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纳米材料: 纳米材料 纳米材料是由纳米级原子团组成的，由于其独有的体积和表面效应， 纳米材料是由纳米级原子团组成的，由于其独有的体积和表面效应， 它从宏观上显示出许多奇妙的特征。 它从宏观上显示出许多奇妙的特征。
制备纳米粒子的物理方法
1．球磨 2．振动球磨
实 施 方 法
3．振动磨 4．搅拌磨 5．胶体磨 6．纳米气流粉碎气流磨
三维纺织预成型技术和RTM技术是研制和开发高性能复 合材料结构件的关键技术。RTM成型的复合材料头盔。
• 锂/复合材料聚合物电解质-热电池
• 聚合物基粒子复合材料如酚醛 聚合物基粒子复合材料如酚醛 树脂中掺入木粉的电木、 树脂中掺入木粉的电木、碳酸 钙粒子改性热塑性塑料的钙塑 材料。 材料。 • 陶瓷基粒子复合材料如氧化锆 陶瓷基粒子复合材料如氧化锆 增韧陶瓷等。 增韧陶瓷等。
硬质合金组织(Co+WC) 硬质合金组织(Co+WC)
硬质合金铣 刀
• 硬质合金主要有 钨钴(YG)和钨钴 钨钴 和钨钴 两类。 钛(YT)两类。牌 两类 号中， 后的数 号中，YG后的数 字为含Co量 字为含 量，YT 后的数字为碳化 钛含量。 钛含量。 • 硬质合金硬度极 且热硬性、 高，且热硬性、 耐磨性好，一般 耐磨性好， 做成刀片， 做成刀片，镶在 刀体上使用。 刀体上使用。
球磨 (Milling)
球磨机是目前广泛采用的纳米磨碎设备。 它是利用介质和物料之间的相互研磨和冲击 使物料粒子粉碎，经几百小时的球磨，可使 小于1μm的粒子达到20％。
球 磨 机
滚筒式球磨
花粉是纳米级的粒子
病毒也是纳米级的,３0100nm.
胶体磨
纳米气流粉碎气流磨
采用气流粉碎处理的WC粉末更加分散，团聚的情况更小，并且没有尺寸很 大的颗粒存在，粉末整体性能较好
② 碳纤维增强复合材料 由碳纤维与酚醛、环氧、聚酯、 由碳纤维与酚醛、环氧、聚酯、聚四氧乙烯 等树脂组成的复合材料 特点：密度更低，比强度和比模量更高 特点：密度更低， 具有优良的疲劳性能、耐冲击性能、 具有优良的疲劳性能、耐冲击性能、自润滑 性能和耐磨、耐蚀、 性能和耐磨、耐蚀、耐热性能
飞机上用的复合材料
目前商用飞机上复合材料仅占全机重量的 50%，而某些直升机早已达到90%
荷兰计划研发新型绿色环保飞机 外形将酷似飞碟,另一个设想就是使用复合材料，如纤维增强塑料。这种复 合材料强度可与金属媲美，而重量却比金属轻得多，因此可以节省燃油。
复合材料军用吉普车
玻璃纤维/ 碳纤维/ 增强树脂 美洲轻木 泡沫
体育休闲用品应用
山地车
工业应用
这是一个覆盖甚广，内容甚多，也是一个发展最快， 这是一个覆盖甚广，内容甚多，也是一个发展最快，前 发展最快 景最好的应用领域 的应用领域。 景最好的应用领域。 1、基础设施领域（混凝土结构加固补强） 、基础设施领域（混凝土结构加固补强） 基础设施（ 基础设施（Infrastructure）系指建筑领域的房屋、桥梁、 ）系指建筑领域的房屋、桥梁、 隧道、涵洞、地铁及其相关的混凝土工程，其修复、更新、 隧道、涵洞、地铁及其相关的混凝土工程，其修复、更新、 加固已构成复合材料目前极重要的应用领域。 加固已构成复合材料目前极重要的应用领域。 • 结构应用：承拉索、护栏、扶手、梁、柱、杆、板、 结构应用：承拉索、护栏、扶手、 桁架、构架、格栅、筋条（代钢筋）。 桩、桁架、构架、格栅、筋条（代钢筋）。 • 修复、加固、更新：层压板、包缠料（片材）。 修复、加固、更新：层压板、包缠料（片材）。
硬质合金模 具
硬质合金轴承刀 具
• 层状复合材 料是指在基 体中含有多 重层片状高 强高模量增 强物的复合 材料。 材料。这种 材料是各向 异性的(层内 异性的 层内 两维同性)。 两维同性 。 如碳化硼片 增强钛、 增强钛、胶 合板等 合板等。
层状陶瓷复合材料断 口形貌
三明治 复合
• 双金属、表面涂层等也是层状复合材料。 双金属、表面涂层等也是层状复合材料 等也是层状复合材料。 • 结构层状材料根据材质不同，分别用于飞机制造、运 结构层状材料根据材质不同，分别用于飞机制造、 输及包装等。 输及包装等。
纳米绘画艺术—— 纳米中国
这是中国科学院化学所的科技人员利用纳 米加工技术在石墨表面通过搬迁碳原子而绘制出 的世界上最小的中国地图。
碳纳米球（富勒稀）
The Nobel Prize in Chemistry 1996 for discovery of fullerenes（C60).
