·EMC材料应用·
61
性能FE-125MC FE-125FE-125HP
相对密度 2.13 1.87 1.77
拉伸强度/MPa696428
断裂伸长率/%325
弯曲强度/MPa11110345
弯曲弹性模量/GPa 6.41 4.94 3.66
缺口冲击强度/J·m-1805080
体积电阻率/Ω·cm3×10-33×10-24×10-2
热变形温度/℃17914288
1.2铜纤维填充导电复合材料
日本日立化成工业公司用黄铜纤维填充丙烯腈-丁二
烯-苯乙烯（ABS）树脂的导电高分子复合材料，冲击强度
大、刚性好，且具有良好的屏蔽性能。在频率为100MHz、
500MHz和1000MHz时，屏蔽效能分别为67dB、48dB、
32dB。同时，通过改善工艺，用丙烯酸取代了丁二烯，使
复合材料具有良好的热稳定性。钟纺公司制备出的导电
复合材料以PP、PC、ABS和PA等树脂为基体，以微振动
切割技术制作的黄铜纤维为填充纤维的导电复合材料。
·MATERIAL APPLICATION IN EMC·
性能Cu/PA6Cu/PA66相对密度 1.84 1.84拉伸强度/MPa7468
断裂伸长率/%44
弯曲强度/MPa113177弯曲弹性模量GPa 5.24 4.63缺口冲击强度/J·m-17839
体积电阻率/Ω·cm7×10-35×10-2热变形温度/℃183196Cu/PC Cu/PP Cu/ABS 1.92 1.66 1.78 582035 322 963655 4.41 4.16 4.10 797979 8×10-39×10-36×10-3 14388179
日本东芝化学公司通过改进制备工艺，采用一种与众不同的长金属纤维（铜纤维长度为2～5mm），与树脂制成填充密度高的基料，成型时再与一般的树脂混合。这样的改进可以避免用传统混炼工艺时产生的纤维易折断的问题。纤维可以保持原来的长度，用少量的纤维就能得到较高的导电性能。在这种技术改进下，分别生产用ABS和聚对苯氧化物（PPO）为基体的导电复合材料EC-2100H和EC-3140，是良好的抗电磁波干扰屏蔽材料，其屏蔽效能达到30～80dB，适于制造各种电子电器装置。在国内，四川联合大学塑料工程系范五一等研究了铜纤维长径比的分布对铜纤维/高密度聚乙烯（HDPE）复合材料性能的影响，研究结果显示，成型加工方法和条件对铜纤维长度有显著的影响，如双辊混炼和破碎会使铜纤维长度急剧降低，但长度趋于均匀（分布更窄）的铜纤维具有更好的导电性能。铜纤维/HDPE复合材料的缺口冲击强度随铜纤维含量的增加而上升，但拉伸强度和弯曲强度均下降。
1.3不锈钢纤维填充导电复合材料
不锈钢纤维（SSF）作为一种新型的金属纤维因其优良的导电性和加工性能，在上个世纪80年代得到了广泛的关注和研究。不锈钢纤维最突出的性能是在高温加工成型过程中，不易产生表面氧化，不易生锈，这就省去了进行繁杂的去氧化层和表面防护处理的步骤，同时也能保持导电性和电磁屏蔽功能。由拉拔技术生产的SSF直径小，对基体收缩率、拉伸强度、弯曲模量等性能影响较小。同时，SSF的添加对基体来说，外观颜色、机械性能、加工性能等变化最小，且添加少量的SSF就可以达到理想的导电性能和电磁屏蔽效能。将直径为7μm左右的不锈钢纤维填充PC、聚苯乙烯（PS）和乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）等树脂中制作导电复合材料，当SSF质量分数为6%时，屏蔽效能可达40dB，且随着SSF质量分数的增加，屏蔽效能也随之增加。
北京理工大学解娜以不锈钢纤维作为导电填料，添加
到低密度聚乙烯（LDPE）中，制备了一种导电高分子复合材料。研究结果表明,从导电性能上看，LDPE/不锈钢纤维
复合材料的导电性和电磁屏蔽
性能与不锈钢纤维的长径比成
正比，即长径比越大，导电性能
越好，电磁屏蔽效果越好；从力
学性能上看，DPE/不锈钢纤维
复合材料的拉伸强度和断裂伸
长率与SSF的含量成反比。北
京理工大学方鲲等研究了不锈
钢纤维/ABS树脂导电复合材料
的制备与性能研究。研究结果表明：复合材料的导电性能和屏蔽性能与SSF的长径比和接触面积成正比，这是因为长径比越大，接触面积越大，越有利于SSF的搭接与分散。另外随着SSF含量的增加，材料的屏蔽效能将提高，不过会损失其加工性能及冲击强度。中山大学谭松庭以不锈钢纤维作为填料，用ABS与PP为基体合成导电高分子复合材料。研究发现：基体树脂的凝聚态结构会影响复合材料的导电性能和电磁屏蔽性能。在相同的不锈钢纤维含量条件下，0～1600MHz频率范围内，结晶性PP基复合材料比无定形ABS基复合材料的电导率和电磁屏蔽性能要好。从电磁屏蔽机理来看，上述两种复合材料的电磁屏蔽效果主要来源于吸收损耗，反射损耗量较小。
北京大学在不锈钢纤维SSF填充PA6及碳纳米管（CNT）不锈钢纤维热塑性导电高分子复合材料方面开展了一系列研究，达到了实际电磁屏蔽应用的要求。白树林教授课题组采用预制母粒法制备CNT/SSF/PA6复合材料，研究发现，随着SSF含量的增加，材料的电磁屏蔽效能逐渐增强，当含量达到12wt%时，屏蔽效能在30MHz～1.5GHz范围内全部超过35dB。碳纳米管不仅能增强屏蔽效能，还能使阈值从6wt%SSF提前至4wt%SSF。体积电阻率的结果与电磁屏蔽效能一致，在阈值区间，3w%CNT 能加快导电通路形成，降低体积电阻率7个数量级。CNT 有利于体系复合材料的弹性模量，SSF也会增加体系复合材料的弹性模量。SSF可提高复合材料体系的冲击强度，而CNT含量的多少对冲击强度的影响并不大。图1为北京大学用CNT/SSF/PA6复合材料为航天电子设备制造的屏蔽盒。
金属纤维填充导电高分子复合材料具有良好的导电性能和综合性能，较高的屏蔽效能，但现阶段的工艺技术限制了该复合材料的发展，只有解决了金属纤维与树脂在混炼、成型过程中发生缠绕、折断和切短等问题，才能使金属纤维更容易彼此搭接形成导电网络，获得更好的屏蔽效能和导电性能。
