复合材料
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复合材料是什么意思
复合材料是指由两种以上的不同材料组合而成,其性能比单一材料好的一种新型材料。
根据组合方式的不同,可以分为层状复合材料、颗粒复合材料等。
复合材料结构复杂,可以根据需要进行设计和制造,具有很高的机械性能、物理性能、化学性能和耐腐蚀性能,同时还具有很好的导热、绝缘、声学、热学、光学等特性,是一种理想的结构材料。
复合材料的组成部分主要有增强体和基体。
增强体是指在复合材料中起增强作用的成分,如纤维、颗粒、片、膜等;基体是指增强体所嵌入的材料,如塑料、金属、陶瓷等。
增强体和基体的组合可以根据需要进行选择,以达到最佳的性能要求。
复合材料广泛应用于航空航天、汽车、建筑、体育用品、电子产品等领域。
在航空航天领域,复合材料因其轻质高强、耐腐蚀等优势被广泛应用于飞机、导弹等部件的制造;在汽车领域,复合材料可以减轻车重、提高燃油效率;在建筑领域,复合材料可以提供更好的保温、隔热等性能。
然而,与传统材料相比,复合材料的制造过程更加复杂,成本更高。
同时,复合材料也存在着可回收性、耐久性等方面的问题,需要进一步的研发和改进。
综上所述,复合材料是一种由两种以上不同材料组合而成的新
型材料。
其具备优异的性能和特性,广泛应用于各个领域,但也面临着一些挑战,需要不断地进行研究和改进。
复合材料名词解释复合材料是指由两种或两种以上的材料组合而成的材料,具有合成材料和传统材料的特点和优势。
复合材料的优点主要包括轻质、强度高、刚性好、耐腐蚀、耐磨损、导热性能好、成型性好、设计自由度高等。
复合材料由两种或以上的材料组成,其中一种称为基体(matrix),另一种或其他几种材料则是增强体(reinforcement)或填充物。
基体材料的主要作用是提供整体结构的支撑和连续性,而增强体则起到增加复合材料强度和刚性的作用。
常用的基体材料有塑料、树脂、金属等,而增强体则包括纤维、颗粒、薄膜等。
复合材料的制备过程主要包括预制部分、成型部分和固化部分。
在预制部分,根据所需材料和形状,将基体材料和增强材料等按一定比例混合、搅拌、形成复合材料的原料。
在成型部分,将预制的原料放入模具中,常见的成型方式包括压力成型、注塑成型、挤出成型等。
在固化部分,通过热固化或化学反应等方式使复合材料成型,得到最终的复合材料制品。
复合材料具有许多优点。
首先,由于增强体的加入,复合材料具有很高的强度和刚性,远远超过单一材料的强度。
其次,复合材料的密度相对较低,可以做到轻质化,便于携带和使用。
再次,复合材料的导热性能好,具有较高的绝缘性能,可以用于电子、电气和航空航天等领域。
此外,复合材料的耐腐蚀性能好、耐磨损性能好,可以提高材料使用寿命。
最后,由于复合材料可以灵活设计,成型性好,可以根据需要制作出各种形状和尺寸的制品。
复合材料在许多领域有着广泛应用。
在航天航空领域,复合材料被用于飞机、火箭、导弹的制造,可以减轻重量、提高载荷能力和提高耐用性。
在汽车工业中,复合材料被用于汽车车身和零部件的制造,可以减轻整车重量,提高燃油经济性和安全性能。
在建筑领域,复合材料被用于建筑结构、钢材替代、建筑保温材料等,可以提高建筑品质和节能效果。
在体育用品领域,复合材料被用于制作高尔夫球杆、网球拍、滑雪板等,可以提高运动器材的性能。
总之,复合材料是一种由两种或两种以上材料组合而成的材料,具有轻质、强度高、刚性好、耐腐蚀、耐磨损、导热性能好、成型性好、设计自由度高等优点。
复合材料定义•广义定义:复合材料是由两种或两种以上异质、异形、异性的材料复合形成的新型材料。
一般由基体组元与增强体或功能组元所组成。
复合材料(CompositeMaterials),以下简称CM。
•狭义定义:•(通常研究的内容)用纤维增强树脂、金属、无机非金属材料所得的多相固体材料。
•基体相是一种连续相材料,它把改善性能的增强相材料固结成一体,并起传递应力的作用;•增强相起承受应力(结构复合材料)和显示功能(功能复合材料)的作用。
复合材料既能保持原组成材料的重要特色,又通过复合效应使各组分的性能互相补充,获得原组分不具备的许多优良性能。
CM与化合材料、混合材料的区别:•:• 多相体系和复合效果是复合材料区别于传统的“混合材料”和“化合材料” 的两大特征。
