复合材料10道题答案

复合材料10道题答案
1.什么是复合材料，它的特性是什么？结合复合材料的特点解释了其广泛应用的原因。

定义:复合材料是指含有多种成分的新材料，不同成分有机结合，具有新的材料特性。

既能保留原组分或材料的主要特性，又能通过复合效应获得原组分所不具备的性能；通过材料设计，各部件的性能可以相互补充和关联，从而获得新的优异性能。

特点:
(1)在特定的基质中填充一种或多种填料。

(2)它既能保留原部件或材料的主要特性，又能通过复合效应获得原部件所不具备的性能。

(3)通过材料设计，各部件的性能可以相互补充和关联，从而获得新的优越性能。

(4)材料可按要求设计和制造。

(5)它可以制成任何形状的产品。

复合材料的形成与产品的形成是同步的，因此避免了多重加工过程。

应用领域:
(1)热稳定性好，比强度和比刚度高，可用于航空航天领域。

(2)特殊的减振特性可以减少振动和噪音，抗疲劳性能好，损坏后易于修复，便于整体成型，可用于汽车领域。

(3)碳纤维与树脂基体复合形成的具有良好耐蚀性的人才可用于化工、纺织和机械制造领域。

(4)优异的机械性能和不吸收X射线，可用于医疗领域。

(5)生物相容性和血液相容性，可用于生物医用材料。

此外，复合材料也用于制造运动器材和建筑材料。

2.简要描述RTM过程，解释过程的特征，可以制备什么样的产品，
给出实际产品的例子，并解释制备产品的过程和过程条件。

树脂传递模塑法，在这种方法中，增强材料被切割或制成预成型件，然后放入模腔中。

将预成型件放置在合适的位置，以确保模具的密封。

模具闭合后，树脂被注入模腔，流过加强件，排出气体，并润湿纤维(加强件)，多余的树脂将从排气孔排出到模腔。

之后，树脂在一定条件下固化并取出，得到产品。

工艺特点:产品尺寸由模具型腔决定，产品尺寸精度高，内外表面精确，不需要额外加工，但工艺难度大，注胶周期长，注胶质量不易控制。

该产品树脂含量高，模具成本高。

操作人员不接触胶液，工作条件良好。

它适用于具有一定厚度和尺寸要求的零件，如飞机机头固体壁结构天线罩、复合材料汽车保险杠、A3XXXX年左右甚至更长时间，而功能基复合材料的开发周期要短得多。

(3)附加值高，单位质量价格和利润远高于结构复合材料。

(4)小批量、多品种。

功能复合材料数量不多，但需求品种很多。

(5)适合特殊用途。

在许多场合，功能复合材料具有其他材料无法比拟的使用特性。

结构复合材料主要用作承重结构的材料，由能够承受载荷的加强体部件和既能耦合又能传递力的基体部件组成。

差异:
(1)结构材料研究周期长，功能复合材料研究周期短。

(2)功能复合材料的单位质量价格和利润远高于结构复合材料。

(3)功能复合材料通常由一个或多个功能体和基体组成，基体起粘结和成型的作用；该结构复合材料由增强体和基体组成，基体起到粘结
和成型的作用，同时还起到传递载荷的作用。

(4)功能复合材料难以用物理量来衡量，需要用材料的优越价值来综合评价。

(5)功能复合材料具有很大的设计自由度。

未来，功能复合材料的比重将超过结构复合材料，成为复合材料发展的主流。

发展趋势是从低级到高级:功能-多功能-敏捷-智能。

(1)从单一功能向双重功能、多功能发展。

(2)从功能到敏捷和智能。

③功能承载一体化和轻量化。

(4)功能体的高性能和精细化。

⑤使用性能稳定，使用寿命长。

⑥高精度设计技术与设计和制造的集成。

⑦无余量成型和低成本制造技术。

8.什么是纳米复合材料？制备纳米复合材料有什么困难，如何用具体的例子来解决？
纳米复合材料是指分散相尺寸至少一维小于100纳米的复合材料(含纳米单元相的复合材料)。

根据基体颗粒大小与分散相的关系，复合材料可分为微米-微米、微米-纳米、纳米-纳米复合材料。

影响聚合物纳米材料研发的最大技术障碍是无机纳米粒子在有机聚合物中的均匀分散。

在聚合物纳米复合材料的制备过程中，可以通过改变无机纳米粒子的表面组成和结构来改善无机和有机物质之间的相容性以及两相之间的结合。

由于纳米组分的粒径小、比表面积大，容易形成较大尺寸的聚集体，因此很难发挥纳米相的独特作用，因为纳米复合材料中没有或只有很少的纳米相。

例如，碳纳米管用于增强碳/碳复合材料时，由于粒径小，碳纳米管容易团聚，不容易分散在基质沥青中，因此需要改性，获得更好的分散效果。

分散方法:
(1)超声波分散。

利用超声波产生的局部高温、高压或强冲击波和微射流削弱纳米粒子之间的纳米作用能量，防止团聚；
(2)机械搅拌和分散。

纳米粒子在外力的剪切作用下分散在介质中；(3)分散剂分散。

加入絮凝剂或加入表面活性剂；(4)化学改性和分散(以下四种方法)。

(1)表面化学反应。

使无机纳米粒子与偶联剂或相应的能与无机物及聚合物反应的有机化合物反应，在无机纳米粒子表面形成牢固结合的新的有机分子膜，从而提高聚合物相容性的作用能力；
(2)表面物理涂层。

将无机纳米粒子分散到应用的聚合物稀溶液中，充分浸泡吸附，蒸发掉溶剂或用沉淀剂在运动状态下在无机纳米粒子表面进行聚合物包覆；
(3)表面聚合。

聚合物的单体吸附在无机纳米粒子的表面，或插入无机纳米粒子的孔中，通过适当的方法聚合，制备无机纳米粒子的低聚物母料，可进一步用于制备高填充量的聚合物纳米材料。

(4)聚合物接枝改性。

聚合物通过溶液法或熔融法接枝或嵌段改性，以增加聚合物对无机纳米粒子的作用力和相容性。

10.给出一个复合树脂系统的例子，并说明每个组成部分的功能。

环氧树脂在碳纤维/环氧树脂复合材料基体中的作用:(1)将分散的填料结合在一起，形成整体复合材料，并赋予成品一定的形状；(2)保护填料免受不利环境的影响或受其影响较小；(3)填充物的载体，其向填充物传输负载或信号；(4)确定复合材料的加工性能；(5)实现填料功能。

复合材料的拉伸、压缩、剪切、耐热和耐腐蚀性能与基体密切相关。

增强碳纤维:抗拉强度高，弹性模量大，重量轻；良好的化学稳定性；耐高温、导电、导热、低热膨胀系数等。

固化剂三乙烯四胺:固化交联，是一种反应性固化剂，可加入环氧树脂分子，通过分步聚合交联成网络结构。

稀释剂:降低环氧树脂的粘度使其成为液体，改善润湿性，控制固化过程中的反应热，延长树脂固化体系的使用周期。