62
·EMC材料应用·
材料0°（平行）90°（垂直）
碳纤维/环氧Ⅱ型10-2101
碳纤维/环氧Ⅰ型10-3100
S玻璃纤维/环氧10141010
硼纤维/环氧10-2107
环氧树脂1013
铝10-6
制备CF填充导电高分子复合材料需要先把CF和基体混炼造粒，然后通过注射、挤出或压塑等方法成型。以PP、ABS、PC、聚甲醛（POM）为基体的CF复合材料中CF的最高体积分数为40%。美国威斯康辛州Premix热塑性塑料公司的CF填充的导电高分子复合材料，以PA 和PPS为基体树脂，其中短切CF体积分数可高达60%。Premix公司生产了用CNT改进的CF混合填充料的导电高分子复合材料，当CNT的体积分数达到3%时，材料便具有一定的导热性和导电性。
3镀金属纤维填充型导电高分子复合材料镀金属纤维，如镀镍碳纤维（NPCF）和镀镍石墨纤维等也有很好的导电性能。这类纤维的使用可以降低成本，同时与金属纤维相比，密度较小。例如用NPCF填充PA、PC等基体的导电复合材料，在纤维质量分数为15%时，屏蔽效能可达到44dB。同时，该材料在60℃、90%相对湿度条件下进行2000h的耐久性测试，结果表明：材料性能基本稳定，具有耐老化的特点。美国氰胺公司采用直径为7μm镀层厚为0.5m的镀镍石墨纤维作填充物，ABS树脂为基体，当纤维质量分数达到40%，1000MHz 时的屏蔽效能达80dB。而且，镀镍石墨纤维本身导电性能好，不易生锈，有助于提高复合材料的力学性能。用镀镍率为50%的云母片填充PP形成的复合材料，当镀镍云母片体积分数为25%时，100～1000MHz范围内屏蔽效能为45～30dB。采用镀镍率25%加镀铜率25%的云母片，当填充量体积分数为17.5%时，在0～1000MHz频率范围内屏蔽效能可提高到40～60dB，即在极宽的频率范围内，尤其在高频区域具有较好的屏蔽效果。
Lu GuangHong等研究了NPCF在ABS树脂中的电性能和屏蔽性能。采用连续电镀设备，把0.2～0.5μm厚的镍镀在碳纤维表面，NPCF体积分数为10%时，复合材料的电磁屏蔽性能可达50dB以上。Huang Chi-Yuan等制备了碳纤维/ABS复合材料和化学镀镍的碳纤维/ABS复合材料，研究了化学镀镍对碳纤维级其复合材料的微观结构及其物理性能的影响。实验表明：在30～1000MHz 时，NPCF/ABS导电复合材料的屏蔽性能达到47dB。同时也研究了热处理方法对化学镀沉积Ni-P碳纤维/ABS 复合材料的电磁屏蔽性能影响规律。Tzeng Shinn-Shyong 等研究了用粘接与化学镀制备铜、镍覆盖碳纤维，并以ABS树脂为基体制备导电高分子复合材料。该复合材料中，由于纤维的分散性及镀层和纤维的良好结合性，其在100～1000MHz范围内屏蔽效能为60～80dB。张丽芳等用高抗冲聚苯乙烯（HIPS）树脂作为基体，用丙烯腈纤维经化学镀铜后再电镀镍制成的PAN/Cu/Ni纤维做导电纤维，共混制备了导电复合材料，实验表明：在1～1000MHz 时，其屏蔽效果能达到50～80dB。曾炜用超声波化学法镀镍到聚对苯二甲酸乙二脂（PET）纤维表面，制备以环氧树脂为基体的导电高分子复合材料。实验测试了纤维表面镀层的形态结构对复合材料的电学性能和力学性能的关系。同时，结果显示质量分数为3%时该种纤维的高分子复合材料就有较好的导电性能和电磁屏蔽性能，在3～100MHz时，其屏蔽效能可达到31dB。
4几种导电纤维高分子复合材料性能比较从导电性能上看，NPCF的高分子复合材料较好，电磁屏蔽性能较强，在0.5～1000MHz频率范围内，屏蔽效能可达60dB，不过镀镍的技术减弱了复合材料的韧性；从复合材料的强度和刚度上看，选择碳纤维填充复合材料最好；从热稳定性上看,可以选择30wt%NPCF填充聚醚醚酮（PEEK）的高分子复合材料，因为此材料可以在
表3几种材料的电阻率（Ω·cm）63
·MATERIAL APPLICATION IN EMC·64
·EMC SIMULATION ·
U /d B V
f /MHz
图16
被动屏蔽效能与软辫线长度的关系
被动屏蔽效能/d B
软辫线长度/mm
图17
主动屏蔽效能与软辫线长度的关系
U /d B V
f
/MHz
U /d B V
f /MHz
观察电压可以看到，当软辫线长80mm 时，无论是被动屏蔽设置还是主动屏蔽设置，电压频率关系变化曲线已经改变。根据观察电压算出500MHz 被动屏蔽效能、主动屏蔽效能和软辫线长度的关系如图16、图17所示。
比较屏蔽层环接地和10mm 软辫线接地，被动屏蔽效能降低35dB ，主动屏蔽效能降低53dB 。可见，利用软辫线接地会对屏蔽效能造成很大影响。
软辫线达到80mm 与屏蔽层环接地时比较，被动屏蔽效能降低74dB ，主动屏蔽效能降低64dB ，
屏蔽效能已经大幅度下降。4结语
通过上面的仿真，可以看出被动屏蔽效能和主动屏蔽
效能在软辫线长度变化的情况下，两者的变化趋势虽然相
同，但是所得到的仿真和理论计算结果不同，所以两者不能等效使用。我们将进一步研究软辫线个数、位置的改变对被动屏蔽效能和主动屏蔽效能的影响。
（上接第64页）
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[28]Tzeng Shinn-Shyong,Chang Fa-Yen.EMI shielding of met －
al-coated Carbon fiber-reinforced ABS composites [J].Mate －rials Science and Engineering,2001(A302):258-267.[29]曾炜.镀镍PET 纤维/环氧树脂复合材料的性能[J].材料工
程，2004（4）:40-43.
