
C）；密度比玻璃纤维小、弹性模量比其高；应力一应变尖系为一直线，纤维断裂前是弹性体；高模量碳纤维的最大延伸率为0.35%,高强度的延伸率为1.5%;纤维直径6〜10卩m；各向异性，沿纤维方向热膨胀系数 a i=-0.7X 10-6〜-0.9X 10-6,垂直于纤维方向a 2=22X10 6~32X 10'6）芳纶纤维（Kevlar，聚芳酰胺，K-29绳索电缆、K-49复合材料制造、K- 149航天容器；单丝强度比玻璃纤维高45%，弹性模量为碳纤维一半， a 与碳纤维接近）碳化硅纤维与氧化铝纤维（同属于陶瓷纤维，碳化硅有抗氧化、耐腐蚀、耐高温优点，与金属相容性好；氧化铝纤维有多重制法）6、常用基体树脂基体（分为热固性树脂和热塑性，热固性有环氧、酚醛、不饱和聚酯树脂等；其中环氧应用最广，粘结力强、表面浸润性好、固化收缩T生较高、耐热性固化方便；酚醛耐高温、吸水性小，电绝缘性好、便宜；聚酯工艺性好，室温固化，固化后均不能软化；热塑性有聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺/尼龙、聚碳酸酯、聚丙烯等，加热转变温度会重新软化，制成模压复合材料）金属基体（耐高温、抗侵蚀、导电导热、不透气，应用较多的是铝）陶瓷基体（耐高温、化学稳定性好、高模量、高抗压强度、耐冲击性差）碳素基体（主要用于碳纤维增强碳基体复合材料，又称为碳 /碳复合材料，C-CA、C-CE分别用聚丙烯睛氧化法和催化法生产）1 2复合材料的构造及制法1、纤维增强复合材料几种构造形式：（1 ）单层复合材料（单层板），纤维按一个方向整齐排列或由双向交织纤维平面排列。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
聚合物基功能复合材料
Y. Lu
1
2007
What is Composite?
Composite: com = together, posite = to put or place composite = put together or made up of separate parts
• 赋予功能 电、磁、光、热、---
复合是自然界的基本规律-如天然纤维 复合是科学的基本思想-新材料发展趋势之一
Y. Lu
3
2007
内容
• 1 复合材料基础：四要素，一追求 • 2 功能复合材料：电、光、磁、热等 • 3 复合材料存在的问题与解：环境复合材料，
组合材料研究，梯度功能材料，智能复合材 料等 • 4 复合材料进展：仿生复合材料等
• 内表面和外表面的表面特征：极性（润湿性，
表面能，反应性）
Y. Lu
43
2007
• 插层
内表面的修饰
Y. Lu
44
2007
填料的重要特征二
• 内表面和外表面的表面特征：电子态（电子给
体或受体）和表观形态
Y. Lu
45
2007
填料的重要特征三
• 拓扑性
废轮胎粉+硅石 碳黑/橡胶
Y. Lu
46
2007
1987年日本丰田公司
Y. Lu
50
2007
插层材料
• 膨胀石墨 • 黏土（蒙脱土、高岭土） • 层状金属氧化物（V2O5, MoO3, WO3) • ---（需要总结）
Y. Lu
51
2007
碳填料：富勒烯和碳纳米管
Y. Lu
52
2007
界面相
Y. Lu
20
2007
一、高分子基体
金属 陶瓷 高分子
熔点 高 中 低
强度 高 中 低
模量 高 中 低
伸长率 低 中 高
热膨胀系数 密度
低
中
中
高
高
低
Y. Lu
21
2007
高分子基体的类型和结构
Y. Lu
22
2007
高分子材料数据库
Y. Lu
23
2007
高分子材料的序列性
- 结晶性
• 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯
SiC
Y. Lu
Al2O3
38
MoS2
2007
填料的分类
• 无机、金属、碳、有机（晶体）和高分子 • 纳米填料 • 天然或合成 • 功能填料和填料的功能化
Y. Lu
39
2007
Y. Lu
40
2007
Y. Lu
41
2007
填料的重要特征 • 单个填料和团簇的形态和尺寸
Y. Lu
42
2007
填料的重要特征一
Y. Lu
8
2007
复合原理
• 平均效应 1+1=2（加法）
Y. Lu
9
2007
乘法
• 1+1>2 （非线性） 如：导电复合材料
Y. Lu
10
2007
一追求：无中生有
• 0+0>0 如：纳米技术，反应加工
纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化 学特性，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电，原 来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导 电。 当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了原有的 富贵光泽而呈黑色。
Y. Lu
17
2007
分类-基体
• 金属基（MMC） • 陶瓷基（CMC） • 碳基（C/C） • 聚合物基（PMC）
Y. Lu
18
2007
功能复合材料
• 物理：导电复合材料, 导热复合材料, 磁性复合材料, 吸波（隐 身）复合材料, 光功能复合材料（聚合物分散液晶，聚合物稳 定液晶）, 光电功能复合材料（复合材料二极管，聚合物太阳 能电池）
防弹衣，头盔
Y. Lu
34
2007
天然纤维（纤维素、木质素）
Y. Lu
35
2007
纤维的表面处理
• 炭纤维：电解 • 芳纶纤维：等离子体 • 天然纤维：酸、碱
Y. Lu
36
2007
织物
Y. Lu
37
2007
填料的定义
• 一般在复合材料中的分散相，也可为连 续相（短纤维的缠结、织物、颗粒形成 网络结构）
• 力学：梯度功能复合材料，摩擦材料（干和湿汽车摩擦材料， 自润滑复合材料, 阻尼复合材料），修饰（玻璃钢花盆）
• 生物：生物医用复合材料
• 仿生和智能复合材料
• 生态环境复合材料
• 化学：膜材料，催化剂
Y. Lu
19
2007
四要素：缺一不可
基体
增强体
复合材料
• 复合方式 • 三个内因 + 一个外因
Y. Lu
4
2007
References
• 张佐光，《功能复合材料》，化工出版社，2004.