・•• 举例:砂子与石子混合,合金或高分子聚合物•复合效应大致上可归结为两种类型:混合效应和协同效应•混合效应也称作平均效应,是组分材料性能取长补短共同作用的结果.它是组分材料性能比较稳定的总体反映.对局部的扰动反应并不敏感。
在复合材料力学中,它与刚度问题密切相关,表现为各种形式的混合律,而且已形成比较成熟的理论体系,薄弱环节、界面、工艺因素通常对混合效应没有明显的作用。
•协同效应反映的是组分材料的各种原位特性(in situ properties)o所谓的原位特性意味着各相组分材料在复合材料中表现出来的性能并不只是其单独存在时的性能,单独存在时的性能不能表征其复合后材料的性能。
协同效应变化万千,反应往往比混合效应剧烈,是复合材料的本质特征。
按基体类型分类:非金属复合材料:树脂基复合材料(玻璃钢),橡胶基复合材料(轮胎),陶瓷基复合材料(钢筋混凝土、纤维增强陶瓷)。
金属基复合材料:(纤维增强金属)淤按增强材料分类:纤维增强复合材料:纤维增强橡胶(轮胎)、纤维增强塑料(玻璃钢、碳纤维增强塑料)、纤维增强陶瓷、纤维增强金属(碳纤维/铝锡合金)等。
颗粒增强复合材料:陶瓷颗粒----金属基(硬质合金),金属颗粒----塑料基等。
1、复合材料的定义由两种或两种以上的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。
2、同质复合材料和异质材料增强材料和基体材料属于同种物质的复合材料为同质材料。
异质材料则是不同物质。
3、金属基复合材料的性能在金属基体中加入了适量的高强度、高模量、低密度的纤维、晶须、颗粒等增强物,明显提高了复合材料的比强度和比模量。
4、树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料性能区别树脂基复合材料的使用温度一般为60℃~250℃,其导热性能为0.35~0.45W/m·K金属基复合材料为400~600℃,其导热性能为50~65W/m·K和陶瓷基复合材料性能为1000~1500℃,0.7~3.5W/m·K。
陶瓷基复合材料大于金属基复合材料的硬度,金属基复合材料大于树脂基复合材料的硬度。
5、复合材料结构的分类从固体力学角度,分为三个“结构层次”:一次结构、二次结构、三次结构。
一次结构:由基体和增强材料复合而成的单层材料,其力学性能决定于组分材料的力学性能、相几何和界面区的性能;二次结构:由单层材料层合而成的层合体,其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何;三次结构:通常所说的工程结构或产品结构,其力学性能决定于层合体的力学性能和结构几何。
6、复合材料选择基体的原则①金属基复合材料的使用要求:高性能发动机要求有高强度比、比模量性能,要求具有优良的耐高温性能,能在高温、氧化性气氛中正常工作。
在汽车发动机中要求其零件耐热、耐磨、导热,一定的高温强度等,又要求成本低廉,适合批量生产。
②金属基复合材料组成特点:对于连续纤维增强金属基复合材料,纤维是主要承载物体,纤维本身具有很高的强度和模量。
对于非连续增强金属基复合材料,基体是主要承载物,基体的强度对非连续增强基复合材料具有决定性的影响。
③基体金属与增强物的相容性。
7、与树脂相比水泥基体的特征①水泥基体为多孔体系;②纤维与水泥的弹性模量比不大;③水泥基材的断裂延伸率较低,仅是树脂基体的1/10~1/20;④水泥基材中含有粉末或颗粒状的物料,与纤维呈点接触,故纤维的掺量受到很大限制;⑤水泥基材呈碱性,对金属纤维可起保护作用,但对大多数矿物纤维是不利的。
复合材料有哪些复合材料是由两种或两种以上的成分组成的材料,其性能优于单一成分的材料。
它们可以根据其组成和性能分为多个类别。
以下是一些常见的复合材料。
1. 纤维增强复合材料:这种复合材料由纤维和基体组成。
纤维通常是高强度材料,如玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维,而基体可以是塑料、金属或陶瓷。
纤维增强复合材料具有良好的强度和刚度,重量轻,抗腐蚀性能好,广泛应用于航空航天、汽车、船舶和建筑等领域。
2. 钢筋混凝土:钢筋混凝土是由钢筋和混凝土组成的复合材料。
钢筋提供了材料的强度和刚度,而混凝土则提供了压缩性能。