主动屏蔽效能/d B
软辫线长度
/mm
编辑：王淑华
E-mail:wangsh@https://www.doczj.com/doc/0b3240485.html,
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导电聚合物复合材料综述 及其在金属管道防腐方面的应用 摘要 本文主要讨论了复合型导电聚合物材料的分类情况、研究现状和存在问题等，并对于用于金属管道防腐方面的导电聚合物涂料的研究和制备提出了初步的思路和设计方案。 关键字：导电；聚合物；复合材料 引言 聚合物材料易成型，易加工，耐腐蚀，比强度高，由于具有优良的特性，在新一代材料中的应用受到了极大的重视，但由于其本身电阻率多处于10-10-lO-20S/m之间，属于绝缘体材料，使其在电子材料领域的应用受到限制，为使其电阻率得到可观规模的下降，并可以广泛应用于能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件，以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术中，有关新型的、具有导电性能的聚合物材料研究具有深刻意义。 1.导电聚合物材料的分类 按照结构与组成，导电聚合物材料可分为两大类：一类是本身或经过掺杂处理后具有导电功能的聚合物材料，称为结构型导电高分子材料；另一类是以聚合物材料为基体添加具有高导电性能的有机、无机、金属等导电填料，经过各种手段使其在基体中分散从而形成具有导电性的复合材料，称为复合型导电聚合物材料，又称导电聚合物复合材料。 对于结构型导电聚合物材料，由于分子主链上刚性共轭双键结构和分子间强范德华力作用力，使结构型导电聚合物通常不熔化不溶解。这些特殊的物理性质导致其加工性能差，限制了其的使用和生产。相比之下，导电复合材料可在较大尺度上控制材料性能，而且成本低、品种繁多，易加工和工业化生产，已经被广泛应用于电子、电器、纺织和煤炭开采等领域。此外，导电聚合物复合材料还具有一些特殊的物理现象，如绝缘体向半导体的突变，电阻率对温度、压力、气体浓度敏感性，电流-电压非线性行为，电流噪音等，从而得到广泛的研究与应用。 导电聚合物复合材料主要是由高电导率的导电填料和绝缘性的聚合物基体组成，其中导电填料提供载流子，通过导电填料之间的相互作用来实现载流子在聚合物复合材料中的迁移。将导体或半导体无机材料分散到高分子材料基体中，
高分子复合材料重点
“高分子复合材料”练习题 第1章绪论 2、简述复合材料的特性。 A 比强度和比模量,复合材料的突出特点是比强度与比模量高。 B 抗疲劳性能 C 减振性能 D 过载安全性 E 高温性能良好 F 具有可设计性 第2章基体材料 2、述不饱和聚酯树脂固化中交联剂的选择以及引发剂的结构特点； 交联剂的选择一般对交联剂有如下的要求：高沸点、低粘度，能溶解树脂呈均匀溶液，能溶解引发剂、促进剂及染料；无毒，反应活性大，能与树脂共聚成均匀的共聚物，共聚物反应能在室温或较低温度下进行。 引发剂的结构特点：引发剂一般为有机过氧化物4、简述酚醛树脂的种类及其常用固化剂； 酚醛树脂的种类：a．热固性酚醒树脂 b．热塑性酚醛树脂 c．其它类型酚醛树脂
(a)低压钡酚醛树脂。(b)硼酚醛树脂。(c)改性酚醛树脂。 常用固化剂：热固性塑料酚醛树脂一般采用酸类固化剂。常用的酸类固化剂有盐盐酸或磷酸，也可用对甲苯磺酸、苯酚磺酸或其它的磺酸。 5 简述热塑性树脂的特点及其常用产品； 热塑性树脂的特点：就是加热软化甚至熔融，冷却后硬化，这个过程是可以反复进行的，因此，热塑性树脂的加工成型是非常方便的。 常用的热塑性树脂：有聚乙烯、聚碳酸酌、聚甲醛、聚苯醚、聚矾、豪四氟乙烯等。 6、简述聚苯硫醚的结构及其物理特性。 聚苯硫醚是以硫化钠和对二氯苯为原料制备的，在其分子链中含有苯硫基，分子结构式为右方所 示。 聚苯硫醚为一种线型结构，当在空气中加热到345℃以上时，它就会发生部分交联。固化的聚合物是坚韧的，且是非常难溶的。聚苯疏醚具有优异的综合性能。表现为突出的热稳定性，优良的化学稳定性、耐蠕变性、刚性、电绝缘性及加工成型性。
新型药用高分子材料的研究现状 首先，我们先来了解一下什么是高分子材料。 高分子材料：macromolecular material，以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 了解过了高分子材料，我们再来了解下什么是药用高分子材料。 药用高分子材料（polymers for pharmaceuticals）具有生物相容性、经过安全评价且应用于药物制剂的一类高分子辅料。 近年来，随着纳米技术与材料科学的发展，涌现出大量纳米级微粒负载药物的新型制剂，极大地推进了新型药用高分子的研究与发展。在制药领域中，高分子材料的应用具有久远的历史。药用高分子的发展，不仅改变了传统的用药方式，开辟了药物制剂学的新领域，丰富了药物的类型，而且对制剂学与药理学的发展提出了大量的新问题。上世纪六十年代开始,大量新型高分子材料进入药剂领域,推动了药物缓控释剂型的发展。这些高分子材料以不同方式组合到制剂中,起到控制药物的释放速率，释放时间以及释放部位的作用。 那么，它的作用原理又是什么呢？ 药用高分子材料是一种药物缓释技术，就是通过医用高分子材料包覆在药物表面，当然药物不是成块状的，而是很小的。有高分子材料的保护，药物在短时间内不会被身体吸收，而是随血液流动到特定区域，当到达之后药物表面的高分子材料已经溶解到血液中，最终随体液排出。而药物能够有针对性的治疗病患处。 那么，目前的药用高分子材料有哪些呢？ 首先，是淀粉及其衍生物 其中包括：淀粉、糊精、预胶化淀粉和羧甲基淀粉钠等 然后是纤维素及其衍生物和纤维素醚的酯类 已列入一些国家法定典籍中的要用纤维素有粉状纤维素和微晶纤维素两种。 纤维素衍生物有：纤维素酯类、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和低取代羟丙基纤维素、羟丙甲纤维素。 纤维素醚的酯类有：羟丙甲纤维素酞酸酯、醋酸羟丙甲纤维素琥珀酸酯。 最后是一些其他的天然药用高分子材料。 其中包括：阿拉伯胶、明胶、瓜尔豆胶、壳多糖和脱乙酰壳多糖、西黄蓍胶、黄原胶、透明质酸、琼脂、海藻酸钠、白蛋和聚麦芽三糖。 而药用高分子对材料又有哪些基本要求呢？ 第一，要有利于成品的加工； 第二，要有利于提高生物利用度或病人的适应性； 第三，要有助于从外观鉴别药物制剂； 第四，要有助于增强制剂在贮存或应用时的安全性和有效性。 目前，药用高分子材料在药物制剂中主要作为辅料应用，是药物制剂不可缺