碳原子组成的小单元看起来和 足球一样。碳原子的活性差， 导电，非常稳定。绝佳的材料 和电性能
到此结束， 到此结束，谢谢观映
制作时间：2011、6、15
建筑领域中的复合材料的应用
建筑领域中的复合材料的应用
建筑领域中的复合材料的应用
建筑领域中的复合材料的应用
生产充气船及其胶布制品，采用国际上先 进的A级RTP复合材料
新型日光温室复合材料 温室骨架和纵拉杆全部采用复合材料制成
绿可木，生态木塑 复合材料，木塑复 合材料吸音板
复合材料（玻璃 钢）制品
增韧石墨 石墨 混杂复合材料 玻璃纤维
大推力、高涵道比涡扇发动机大量运用了复 合材料或钛合金空心宽弦叶片、整体叶盘。
B-2隐形轰炸机 除主体结构是钛复合材料外，其它部分均由 碳纤维和石墨等复合材料构成，不易反射。
轻巧的碳/碳复合材料
全复合材料机身：轻型机的价格，中型机的宽敞 全复合材料 客舱，客舱内站立高度为1.65米。
复合材料性能不足之处
1、横向拉伸强度和层间剪切强度低。 、横向拉伸强度和层间剪切强度低。 2、断裂伸长率低，冲击韧性有时不好。 、断裂伸长率低，冲击韧性有时不好。 3、制造是产品性能不稳定，分散性大，质检困难。 、制造是产品性能不稳定，分散性大，质检困难。 4、老化性能不好。 、老化性能不好。 5、机械连接困难。 、机械连接困难。 6、成本太高。 、成本太高。
有TiN涂层的高尔夫球 TiN涂层的高尔夫球 头
层状复合
铝合金蜂窝夹层板
聚合物基纤维增强复合材料零件
高温构件碳纤维增强聚酰亚胺 复合材料制航空发动机
芳纶刹车片
复合材料在航空中的应用
美UH－60A型直升飞机 － 型直升飞机
美国F/A-18歼击机 歼击机 美国
聚合物纳米复合材料
传统的 复合材 料
超级跑车 车身大量应用碳纤维复合材料
体育休闲用品应用
这是一个开发较早，有稳定需求的应用领域。 这是一个开发较早，有稳定需求的应用领域。 1.高尔夫球拍：4000万只 年，约占总数的 高尔夫球拍： 万只/年 约占总数的80%以 高尔夫球拍 万只 以 已碳化了” 上，“已碳化了”。 2.其他各种球拍（网球拍、羽毛球拍等）： 其他各种球拍（ 其他各种球拍 网球拍、羽毛球拍等）： 500～600万只 年，几乎独占市场。 万只/年 几乎独占市场。 ～ 万只 3.钓鱼杆：1200万只 年，约占总数的50%以上。 钓鱼杆： 万只/年 约占总数的 以上。 钓鱼杆 万只 以上 4.自行车：12万辆 年。 自行车： 万辆 万辆/年 自行车 5.其他：赛艇、赛车、弓箭、滑雪板、杆等等。 其他： 其他 赛艇、赛车、弓箭、滑雪板、杆等等。 左右， 项约占CF耗量的 前4项约占 耗量的 项约占 耗量的85%左右，其他只占 左右 其他只占15% 左右。 左右。
体育休闲用品应用--钓鱼竿 体育休闲用品应用 钓鱼竿
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台湾复合材料产业 ：
• 台湾素有“复合材料体育用品王国”之称，当 台湾素有“复合材料体育用品王国”之称， 素有 局一直把复合材料产业作为24项支柱产业之一 局一直把复合材料产业作为 项支柱产业之一 予以支持发展。 予以支持发展。 • 规模大、产品新、市场观念强、重开发、注意 规模大、产品新、市场观念强、重开发、 成果转化形成生产力，经费充足、人才档次高。 成果转化形成生产力，经费充足、人才档次高。 • 台湾碳纤维约有 台湾碳纤维约有3000吨/年的产能。 吨 年的产能。
复合材料按基体材料分类
复复复复
树树树
金属基
陶陶树
热热热
热热热
碳树
玻玻树
水水树
复合材料的应用
1. 典型复合材料及应用 ① 玻璃钢 玻璃钢： 玻璃钢：用玻璃纤维增强的塑料 既可以酚醛树脂、 既可以酚醛树脂、环氧树脂等热固型树脂为 基体，又可以聚丙烯、 基体，又可以聚丙烯、ABS等热塑性树脂为基体 等热塑性树脂为基体 特点：密度低、 特点：密度低、比强度高 密度： 密度：1.3 ~ 2.0 g/cm³
粒子增强SiC陶瓷基复合 粒子增强SiC陶瓷基复合 SiC 材料
颗粒增强铝基泡沫复合材料
碳黑增强橡胶
• 金属基粒子复合材料 又称金属陶瓷， 又称金属陶瓷，是由 钛、镍、钴、铬等金 属与碳化物、氮化物、 属与碳化物、氮化物、 氧化物、 氧化物、硼化物等组 成的非均质材料。 成的非均质材料。 • 碳化物金属陶瓷作为 工具材料已被广泛应 称作硬质合金 硬质合金。 用，称作硬质合金。 硬质合金通常以Co、 硬质合金通常以 、 Ni作为粘结剂，WC、 作为粘结剂， 作为粘结剂 、 TiC等作为强化相。 雕塑
碳纤维/树脂复合 材料
碳/碳复合材料
生物医学制品和体育运动
复合材料被用来预防受伤， 矫正生理机能，和帮助病人 复原。
生物医学制品和以体育运动器 材为主的碳纤维复合材料制品
热塑性复合材料再近20年中，增长速率持续较快， 是热固性的3倍。
JS系列自润滑复合材料与部件
复合材料在工业设计中的应用
复合材料的发展史与现状
• 一. 复合材料的定义： 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。 • 二.复合材料的特征： 复合材料的特征： 复合材料的特征 • 1.材料结构的可设计性 • 2.结构整体性能好 • 3.抗疲劳性能好 • 4.破坏安全性好 • 5.成型工艺简单、灵活 •