钢筋混凝土广泛应用于建筑、桥梁和基础结构等领域,具有较高的承载能力和耐久性。
3. 多层板:多层板是由多层薄木片通过胶合剂粘合而成的复合材料。
它具有较高的强度和稳定性,广泛应用于家具、地板和建筑结构等领域。
4. 陶瓷基复合材料:陶瓷基复合材料由陶瓷基体和增强相(如纤维或颗粒)组成。
它们具有较高的硬度、耐磨性和耐高温性能,适用于高温、高压和耐磨领域,如发动机部件和刀具。
5. 金属基复合材料:金属基复合材料由金属基体和强化相(如纤维或颗粒)组成。
它们具有较高的强度和韧性,同时保持金属的导电性和导热性。
金属基复合材料广泛应用于航空航天和汽车等领域。
6. 高分子基复合材料:高分子基复合材料由高分子基体和增强相(如纤维、颗粒或填充剂)组成。
它们具有较高的可塑性和耐腐蚀性,广泛应用于塑料制品、包装材料和纤维制品等领域。
7. 碳纳米管增强复合材料:碳纳米管增强复合材料由碳纳米管和基体材料组成。
碳纳米管具有很高的强度和弹性模量,可以显著提高复合材料的力学性能。
碳纳米管增强复合材料在航空航天、汽车和电子等高性能领域有广泛的应用。
总体来说,复合材料在各个领域中都有广泛的应用。
其优越的性能使得复合材料能够满足不同领域对材料性能的要求,推动了相关产业的发展。
常见复合材料复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组合而成的新型材料,具有优良的综合性能,广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。
常见的复合材料包括玻璃钢、碳纤维复合材料、夹芯复合材料等,它们在工程结构中发挥着重要作用。
玻璃钢是一种以玻璃纤维为增强材料,树脂为基体的复合材料。
它具有重量轻、强度高、耐腐蚀、绝缘等优点,被广泛应用于化工设备、储罐、管道、建筑材料等领域。
玻璃钢制品表面光滑,易于清洗,具有良好的装饰性能,同时具有较好的抗老化性能,使用寿命长。
碳纤维复合材料是以碳纤维为增强材料,树脂为基体的复合材料。
碳纤维具有高强度、高模量、低密度等优点,因此碳纤维复合材料具有重量轻、强度高、刚度大、耐腐蚀等特点,被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
碳纤维复合材料制品具有良好的抗疲劳性能和抗冲击性能,适用于复杂受力状态下的工程结构。
夹芯复合材料是在两层面材料之间夹有一层蜂窝状或泡沫状芯材料的复合材料。
夹芯复合材料具有重量轻、强度高、刚度大、吸能性能好等特点,被广泛应用于船舶、飞机、汽车、建筑等领域。
夹芯复合材料在结构设计中能够实现轻量化和高强度的要求,同时具有良好的隔热、隔音性能,能够满足不同工程结构的需求。
在实际应用中,常见的复合材料制造工艺包括手工层叠工艺、预浸料工艺、自动化层叠工艺等。
手工层叠工艺简单易行,适用于小批量生产;预浸料工艺能够实现材料的自动化生产,提高生产效率;自动化层叠工艺能够实现复杂结构的生产,适用于大规模生产。
不同的制造工艺能够满足不同复合材料制品的生产需求。
总的来说,常见的复合材料在工程领域中发挥着重要作用,它们具有重量轻、强度高、耐腐蚀、绝缘、隔热、隔音等优点,能够满足不同工程结构的需求。
随着科学技术的不断发展,复合材料的应用领域将会更加广泛,同时制造工艺也将会更加先进,为工程结构的设计和制造提供更多可能性。
什么叫复合材料
复合材料是指由两种或两种以上的材料组合而成的新型材料,它具有各种原材
料的优点,同时又能弥补各种原材料的缺点。
复合材料广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程、体育器材等领域,因其轻质、高强度、耐腐蚀等特点而备受青睐。
首先,复合材料的组成通常包括增强材料和基体材料。
增强材料通常是指具有
较高强度和刚度的材料,如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等;而基体材料则是起粘合作用的材料,如树脂、金属、陶瓷等。
这两种材料的结合,使得复合材料具有了高强度、高刚度、低密度等特点。
其次,复合材料的制备工艺多样,常见的有手工层叠、预浸料成型、压缩成型、注塑成型等。
这些工艺在保证复合材料性能的同时,也能够满足不同形状、尺寸的需求,使得复合材料在各个领域都有着广泛的应用。