铝基复合材料的研究发展现状与发展前景摘要：铝基复合材料具有很高的比强度、比模量和较低的热膨胀系数，兼具结构材料和功能材料的特点。介绍了铝基复合材料的分类、制造工艺、性能及应用等几个方面，最后对铝基复合材料的研究状况及其发展趋势。做了简单的介绍。 关键词：铝基复合材料，制造工艺，性能，应用 Abstract:Aluminum matrix composite was in capacity of structure materials and function materials for its high specific strength and high specific modulus and low coefficient of thermal expansion.The classification of aluminum matrix composite were introduced and the preparation process、properties and application of aluminum matrix composite was expounded,and then the domestic research status and future development trends of the composite were summed up. Key words:aluminum matrix composites，preparation process，properties，application. 1.发展历史 1.1概述 复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的材料通过先进的材料制备技术组合而成的一种多相固体材料。根据基体材料不同，复合材料包括三类:聚合物基复合材料(PMC)、金属基复合材料(MMC)和陶瓷基复合材料(CMC)[1]。金属基复合材料在20世纪60年代末才有较快的发展，是复合材料的一个新分支，其以高比强、高比模和耐磨蚀等优异的综合性能，在航空、航天、先进武器系统和汽车等领域有广泛的应用，已成为国内外十分重视发展的先进复合材料。 在金属基复合材料中，铝基复合材料具有密度低、基体合金选择范围广、可热处理性好、制备工艺灵活、比基体更高的比强度、比模量和低的热膨胀系数，尤其是弥散增强的铝基复合材料，不仅具有各向同性特征，而且具有可加工性和价格低廉的优点，更加引起人们的注意[2]。铝基复合材料具有很大的应用潜力，并且已有部分铝基复合材料成功地进入了商业化生产阶段。 铝基复合材料是以金属铝及其合金为基体，以金属或非金属颗粒、晶须或纤维为增强相的非均质混合物。按照增强体的不同，铝基复合材料可分为纤维增强铝基复合材料和颗粒增强铝基复合材料。纤维增强铝基复合材料具有比强度、比模量高，尺寸稳定性好等一系列优异性能，但价格昂贵，目前主要用于航天领域，作为航天飞机、人造卫星、空间站等的结构材料。颗粒增强铝基复合材料可用来制造卫星及航天用结构材料、飞机零部件、金属镜光学系统、汽车零部件；此外还可以用来制造微波电路插件、惯性导航系统的精密零件、涡轮增压推进器、电子封装器件等[3]。 然而不管增强物的类型和形状尺寸如何，大多数铝基复台材料具有以优点： ①重量轻、比强度、比刚度高。 ②具有高的剪切强度。 ③热膨胀系数低，热稳定性高，并有良好的导热性和导电性。 ④具有卓越的抗磨耐磨性。 ⑤能耐有机液体，如燃料和溶剂的侵蚀。 ⑥可用常规工艺和设备进行成型和处理。 1.2分类
复合型导电高分子材料的应用及发展前景 【摘要】介绍了复合型导电高分子的特性、共混和填充复合型导电高分子的制备方法、开发现状及其技术进展。 【关键词】复合型导电高分子；导电性能；共混；填充 1、前言 通常，高分子材料的体积电阻率约为1010~1020Ω〃cm 之间，因而被大量用作绝缘材料。随着现代电子工业和作息技术等产业革命迅速发展，越来越需要具有导电功能高分子材料。导电高分子由于其具有重量轻、易加工各种复杂形状以及电阻率在较大范围内可调等特点，在防静电、电磁屏蔽、微波吸收、电化学及催化等领域得到广泛的应用(1)。导电高分子按其结构组成和制备方法的不同可分为结构型和复合型两大类。目前，复合型导电高分子材料所采用的复合方法主要有两种：一种是将亲水性聚合物或结构导电高分子与基本高分子进行共混，另一种则是将各种导电填料填充到基体高分子中(2)。 2、共混复合型高分子 2.1 与亲水性聚合物共混 作为亲水性聚合物，目前以聚氧化乙烯（PEO）的共聚物占多数，这可能与PEO 同基体高分子相容性较好有关。此外，还有降乙二醇-甲基丙烯酸酯类共聚物等.(3)日本Asahi 公司将ABS、Hips 与亲水性PA 共混制得两种高性能抗静电复合材料AdionA 和AdionH，尤其是后者在相对湿度较低的条件下也表现出较强的抗静电能力，且不受水洗和擦试等影响。在相对湿度为50%温度为23℃的环境中保存4 年后，抗静电性能无变化，机械性能不低于普通HIPS，其它性能则与普通HIPS 相同(4)。三洋化成工业公司开发的以聚醚为主的特殊嵌段共聚物与PMMA、ABS和PA 等基本高分子组成的共混物也具有永久抗静电效果，且相溶性较Goodrich 公司研制的永久性抗静电母料STAT-RITE C.2300非常引人注目，其化学组成可能是以PEP-ECH（表氯醇）共聚物为主要成分的高分子合金。当添加量为15%-20%时，与PVC/PC、PET 及PS系列基体高分子制成的复合材料具有永久性抗静电能力，且价格低廉，热稳定性好(5)。 许多学者研究了基本高分子与亲水性聚合物PEO（或其共聚物）组成的共混体系的形态结构。结果表明，亲水性聚合物在特殊相溶剂存在下，经较低的剪切拉伸后，在基体高分子表面形成微细的筋状，即层状分散结构，而中心结构则接近球状分布(6)。 2.2 与结构型导电高分子共混 这种共混技术就是采用机械或化学方法将结构型导电高分子和基本高分子进行复合，这是一条使结构型导电高分子走向实用体的有效途径。若将结构型导电高分子和基体高分子达到微观尺度内的共混，则可以获得具有互穿或部分互穿网络结构的复合型导电高分子，通常采用化学法或电化学法进行制备(10)。 3、填充复合导电高分子 这种导电高分子通常是将不同的无机导电填料掺入到普通的基体高分子中，经各种成型加工方法复合制得。导电填料的品种很多，常用的可分成炭系和金属系两大类。炭系填料包括炭黑、石墨和碳纤维等；金属系主要有铝、铜、镍、铁等金属粉末、金属片和金属纤维。此外，还有镀金属的纤维和云母片等。目前研究和应用较多的是由炭黑颗粒和金属纤维填充制成的复合型导电高分子(11)。3.1 炭黑填充型导电高分子
高分子材料和复合材料 导学案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第三单元高分子材料和复合材料 编写：王飞审核：何一位作业等第：_______ 班级：________姓名：____________批改日期：_______ 【学习目标】 了解有机高分子材料的分类，认识塑料、纤维、橡胶、功能高分子材料的区别； 【课堂导学】 1、塑料的主要成分是，具有、、、、等优点；塑料按性能和用途可分为、、；按受热情况可分为、。 2、纤维可以分为那两大类： 3、区分不同纤维的常见方法是: 4、橡胶的分类： 5、天然橡胶的主要成分它为分子； 缺点是：；为了改变特性常常要经过处理；使得分子结构变为 6、常见的高分子材料有： 7、复合材料是指： 其优点是： 常见的复合材料有： 二、课堂探究 1．随着社会的发展，复合材料逐渐成为一类新的有前途的发展材料，目前，复合材料最主要的应用领域是( )。 A．高分子分离膜 B．人类的人工器官 c．宇宙航天工业 D．新型药物 2、下列塑料的合成，所发生的化学反应类型与另外三种不同的是（） A 聚乙烯塑料 B 聚氯乙烯塑料 C 酚醛塑料 D 聚苯乙烯塑料 3、下列有关高分子化合物的叙述正确的是( )。 A．高分子化合物极难溶解 B．高分子化合物依靠分子间作用力结合，材料强度均较小 C．高分子均为长链状分子 D．高分子材料均为混合物 三、课堂笔记
【巩固反馈】 1．橡胶属于重要的工业原料。它是一种有机高分子化合物，具有良好的弹性，但强度较差。为了增加某些橡胶制品的强度，加工时往往需进行硫化处理，即将橡胶原料与硫黄在一定条件下反应。橡胶制品硫化程度越高，强度越大，弹性越差。下列橡胶制品中，加工时硫化程度较高的是() A．橡皮筋B．汽车外胎 C．普通气球 D．医用乳胶手套 2、物质不属于天然高分子化合物的是( ) A. 淀粉 B. 纤维素 C. 塑料 D. 蛋白质 3下列各物质属于高分子化合物的是( )。 A.葡萄糖 B．硬脂酸甘油酯 C．TNT I)．酶 4下列原料或制成的产品中。若出现破损不可以进行热修补的是( )。 A．聚氯乙烯凉鞋 B．电木插座 C．聚丙烯材料 D．聚乙烯塑料膜 5离分子材料与一般金属材料相比，优越性是( )。 A．强度大 B.电绝缘性能好 C．不耐化学腐蚀 D．不耐热 6、材料科学、能源科学、信息科学是二十一世纪的三大支柱产业。在信息通信方面，能同时传输大量信息，且具有较强抗干扰能力的材料是( )。 A．光导纤维 B．塑料 C．合成橡胶 D．合成纤维 7、“空对空”响尾蛇导弹头部的“红外眼睛”，能分辨出0C的温差变化，它是由热敏陶瓷材料和热释电陶瓷材料做成的。下列叙述中不正确的是( )。 A．“红外眼睛”对热非常敏感 B．“红外眼睛”的热目标是敌机发动机或尾部喷口高温区 C.“红外眼睛”的电阻值随温度明显变化