• 益小苏等，《复合材料手册》，化工出版社，2009. • 刘云圻等，《有机纳米与分子器件》科学出版社，
2010. • 黄丽，《高分子材料》化工出版社，2010.
Y. Lu
5
2007
第一章 复合材料基础：功能填 料和填料的功能化
[ CH2 CH2 ]n
[ CH2 CH ]n
CH3
[ CH2 CH ]n
Cl [ CH2 C ]n
CH3
COOCH3
Y. Lu
24
2007
高分子材料的序列性
亲水-疏水，熔点
Y. Lu
25
2007
高分子材料的序列性
- 水溶性，结晶性
• 聚甲醛 聚氧化乙烯 聚氧化丙烯 • -CH2O- -CH2CH2O- -CH2CH2(CH3)O-
Y. Lu
11
2007
反应加工
新物质产生
Y. Lu
12
2007
发展
• 第一代：1940-1960 聚合物基常用复合 材料
• 第二代：1960-1980 聚合物基先进复合 材料
• 第三代：1980-1990 金属基复合材料 • 第四代：1990- 陶瓷基和功能复合材料 • 第五代：21世纪 环境和生物复合材料
Y. Lu
26
2007
材料谱的概念
• 高分子材料的耐热性谱 • 高分子材料的强度谱 • 高分子材料的熔点谱 • 高分子材料的导电性谱 • 高分子材料的导热性谱 • ------
Y. Lu
27
2007
聚合物结构的进化
• 20世纪30年代：线性 • 20世纪40年代：交联 • 20世纪60年代：支化 • 20世纪70年代：树枝
无机功能填料
• 导电：碳黑、炭纤维、金属粉、超导体 • 导热：BN, AlN, Si3N4 • 磁：铁氧体、稀土 • 吸波：氰酸酯晶须、羰基铁粉 • 阻燃：Al(OH)3, Mg(OH)2 • 阻尼：粗片石墨 • 负膨胀系数：PbTiO3 • 抗紫外线：ZnO, TiO2, CeO • 抗菌性 ---（需要总结）
Y. LU Y. Lu
28
2007
树枝聚合物
树枝聚合物结构 --- 芯 --- 支化单元 --- 表面基团
Y. LU Y. Lu
29
2007
二、增强体（纤维和填料）
Y. Lu
30
2007
炭纤维 （无机）
Y. Lu
31
2007
炭纤维性能
Y. Lu
32
2007
炭纤维应用
Y. Lu
33
2007
芳纶和芳砜纶（有机）
（四要素，一追求）
Y. Lu
6
2007
复合材料定义
• 组成：2或多组分（基体、增强体） 形态：异相微结构 性能：与组成材料不同
• 与单一材料（高分子材料）不同：多组分、 多相和界面相
• 功能复合材料：除机械性能以外而提供其他 物理性能的复合材料
Y. Lu
7
2007
复合原理
• 正效应 1+1>2 （乘法）和 0+0>0 （无中生有） • 负效应 1+1<2 • 平均效应 1+1=2（加法）
Y. Lu
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ47
2007
有机功能填料
• 光：偶氮化合物，液晶，螺旋聚合物 • 电：共轭化合物 • 磁：手性聚合物 •光：螺吡喃、俘精酸酐 •防弹：芳纶、UHMW聚乙烯纤维 • ---（需要总结）
Y. Lu
48
2007
1、无机材料
笼状硅材料（POSS）
Y. Lu
49
2007
层状硅酸盐 - 插层复合材料
Polymer: poly = many, mer = part polymer = many parts
Monomer: mono = single
Y. Lu
2
2007
Why Composites？
• 复合是一种方法：改善原有材料的某 些不足，创造新材料
• 增强 古代：稻草+黏土（坯）比黏土砖好
Y. Lu
13
2007
分类-应用
• 结构复合材料（承载，力学性能和耐热性，工程应用）
国产碳纤维复合材料即将 装机猎鹰高教机。目前， 国产碳纤维复合材料已推 广至机头罩、方向舵等数 个大部件，这些也是即将 在猎鹰06架上实现装机的 部件。