另外,复合材料的优点还包括耐腐蚀、耐磨损、抗冲击等特性,这些使得复合
材料在航空航天领域得到了广泛的应用。
例如,飞机的机身、机翼、螺旋桨等部件都广泛采用了复合材料,因为它们能够减轻飞机重量,提高飞行性能,同时还能够延长使用寿命。
此外,复合材料还在汽车制造领域有着重要的应用。
汽车的车身、发动机罩、
座椅等部件都可以采用复合材料,以减轻汽车重量,提高燃油效率,降低尾气排放,满足环保要求。
总的来说,复合材料以其独特的性能优势,在各个领域都有着广泛的应用前景。
随着科技的不断进步,复合材料的制备工艺和性能将会得到进一步提升,相信它将会在未来的发展中扮演着越来越重要的角色。
第一章绪论1、复合材料的定义、组成及分类①定义复合材料→是指将两种或两种以上的不同材料,用适当的方法复合成的一种新材料,其性能比单一材料性能优越。
②组成基体、增强材料、界面基体:起黏结作用,将增强材料黏合,起到均匀应力和传递应力的作用。
增强材料:承受力的组分界面:界面粘结力充分发挥其材料的性能使其大大优于单一材料的性能。
③分类A 按基体类型分类:⑴树脂基复合材料⑵金属基复合材料⑶无机非金属基复合材料B 按增强材料类型分类:⑴玻璃纤维复合材料(玻璃纤维增强的树脂基复合材料俗称玻璃钢)⑵碳纤维复合材料⑶有机纤维复合材料⑷陶瓷纤维复合材料C 按用途不同分类:⑴结构复合材料⑵功能复合材料2、复合材料的特性优点:㈠轻质高强㈡可设计性好㈢电性能好㈣耐腐蚀性好㈤热性能良好㈥工艺性能优良缺点:㈦弹性模量较低(易变形)㈧长期耐热性不足(不能高温下长期使用)㈨老化现象3、复合材料的应用及发展应用:⒈在航天航空方面的应用:轻质高强,使飞机的质量减轻,连接减少,速度提升,耗能减少。
⒉在交通运输方面的应用:汽车质量减轻,相同的条件下耗油量只是钢铁汽车的四分之一,而且受到撞击时复合材料能大幅度的吸收冲击能量,保护人员安全。
⒊在化学工业方面的应用:复合材料主要被用来制造防腐制品,因为聚合物复合基材料具有优良的耐腐性能,可用于制造各种管道,烟囱,地坪,风机,泵等。
⒋在电气工业方面的应用:因为复合基材料是一种优异的电绝缘材料,广泛的用于电机、电工器材制造。
例如:绝缘板、绝缘管、电机护环等。
⒌在建筑方面的应用:玻璃钢具有优异的力学性能、良好的隔热,隔音性能,吸水率低,耐腐蚀性好和很好的装饰性,因此是一种理想的建筑材料,建筑上玻璃钢被用作承重结构、围护结构、冷却塔、水箱、卫生洁具、门窗等。
耐海水性能,并能极大的减少金属钢筋对电磁波的屏蔽作用。
建筑物损坏修补材料等⒍在机械工业方面的应用:用于制造各种叶片、风机、各种机械部件、齿轮、皮带轮和防护罩等。
复合材料的概念是指一种材料不能满足使用要求,需要由两种或两种以上的材料复合在一起,组成另一种能满足人们要求的材料,即复合材料。
玻璃钢(FRP)亦称作GRP,即纤维强化塑料,一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体。
以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料,称谓为玻璃纤维增强塑料,或称谓玻璃钢。
由于所使用的树脂品种不同,因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。
质轻而硬,不导电,机械强度高,回收利用少,耐腐蚀。
可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。
高强度高模量纤维的主要用途:①橡胶增强材料,主要用作轮胎帘子线;②缆绳类和工业织物,包括各种防护材料;③塑料增强材料;④石棉代用品。
无机高强度高模量纤维则主要用作塑料、陶瓷和金属基复合材料及碳—碳复合材料。
其中碳纤维除作结构材料外,还可用作密封材料、耐磨和绝热材料、烧蚀材料等。
芳纶全称为"聚对苯二甲酰对苯二胺",其定义是:至少有85%的酰胺链(-CONH-)直接与两苯环相连接。
根据此定义,可把主要化学链和环链脂肪基的一般聚酰胺聚合物和其清楚的分开。
它是一种新型高科技合成纤维,具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的5~6倍,模量为钢丝或玻璃纤维的2~3倍,韧性是钢丝的2倍,而重量仅为钢丝的1/5左右,在560度的温度下,不分解,不融化。
它具有良好的绝缘性和抗老化性能,具有很长的生命周期。