高分子复合材料的研究现状与展望 高分子复合材料的研究现状与展望 研究领域的一个研究热点。复合材料可以发挥各种材料的优点，避其弱点，可充分利用和节约资源，因此科技界将复合材料作为一类新型材料来研究。例如玻璃钢，因质轻、坚硬，机械强度可与钢材相比，已成功用于印刷电路板、汽车车身、船体等领域。 复合材料与陶瓷、高聚物、金属并称为四大材料。其已成为衡量一个国家或地区的复合材料工业水平的标志之一，是国家安全和国民经济具有竞争优势的源泉。有关研究报道指出，到2020年，复合材料性能潜力可获得20%~25%的提升. 随着工业现代化的发展，设备的集群规模和自动化程度越来越高，同时针对设备的安全连续生产的要求也越来越高，传统的以金属修复方法为主的设备维护工艺技术已远远不能满足高新设备的维护需求，对此需要研发针对设备预防和现场解决的新技术和材料，为此诞生了包括高分子复合材料在内的更多新的维护技术和材料，满足新设备运行环境的维护需求。 1、高分子材料研究现状 高分子材料是以高分子化合物为基础的材料，由巨量原子以共价键结合形成相对分子量大、具有重复结构单元的有机化合物。高分子材料按来源分为天然高分子材料、合成高分子材料、半合成高分子材料。生活中的高分子材料很多，如蚕丝、棉、麻、毛、玻璃、橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等.
我国在高分子材料的开发和综合利用虽起步较晚，但高分子材料为我国的经济建设做出了重要的贡献，已建立了完善的高分子材料的研究、开发和生产体系，取得了进步。目前，我国应提高整体科研水平，致力于创新的高分子聚合反应和方法，开发出绿色功能和智能材料，满足工业和新技术的需求，提高人们生活质量。 高分子材料对我们未来的影响是不可预测的，随着科技的发展，高分子材料也可以具有其他材料的特性，成为最全面的材料，能满足人类在工业、医药、航天方面对新材料的需求，造福人类。 2、复合材料研究现状 复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比强度和比模量大、比重小。例如碳纤维与环氧树脂复合的复合材料，其比强度、比模量比钢和铝合金的比强度、比模量大数倍，且具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能. 纤维增强材料的另一个特点是各向异性，可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料，在500℃时仍能保持足够的强度和模量。碳化硅纤维与钛复合，耐热性高，耐磨损，可作发动机风扇叶片。碳化硅纤维与陶瓷复合，使用温度可达1500℃，比超合金涡轮叶片的使用温度高得多。碳纤维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨，构成耐烧蚀材料，已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。非金属基复合材料由于密度小，用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧，其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。
生物医用高分子材料研究进展及趋势
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 医用材料学课程学习总结及结课论文生物医用高分子材料的研究及发展趋势
学院名称：材料科学与工程 专业班级：金属1302 学生姓名：钱振 指导教师姓名：王宝志 2016年 10 月 生物医用高分子材料的研究及发展趋势 钱振 学号：63 班级：金属1302 材料科学与工程学院 摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，分子材料在各领域得到了显著应用，在医用领域应用更多，本文综述了生物医用高分子材料的分类、特点及基本条件，概述了医用高分子材料的研究现状及其用途，并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。通过介绍医用高分子材料在人工脏器、药剂及医疗器械方面的应用，以及我国近年来的研究情况和存在的问题,形成对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。 关键词：生物材料，生物医用高分子材料，现状，应用，展望 1.引言 生物医用材料是生物医学科学中的最新分支学科，它是生物学、医学、化学、 物理学和材料学交叉形成的边缘学科，是用于人工组织或器官制备、高性能医疗
器械的研制、药物新剂型的开发和和仿生效应研究的基础[1] 。 生物医用材料，简称生物材料(BiomaterialS)，是一类具有特殊性能或功能，用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料]2[。主要包括生物医用高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料和生物医用复合材料等。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学]3[，生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域(如:人工器官、外科修复、理疗康复、诊断治疗、心血管、骨修复、神经传递、皮肤、器官、药物控释等）。 2.研究现状 生物医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的高分子材料。在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料取得了长足的进展，目前已成为发展最快的一个重要分支。随着医用高分子产业的发展，出现了大量的医用新材料和人工装置，如人工心脏瓣膜、人工血管、人工肾用透析膜、心脏起博器及骨生长诱导剂等。近10年来，由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展，医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。 生物医用高分子材料是生物材料的重要组成部分，它发展最早、应用最广泛、用量最大、品种繁多，主要包括：塑料、橡胶、纤维、粘合剂等。随着医学的发展，这些材料在医学领域得到广泛的应用。如:膨体聚四氟乙烯人造血管、聚矾中空纤维人工肾、硅橡胶医用导管、介入栓塞材料、介入诊疗导管以及护理方面使用的一次性医疗用品等，都是由高分子材料制成的。这些产品在临床诊断、治疗、护理等方面起着越来越重要的作用。正是由于高分子材料在医学上的独特作用，因而在高分子化学上出现了一个新的分支—医用高分子(Medical highpolymers)。它是把高分子化学的理论、研究方法、临床医学的需要结合起来，用于研究生物体的结构、生物体器官的功能及医用材料的应用等的一门年轻而边缘性的学科]4[。
