非金属基复合材料

非金属基复合材料

1、聚合物基复合材料

聚合物基复合材料又被称为增强塑料，作为一种最实用的轻质结构材料，在复合材料工业中占有主导地位。聚合物基复合材料主要分为两大类，即颗粒、晶须、短纤维复合材料以及连续纤维复合材料。短纤维复合材料主要作为次结构件，比如汽车的车壳等。连续纤维复合材料是在树脂基体中适当排列高强、高刚度的连续长纤维组成的材料体系，可用作次结构件，也可用作主结构件。从基体材料来讲，聚合物基复合材料可分为热固性树脂、热塑性树脂和橡胶基复合材料。

与钢、铝等传统的金属材料相比，聚合物基复合材料比强度高，比拉伸模量大，热膨胀系数低。表1为典型的单向纤维复合材料的性能。

1）非连续纤维增强复合材料

非连续纤维（颗粒、晶须、短纤维）可以用来增强各种聚合物，根据组分、制备方法、性能以及应用的不同主要分为4类：

（1）热塑成型组合物

（2）可热成型板材

（3）颗粒状热固成型组合物

（4）热固性片状模塑料

2．连续纤维增强复合材料

在聚合物基复合材料中使用的纤维一般包括玻璃纤维，芳香族聚酰胺合成纤维以及碳纤维。与常用的尼龙纤维和聚酯纤维等相比，芳香族聚酰胺合成纤维具有很大的比强度、比刚度，很好的热稳定性，不易燃烧。与玻璃纤维和碳纤维相比，芳香族聚酰胺合成纤维的密度小，并且又有较高的刚性，较高的强度，较大的拉伸极限应变。轴向线膨胀系数为负。

3．聚合物基纳米复合材料

至少有一维尺寸为纳米级的微粒子分散到聚合物基体中，构成了聚合物基纳米复合材料。由于纳米复合材料的形成，聚合物的结晶变小，结晶度增加，结晶速率增加，赋予了材料许多特殊的性能。

（1）聚合物基纳米复合材料的制备

插层复合法

共混法

原位复合

（2）聚合物基纳米复合材料的性能改善及应用

力学性能的改善，热性能提高，改善阻燃性，改善气密性，生物降解性。

4、碳纳米管/聚合物基复合材料

碳纳米管（CNTs）已经被用于增强热固型树脂（环氧树脂，聚酰亚胺和石碳酸），还有热塑型树脂（聚丙烯，聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，尼龙12和聚醚醚酮）。

5、聚合物基复合材料的应用

二、陶瓷基复合材料

20世纪70年代初，结构陶瓷作为一种新型高温材料受到广泛重视。因为陶瓷本身是由共价键或离子键构成，高强低韧为其本质特征。发展陶瓷基复合材料的主要目的是提高材料的韧性。

1、金属陶瓷

2．纤维增强陶瓷基复合材料

1）纤维增强陶瓷基复合材料的基体材料

浆料(熔体)浸溃――热压法

化学反应法

溶胶－凝胶法

先驱体转化法

3．陶瓷基纳米复合材料

（1）在纳米复合材料中，晶粒尺寸的减小将会大幅度提高材料的力学性能，同时由于晶界数量的大大增加，便可能使分布于晶界处的第二相物质的数量减小，晶界减薄使晶界物质对材料的负影响减小到最低程度；其次，晶粒细化使材料不易造成穿晶断裂，有利于提高材料的断裂韧性；再次，晶粒的细化将有助于晶粒间的滑移，使材料具有塑性行为。因此，纳米复相材料将使材料的强度、韧性和超塑性大大提高。

（2）电气性能的改善。

(3)磁性机能。

（4）光学机能。

4、陶瓷基复合材料的应用

切削工具刀片

陶瓷复合材料过滤器