对位芳纶纤维是重要的国防军工材料,为了适应现代战争的需要,目前,美、英等发达国家的防弹衣均为芳纶材质,芳纶防弹衣、头盔的轻量化,有效提高了军队的快速反应能力和杀伤力。
在海湾战争中,美、法飞机大量使用了芳纶复合材料。
除了军事上的应用外,现已作为一种高技术含量的纤维材料被广泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、体育用品等国民经济的各个方面。
碳化硅纤维是以有机硅化合物为原料经纺丝、碳化或气相沉积而制得具有β-碳化硅结构的无机纤维,属陶瓷纤维类。
复合材料是什么意思
复合材料是一种由两种或两种以上的材料组合而成的新型材料,这些材料在组合后能够充分发挥各自的优点,形成一种具有特定性能的新材料。
复合材料通常由增强材料和基体材料组成,增强材料可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等,而基体材料则通常是树脂、金属或陶瓷等。
复合材料的优点在于其具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损等特点,因此在航空航天、汽车制造、建筑材料、体育器材等领域得到了广泛的应用。
在航空航天领域,复合材料可以替代传统的金属材料,减轻飞机的重量,提高燃油效率,同时还能提供更好的机械性能和耐腐蚀性能。
在汽车制造领域,复合材料的使用可以减轻汽车的重量,提高燃油经济性,同时还可以提高车辆的安全性能和舒适性能。
除此之外,复合材料还具有设计自由度高、成型工艺灵活、易于加工成型等优点,因此在产品设计和制造过程中得到了广泛的应用。
在建筑材料领域,复合材料可以制成各种形状和结构的构件,满足建筑设计的多样化需求,同时还能提供更好的耐候性能和耐久性能。
总的来说,复合材料是一种具有很高综合性能的新型材料,它的应用领域非常广泛,可以满足不同行业的需求,为各种产品的设计和制造提供了更多的可能性。
随着科技的不断发展和进步,相信复合材料在未来会有更广阔的发展空间,为人类创造出更多的奇迹。
复合材料(Composite materials),是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。
各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。
金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。
非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。
增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
橡塑复合材料复合材料使用的历史可以追溯到古代。
从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。
20世纪40年代,因航空工业的需要,发展了玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢),从此出现了复合材料这一名称。
50年代以后,陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。
70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。
这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合,构成各具特色的复合材料。
[编辑本段]分类复合材料是一种混合物。
复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。
按其结构特点又分为:①纤维复合材料。
将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。
如纤维增强塑料、纤维增强金属等。
②夹层复合材料。
由性质不同的表面材料和芯材组合而成。
通常面材强度高、薄;芯材质轻、强度低,但具有一定刚度和厚度。
分为实心夹层和蜂窝夹层两种。
③细粒复合材料。
将硬质细粒均匀分布于基体中,如弥散强化合金、金属陶瓷等。