铝基复合材料的发展现状与研究 摘要：随着现代生产技术的发展，对材料的性能要求越来越高，目前，铝基复合材料由于其优良的性能已经成为现时研究的热点。阐述了铝基复合材料的基本性能及应用情况，总结了近几年关于铝基复合材料的主要研究成果与发展趋势。 关键词：铝基复合材料,材料性能,研究成果,趋势 Development and progress of aluminium matrix composites Tang nong-j Abstract:With the development of modern manufacturing technology, The material performance requirements more and more high,The development of aluminum matrix composite materials was reviewed with their properties. Espectively in accordance with the classes to which they belong. The fundamental property and application field of aluminum matrix composite were briefly introduced. The main research achievements and development were summarized in recent years. Meanwhile, the outlook of its development was put forward. Key words:aluminium matrix composites,material properties,research findings,trend
高分子纳米生物材料的发展现状及前景 纳米材料研究都是从20世纪80年代开始的，是在之前三次工业革命的基础上发展起来的的新兴科技领域。巨大的需求与技术支撑，使其在材料、生物、医学、高分子等领域开拓出一片片新大陆，筑起21世纪工业革命的基石。而纳米技术作为一项高新技术在高分子材料中有着非常广阔的应用前景，对开发具有特殊性能的高分子材料有着重要的实际意义 纳米高分子材料，也称高分子纳米微粒或高分子超微粒，粒径尺度在1 nm～1000 nm范围。这种粒子具有胶体性、稳定性和优异的吸附性能，可用于药物、基因传递和药物控释载体，以及免疫分析、介入性诊疗等方面。 1纳米科技与高分子材料的邂逅 高分子材料学的一个重要方面就是改变单一聚合物的凝聚态,或添加填料来使高分子材料使用性能大幅提升。而纳米微粒的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应能在声、光、电、磁、力学等物理特性方面呈现许多奇异的物理、化学性质。金属、无机非金属和聚合物的纳米粒、纳米丝、纳米薄膜、纳米块体以及由不同组元构成的纳米复合材料,可实现组元材料的优势互补或加强。通过微乳液聚合方法得到的纳米高分子材料具有巨大的比表面积,纳米粒子的特异性能使其在这一领域的发展过程中顺应高分子复合材料对高性能填料的需求,出现了一些普通微米级材料所不具有的新性质和新功能,纳米科技与高分子材料科学的交融互助对高分子材料科学突破传统理念发挥了重要作用。 高分子纳米复合材料的应用及前景 由于高分子纳米复合材料既能发挥纳米粒子自身的小尺寸效应、表面效应和量子效应,以及粒子的协同效应,而且兼有高分子材料本身的优点,使得它们在催化、力学、物理功能(光、电、磁、敏感)等方面呈现出常规材料不具备的特性,故而有广阔的应用前景利用纳米粒子的催化特性,并用高聚物作为载体,既能发挥纳米粒子的高催化性和选择催化性,又能通过高聚物的稳定作用使之具有长效稳定性。 纳米粒子加入聚合物基体后,能够改善材料的力学性能。如纳米A-Al2O3/环氧树脂体系,粒径27nm,用量1%~5%(质量分数)时,玻璃化转变温度提高,模量达极大值,用量超过10%(质量分数)后,模量下降[79]。又如插层原位聚合制备的聚合物基有机)无机纳米级复合材料(聚酰胺/粘土纳米复合材料等)具有高强度、高模量、高热变形温度等优点,目前已有产品出现,用作自行车、汽车零部件等[55]。尤其引人注目的是高分子纳米复合材料在功能材料领域方面的应用,包括磁性、电学性质、光学性质、光电性质及敏感性质等方面。 磁性纳米粒子由于尺寸小,具有单磁畴结构,矫顽力很高,用它制作磁记录材料可以提高记录密度,提高信噪比;一般要求与聚合物复合的纳米粒子,采用单磁畴针状微粒,且不能小于超顺磁性临界尺寸(10nm)。 利用纳米粒子的电学性质,可以制成导电涂料、导电胶等,例如用纳米银代替微米银制成导电胶,可以节省银的用量;还可以用纳米微粒制成绝缘糊、介电糊等。另外可用于静电屏蔽材料,日本松下公司应用纳米微粒Fe2O3、TiO2、Cr2O3、ZnO等具有半导体特性的氧化物粒子制成具有良好静电屏蔽的涂料,而且可以调节其颜色;在化纤制品中加入金属纳米粒子可以解决其静电问题,提高安全性。 利用复合体系的光学性能,可以制成如下材料:(1)优异的光吸收材料。例如在塑料制品表面上涂上一层含有吸收紫外线的纳米粒子的透明涂层,可以防止塑料
高分子复合材料 高分子复合材料，从狭义上来说是指高分子与另外不同组成、不同形状、不同性质的物质复合而成的多相材料，大致可分为结构复合材料和功能复合材料两种。广义上的高分子复合材料则还包含了高分子共混体系，统称为“高分子合金”。当分散相为金属/无机物时，则称为有机/无机高分子复合材料；而当分散相为异种高分子材料时，则称为高分子共混物。自然界中有大量的高分子复合材料的例子，如树木、蜂巢、燕窝等。 高分子复合材料分为两大类：高分子结构复合材料和高分子功能复合材料。以前者为主。高分子结构复合材料包括两个组分：①增强剂。为具有高强度、高模量、耐温的纤维及织物，如玻璃纤维、氮化硅晶须、硼纤维及以上纤维的织物。②基体材料。主要是起粘合作用的胶粘剂，如不饱合聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等热固性树脂及苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂，这种复合材料的比强度和比模量比金属还高，是国防、尖端技术方面不可缺少的材料。高分子功能复合材料也是由树脂类基体材料和具有某种特殊功能的材料构成，如某些电导、半导、磁性、发光、压电等性质的材料，与粘合剂复合而成，使之具有新的功能。如冰箱的磁性密封条即是这类复合材料。 高分子复合材料有以下优异特性：优异的附着力：高分子渗透形成分子之间的作用力，使其与修复部件形成范德华力和氢键链接。优异的机械性能：分析了机械设备在运行过程中所产生的各种复合力的要求，在材料的合成过程中实现了各种数据的均衡性，并具有良好的机械加工性能和延展性能。抗化学腐蚀性能：解决了大多数高温下的有机酸、无机酸及混合酸的腐蚀。材料的安全性：100%固体，材料没有挥发性；无毒无害，可以和皮肤直接接触。 所以它的应用范围比较广，已经形成工业化生产规模的高分子为通用高分子材料，称具有特殊用途与功能的为功能高分子。高分子是生命存在的形式，所有的生命体都可以看作是高分子的集合。树枝、兽皮、稻草等天然高分子材料是人类或者类似人类的远古智能生物最先使用的材料。在历史的长河中，纸、树胶、丝绸等从天然高分子加工而来的产品一直同人类文明的发展交织在一起。 例如，将水泥砂浆与聚合物等材料以适当比例配制而形成的聚合物水泥砂浆,因其材料组成中有热塑性高分子化合物,在固化剂作用下可形成不溶、不熔硬质的复合材料,此复合材料具有包括抗冲耐磨性能在内的许多优良力学性能。因此,选择合适的材料组成成分并确定其配合比,是实现材料优良性能的先决条件。 上海复鑫分析技术中心研发团队在长期实验室分析经验的积累中，一直坚持专注于成分分析领域，产品种类涵盖：塑料、橡胶、钢材、胶粘剂、涂料、油墨、清洗剂、水处理助剂、表面处理剂、金属加工液、建筑类添加剂、油田助剂、脱模剂、助焊剂等八大行业的四十余个品类。依托复旦大学、上海交大等高校的国家重点实验室作为技术平台，并通过与上海有机化学研究所、上海材料研究所等机构的紧密合作，不断挖掘一线市场需求，服务长三角、全国乃至东南亚和北欧的客户。
