复合材料的复合效应解析

图象都不是直线。
与一次函数相关的一次方程叫线性方程,一次方程组叫线性
方程组。 2021/2/11
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3.1 材料的复合效应
复合材料的性质 与增强组元（功 能组元）的含量 有线性关系
线性效应 平均效应
不同复合效应的类别
复合效应 非线性效应 相乘效应
平行效应
诱导效应
相补效应
共振效应
相抵效应
系统效应
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3.1 材料的复合效应
5.相乘效应:两种具有转换效应的材料复合在一起,即可
发生相乘效应。
➢
电磁效应·磁光效应=电光效应。
➢通常可以将一种具有两种性能相互转换的功能材料X/Y
和另一种换能材料Y/Z复合起来,即:
X/Y·Y/Z＝X/Z
式中，X、Y、Z分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ表示各种物理性能。
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当你在点燃煤气灶或热水器
时,就有一种压电陶瓷已悄悄地
为你服务了一次。
生产厂家在这类压电点火装
置内,藏着一块压电陶瓷，当用
户按下点火装置的弹簧时，传动
装置就把压力施加在压电陶瓷上，
使它产生很高的电压，进而将电
能引向燃气的出口放电，于是，
燃气就被电火花点燃了。压电陶
瓷的这种功能就叫做压电效应。
反之施加电压，则产生机械应力，
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3.1 材料的复合效应
6. 诱导效应:在一定条件下,复合材料中的一组分材料 可以通过诱导作用使另一组分材料的结构发生改变, 而改变整体性能或产生新的效应。
例如 结晶的纤维增强体对非晶基体的诱导结晶或 晶形基体的晶形取向作用。
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纤维/树脂界面横晶形态:A碳纤维/聚苯硫醚
源于耦合:不同性质材料之间的相互作用
注:复合效应表现为复合材料的性能在其组分材
料2021基/2/11 础上的线性和非线性的综合。
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复合材料的基本理论
构效关系
材料的微观组织
❖ 形状、分散程度 ❖ 体积分数 ❖ 几何学特征
复合材料的 基本理论
原材料的性能
❖力学性能 ❖ 物理性能 ❖ 界面的状态
复合材料的 整体性能
2.平行效应:即组成复合材料的各组分在复合材料中, 均保留本身的作用,既无制约也无补偿。
➢对于增强体（如纤维）与基体界面结合很弱的复 合材料所显示的复合效应，可以看作是平行效应。
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3.1 材料的复合效应
3. 相补效应:组成复合材料的基体与增强体,在性能上能 互补,从而提高了综合性能，则显示出相补效应。
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3.1 材料的复合效应
1.平均效应:
是复合材料所显 示的最典型的一 种复合效应。
表示为:Pc=PmVm+PfVf ,式中P为材料性能,V为材
料体积含量，角标c、m、f分别表示复合材料、基体 和增强体。
如复合材料的弹性模量，若用混合率来表示， 则为：Ec=EmVm+EfVf
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3.1 材料的复合效应
称为逆压电效应。
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超声波传感器用作汽车倒车防撞报警器装置,也被称为超声 波倒车雷达或倒车声纳系统,尤其适用于加长型装载汽车、 载重大货车、矿山汽车等大型车辆。
原理上利用锆钛酸铅PZT压电陶瓷在电能与机械能之间相互转 换的正、逆压电效应,既在压电陶瓷加一电信号,便产生机械振 动而发射超声波，当超声波在空气传播途中碰到障碍物立即被 反射回来，作用于它的陶瓷时，则会有电信号输出，通过数据 处理时间差测距，计算显示车与障碍物的距离及危险相撞时报 警，可准确无误地探测汽车尾部及驾车者视角盲区的微小障碍 物，实用性相当强。
复合材料理论与组织、性能之间的关系
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3.1 材料的复合效应
就其产生复合效应的特征,分为两大类:
线性效应
线性指量与量之 间成正比关系。
非线性效应
非线性指量与量之 间成曲线关系 。
一 次 函 数 y=kx+b 叫 线 性 函 数 , 它 的 图 象 是 一 条 直 线 。
非一次函数(如y=x2, y=k/x, y=sinx...)都叫非线性函数,它们的
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表3.1 复合材料的乘积效应
A相性质 X/Y
压磁效应 压磁效应 压电效应 磁致伸缩效应 光导效应 闪烁效应 热致变形效应
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B相性质 Y/Z
磁阻效应 磁电效应 场致发光效应 压阻效应 电致效应 光导效应 压敏电阻效应
复合后的乘积性质(X/Y)(Y/Z)＝X/Z
压敏电阻效应 压电效应 压力发光效应 磁阻效应 光致伸缩 辐射诱导导电 热敏电阻效应
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由于磁致伸缩材料在磁场作用下,其长度发生变化,可发生位移 而做功或在交变磁场作用可发生反复伸张与缩短，从而产生振 动或声波，这种材料可将电磁能（或电磁信息）转换成机械能 或声能（或机械位移信息或声信息）。
相反也可以将机械能（或机械位移与信息），转换成电磁能 （或电磁信息），它是重要的能量与信息转换功能材料。它在 声纳的水声换能器技术，电声换能器技术、海洋探测与开发技 术、微位移驱动、减振与防振、减噪与防噪系统、智能机翼、 机器人、自动化技术、燃油喷射技术、阀门、泵、波动采油等 高技术领域有广泛的应用前景。
对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合 时,两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料, 其力学性能显示为增强体与基体的互补。
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3.1 材料的复合效应
4. 相抵效应:基体与增强体组成复合材料时,若 组分间能相互制约,限制了整体性能提高，则复 合后显示出相抵效应。
如，脆性的纤维增强体与韧性基体组成的复合材料， 当两者间界面结合很强时，复合材料整体显示为脆性 断裂。
3. 复合材料的 复合效应
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3 复合材料的复合效应
3.1 材料的复合效应
掌握:复合效应的分类及其特点;
3.2 复合材料的结构与复合效果
3.3 复合材料的模型及性能的一般规律 3.4 复合材料的设计原理和复合理论
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3.1 材料的复合效应
一.复合效应:
二. 对于由A、B两种原材料复合而成的材 料C,其性能既包含A、B两种原材料所固有的 性能,又具有A、B两种原材料所不具备的新 性能。
B 2021/2/11 碳纤维/尼龙66 C 石墨纤维/聚醚醚酮
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3.1 材料的复合效应
7.共振效应:两个相邻的材料在一定条件下,会产生机 械的或电、磁共振。
由不同材料组分组成的复合材料其固有频率不同 于原组分的固有频率,当复合材料中某一部位的结构发 生变化时，复合材料的固有频率也会发生改变。