④混杂复合材料。
由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。
与普通单增强相复合材料比,其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高,并具有特殊的热膨胀性能。
分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。
60年代,为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要,先后研制和生产了以高性能纤维(如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等)为增强材料的复合材料,其比强度大于4×106厘米(cm),比模量大于4×108cm。
什么是复合材料复合材料是由两种或更多种不同性质的材料经过结合制备而成的新型材料。
复合材料具有多个材料的优点,能够实现不同材料之间的协同作用,以获得更好的性能和功能。
复合材料由两个基本组成部分组成:增强材料和基体材料。
增强材料通常是纤维或颗粒,如碳纤维、玻璃纤维、陶瓷颗粒等,用于提供强度和刚度。
基体材料则是支撑和固定增强材料的介质,通常是聚合物、金属或陶瓷等,用于提供保护和连接。
复合材料的制备过程通常分为两个步骤:增强材料预处理和制备。
在增强材料预处理阶段,增强材料通常需要进行表面处理,以提高与基体材料的粘附性和连接性。
在制备阶段,通过层层堆积或浸渍法将增强材料与基体材料结合在一起,然后通过热固化或化学固化将其固化成为一体。
复合材料具有许多优点。
首先,复合材料具有优异的强度和刚度,远远超过传统的材料。
其次,复合材料具有较低的密度,重量轻,有助于减小结构的自重,提高运载效率。
此外,复合材料还具有良好的磨损性能、耐腐蚀性能和热稳定性能等。
复合材料在许多领域都有广泛的应用。
在航空航天领域,复合材料可以制作轻量化的飞机、导弹和航天器,以提高载荷能力和飞行性能。
在汽车工业中,复合材料可以制作汽车车身和零部件,以减轻重量和提高燃油效率。
在建筑领域,复合材料可以制作高强度、耐久性和绝缘性能优良的建筑材料。
尽管复合材料具有诸多优点,但也存在一些挑战。
首先,复合材料的制备过程较为复杂,需要严格的工艺控制和设备要求。
其次,复合材料的成本较高,只能用于一些对性能要求较高的特殊领域。
此外,复合材料的可回收性和环境友好性也需要进一步研究和改进。
总之,复合材料是一种具有优越性能和广泛应用前景的材料。
随着科技的不断发展,复合材料将在更多领域展示其独特的优势,为人们创造更加美好的生活。
1.复合材料的定义和组成复合材料:将两种或两种以上的不同材料用适当的方法复合成的一种新材料,其性能比单一材料的性能优越。
复合材料由基体和增强材料组成。
2.基体的作用:将增强材料粘合成一个整体,起到均衡应力和传递应力的作用,是增强材料的性能得到充分的发挥,从而产生一种复合效应,是复合材料的性能大大优于单一材料的性能。
增强材料的作用:复合材料的主要承力组分,特别是拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等力学性能主要有增强材料承担。
3.举一个复合材料的例子,说明其组成、结构与应用之间的关系。
玻璃纤维增强环氧树脂,承载载荷,传递载荷。
玻璃纤维是增强材料,环氧树脂是基体玻璃纤维是无机增强材料,是熔融物过冷时因黏度增加而具有固体物理机械性能的无定形物体,是各向同性的均相材料。
其化学组成主要是二氧化硅、三氧化硼。
玻璃纤维的拉伸强度很高,耐热性较高。
环氧树脂是分子中含有两个或两个环氧基基团的有机高分子化合物,其分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为特征,环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。
环氧树脂粘附力强,优良的力学性能,良好的电性能等。
玻璃纤维增强环氧树脂具有优良的的电绝缘性能,在高频下仍保持良好的介电性能,因此可作为高性能的电机、电器的绝缘材料,具有良好的透波性能,被广泛用于制造机载、地面雷达罩。