高分子材料发展现状及应用趋势探讨 目录 1引言 (2) 2高分子材料概念 (2) 2.1 高分子材料按来源分类 (2) 2.2高分子材料按应用分类 (2) 3高分子材料发展现状 (3) 3. 1军工业领域现状 (3) 3. 2建筑领域应用现状 (4) 3. 3民用行业应用现状 (4) 4高分子材料的应用趋势 (4) 4. 1热响应型 (4) 4. 2电磁响应型 (4) 4. 3水溶性高分子材料 (5) 4. 4绿色发展 (5) 5 高分子材料发展面临的挑战与制约 (5) 5.1低端过剩高端缺乏 (6) 5.2关键技术和核心技术制约还很突出 (6) 5.3塑料垃圾污染 (6) 6 高分子材料未来可持续发展的思考 (7) 6.1创新是可持续发展的关键 (7) 6.2绿色发展是可持续发展的根本之策 (7) 6.3对标国际一流技术 (8) 7结语 (9)
1引言 高分子材料是材料科学研究领域的重要组成部分，对社会发展有着重要影响，适应人类材料利用的发展方向。科学技术的发展为高分子材料的进步提供了助力。如今社会建设中对材料的运用方而有着新的发展要求，对高分子材料进行深入研究，能够适应社会发展的需要。 2高分子材料概念 2.1 高分子材料按来源分类 高分子材料具有聚合性能，高分子化合物为其主要组成部分，借助多种助剂比如添加剂等发挥作用。高分子材料了主要分为大然及人工合成两种类型。大然性高分子材料大多从自然界中的动植物资源中进行有效获得，比如橡胶等材料。而人工合成高分子材料主要通过合成方法来制作材料，其中包括塑料、橡胶、合成纤维等类型，比如人们日常生活中的塑料瓶等。两种类型的高分子材料相比，人工合成类型的具有较多优点，比如耐腐蚀性较好、绝缘性能佳等，高分子材料在社会中的多个领域有着广泛运用。高分子材料逐渐朝着智能化、科学化的方向快速发展。 2.2高分子材料按应用分类 高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。 ①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状。有天然橡胶和合成橡胶两种。②纤维分为天然纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料，经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、
高分子复合材料的性能特点 陈金鹏 （河北工业大学材料科学与工程学院，材料物理与化学国家重点学科，天津）摘要：简单介绍了稀土/高分子复合材料，磁智能材料，聚合物基纳米复合材料，导电高分子复合材料，磁性纳米高分子复合材料等几种高分子复合材料的性能和特点，以及对它们的制作方法做了简单的介绍。 关键词：高分子复合材料，纳米材料，特性 The performance characteristics of polymer composite materials Chen jin peng （College of Materials Science and Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin, China ） Abstract: Introduced several the performance and characteristics of the rare earth/polymer composite material l, magnetic intelligent materials, polymer nanocomposites, conductive polymer composite material, magnetic nano polymer composite macromolecule composite materials, and their production methods do briefly introduced. Key words：Polymer composite materials, Nano materials, characteristics 1.1稀土/高分子复合材料 在高分子材料科学发展过程中，兼备高分子材料质轻、高比强度、易加工、耐腐蚀的优点，同时又具有光、电、磁、声等性能的特种高分子复合材料备受推崇。稀土因其电子结构的特殊性而具有光、电、磁等特性，这些特性是人们制备稀土/高分子复合材料强烈的技术和应用的驱动力。在简单掺混型稀土/高分子复合材料的制备过程中,研
功能高分子材料研究进展 摘要 功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 关键词:高分子材料；功能高分子；功能材料； Abstract Functional polymer materials is an important branch of polymer science, it is the study of various functional polymer molecular design and synthesis of relationship between structure and properties and application technology as a new material. its importance is that contains every kind of polymer has special function it light functional polymer materials mainly include chemical functional polymer materials electric magnetic functional polymer materials acoustic functional polymer materials, polymer liquid crystal sections medical polymer materials, the research of this field mainly includes the study of the function of the molecular structure and formation of various sorts of special relationship, which is from the macro and go deep into the micro, and from the quantitative and semi-quantitative into from the chemical composition and structure principle to explain the special function of regularity, to explore and this paper mainly discusses the synthesis of new functional materials. Keywords：high polymer materials; functional polymer; functional Materials;
收稿日期:2003207221 作者简介:李凤平(1956-),男,副教授,从事产品造型设计。 金属基复合材料的发展与研究现状 李凤平 (辽宁工程技术大学机械学院,辽宁阜新 123000) 摘要: 本文对金属基复合材料的分类、制造方法进行了综述,阐述了国内外研究现状,提出了在重金属基复合材料的研究中存在的问题,探讨了重金属基复合材料的研究方向。 关键词: 金属基复合材料;制造方法;分类;研究现状;研究方向 中图分类号:TB331 文献标识码:A 文章编号:1003-0999(2004)01-0048 近20年来,伴随航空航天工业和宇宙空间技术及民用行业技术的进步,金属基复合材料获得惊人的发展。在航天、机器人、核反应堆等高技术领域,镁基、铝基、钛基等轻质复合材料起到了支撑作用[1],SiC 晶须增强的铝基复合材料薄板将用于先进战斗机的蒙皮和机尾的加强筋,钨纤维增强高温合金基复合材料可用于飞机发动机部件,石墨/铝、石墨/镁复合材料具有很高的比刚度和抗热变形性,是卫星和宇宙飞行器用的良好的结构材料。美国航天航空局采用石墨/铝复合材料作为航天飞机中部长20m 的货舱架。此外,金属基复合材料还可以用于光学与精密仪器,美国把金属基复合材料高性能反光镜用于红外探测系统,航天激光系统及超轻量太空望远镜,通过改变SiC 强化颗粒占铝基合金的比例,能使反光镀层的热膨胀系数与复合材料相同,有助于提高跟踪和命中率。 在民用工业中,复合材料的应用领域十分广阔。以碳氮化物或金属间化合物颗粒为强化剂的钢基复合材料,能明显提高强度、韧性、耐磨、耐蚀和切削性能。美国在各类合金钢中用适当工艺加入TiC ,称之为TiC 2铁基复合材料,前苏联称这类复合材料为碳化物钢。这类材料的特点是重量轻、尺寸稳定、硬度高、摩擦系数小。根据不同基钢,可使复合材料具有耐蚀、耐磨、耐热性能,也可做成无磁材料。尤其是工具、模具钢、高温合金、夹具和耐磨件,采用这类复合材料能有效提高寿命和性能,日本和前苏联将用粉末冶金制取得这类材料称为新型硬质合金。用Al 2O 3或SiC 晶须或纤维强化的复合材料,由于耐 高温和高强度,可用于发动机和泵的叶轮,也可加工成模具。如果工程机械用刮板及铲斗和冶金行业用磨损件由普通耐磨钢改为陶瓷复合材料,则可明显 提高材料使用寿命。在汽车制造行业中,20～60% 的零件可以用碳纤维复合材料制造,一般可减重40～80%[1]。氧化铝增强铝合金已成功地制成镶圈,用于活塞环槽及顶部,以代替含镍奥氏体铸铁,不仅耐磨性相当,而且还可以减轻重量,简化工艺和降低成本。另外,发动机钢套、连杆、连销、刹车盘等也在使用金属基复合材料制造,如果能打开市场,将会有较大的产量。其他方面,如运动器材、自行车架、各种型材以及装甲车履带、轻质防弹装甲车等也初步应用复合材料。 1 金属基复合材料的分类 金属基复合材料可分为宏观组合型和微观强化型两大类[2]。宏观组合型指其组分能用肉眼识别和具备两组分性能的材料(如双金属、包履板等);微观强化型指其组分需用显微镜才能分辨的以提高强度为主要目的的材料。根据复合材料基体可划分为铝基、镁基、钢基、铁基及铝合金基复合材料等。按增强相形态的不同可划分为颗粒增强金属复合材料、晶须或短纤维增强金属基复合材料及连续纤维增强金属基复合材料。颗粒增强金属基复合材料是利用颗粒自身的强度,基体起着把颗粒组合在一起的作 用,颗粒平均直径在1 μm 以上,强化相的容积比(Vf )可达90%[4]。纤维增强金属基复合材料是利用无机纤维(或晶须)及金属细线等增强金属得到轻 而强的材料,纤维直径从3 μm 到150μm (晶须直径小于1 μm ),纵横比(长度/直径)在102以上。2 金属基复合材料的制备方法 金属基复合材料的复合工艺相对比较复杂和困难。这是由于金属熔点较高,需要在高温下操作;同时不少金属对增强体表面润湿性很差,甚至不润湿,加上金属在高温下很活泼,易与多种增强体发生反 FRP/CM 2004.No.1
高分子／石墨烯纳米复合材料研究进展 高秋菊１，夏绍灵１，２＊ ，邹文俊１，彭 进１，曹少魁２ （１．河南工业大学材料科学与工程学院，郑州 ４５０００１；２．郑州大学材料科学与工程学院，郑州 ４５００５２ ）收稿：２０１２－０１－０９；修回：２０１２－０４－ ２４；基金项目：郑州科技攻关项目（０９１０ＳＧＹＧ２３２５８－ １）；作者简介：高秋菊（１９８４—），女，硕士研究生，主要从事高分子复合材料的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｇａｏｑｉｕｊ ｕ２００８＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ；＊通讯联系人，Ｔｅｌ：０３７１－６７７５８７２２；Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈａｏｌｉｎｇ ＿ｘｉａ＠ｈａｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ． 摘要： 石墨烯以其优异的力学、光学、电学和热学性能，得到日益广泛的关注和研究。本文介绍了石墨烯的结构、性能和特点，并对石墨烯的改性方法进行了概括。本文着重综述了高分子／石墨烯纳米复合材料的研究现状和进展，并介绍了高分子／石墨烯纳米复合材料的三种制备方法，即原位插层聚合法、溶液插层法和熔融插层法。此外，还对高分子／石墨烯纳米复合材料的应用前景进行了展望，并对石墨烯复合材料研究存在的问题和未来的研究方向进行了讨论。 关键词：石墨烯；高分子；纳米复合材料；研究进展 引言 石墨烯是以ｓｐ２ 杂化连接的碳原子层构成的二维材料， 其厚度仅为一个碳原子层的厚度。这种“只有一层碳原子厚的碳薄片”，被公认为目前世界上已知的最薄、最坚硬、最有韧性的新型材料。石墨烯具 有超高的强度，碳原子间的强大作用力使其成为目前已知力学强度最高的材料。石墨烯比钻石还坚硬， 强度比世界上最好的钢铁还高１００倍［１］ 。石墨烯还具有特殊的电光热特性， 包括室温下高速的电子迁移率、 半整数量子霍尔效应、自旋轨道交互作用、高理论比表面积、高热导率和高模量、高强度，被认为在单分子探测器、集成电路、场效应晶体管等量子器件、功能性复合材料、储能材料、催化剂载体等方面有广泛 的应用前景［ ２］ 。石墨烯是一种疏松物质，在高分子基体中易团聚，而且石墨烯本身不亲油、不亲水，在一定程度上也限制了石墨烯与高分子化合物的复合，尤其是纳米复合。因而，很多学者对石墨烯的改性进行了大量的研究，以提高石墨烯和高分子基体的亲和性，从而得到优异的复合效应。 １ 石墨烯的改性方法 １．１ 化学改性石墨烯 该方法基于改性Ｈｕｍｍｅｒｓ法［３］ 。首先，由天然石墨制得石墨氧化物， 再通过几种化学方法获得可溶性石墨烯。其化学方法包括：氧化石墨在稳定介质中的还原［４］、通过羧基酰胺化的共价改性［５］ 、还原氧化石墨烯的非共价功能化［ ６］、环氧基的亲核取代［７］、重氮基盐的耦合［８］ 等。此外，还出现了对石墨烯的氨基化［９］、酯化［１０］、异氰酸酯［１１］ 改性等。用化学功能化的方法对石墨烯进行改性，不仅可以提高其溶解性 和加工性能，还可以增强有机高分子间的相互作用。１．２ 电化学改性石墨烯 利用离子液体对石墨烯进行电化学改性已见报道［１２］ 。用电化学的方法，使石墨变成用化学改性石 墨烯的胶体悬浮体。石墨棒作为阴极，浸于水和咪唑离子液的相分离混合物中。以１０～２０Ｖ的恒定电 · ７８· 第９期 高 分 子 通 报