4.玻璃纤维的力学性能和和影响化学稳定性的因素有哪些?影响玻璃纤维力学性能的因素:①纤维的直径和长度②化学组成③存放时间④负荷时间影响玻璃纤维化学稳定性的因素:①玻璃纤维直径②化学组成5.玻璃纤维的生产方法有哪几种?主要区别是什么?玻璃纤维的生产方法有坩埚法和窑池法两种区别:坩埚法生产玻璃纤维主要由制球和拉丝两部分组成。
而池窑法省掉了制球工艺,且拉丝操作有稳定性好,断头飞丝少,单位能耗低等特点。
6.玻璃纤维的组成和作用?首先,玻璃纤维是以SiO2,,B2O3为骨架,对玻璃纤维的性质和工艺特点起决定作用。
加入碱金属氧化物如Na2O,K2O 等能降低玻璃的熔化温度和熔融粘度使玻璃溶液中的气泡易排除。
高分子复合材料结课论文石墨烯复合材料制备和应用进展学院:材料学院班级:高分子12-1班姓名:苏庆慧学号:1201130724石墨烯复合材料制备和应用进展摘要:石墨烯和碳纳米管都是纳米尺寸的碳材料,具有极大的比表面积、良好的导电性以及优秀的机械性能等特性。
选择合适的方法制备出石墨烯/碳纳米管复合材料,它们之间可以产生一种协同效应,使其各种物理化学性能得到增强,因而这种复合材料在很多领域有着极大的应用前景。
以石墨烯/碳纳米管复合材料为综述对象,详细地介绍了它的制备、掺杂和应用等方面的进展,同时也对其发展前景进行了展望。
这种复合材料不仅被成功地应用在电容器、光电器件、储能电池、电化学传感器和其它领域,而且也会在这些领域内深化并向其它领域延伸。
关键词石墨烯;碳纳米管;复合材料;制备;应用Abstract:Graphene and carbon nanotubes are nanometer-sized carbon materials with the characteristics of the great specific surface area,good electrical conductivity and excellent mechanical properties。
Selecting appropriate methods to prepare graphene/carbon nanotube composites can generate a synergistic effect between them with many physical and chemical properties enhanced,and these composites have a great future in many areas。
In this paper,some kinds of preparation methods about graphene/carbon nanotube composites were described in detail,such as chemical vapor deposition,layer by layer deposition,electrophoretic deposition,vacuum filtration,coating membrane and in situ chemical reduction method。
The advantages and disadvantages of these methods were compared as table format。
To further enhance the functions,the graphene/carbon nanotube composites were doped with other materials such as polymer materials,nanoparticles,metal oxide to achieve the purpose of modification。
Some researchers proposed theoretical computer model design for some special composites structures such as three-dimensional columnar structure and spiral structure to improve the performance of composites。
Meanwhile,the applications of composites in supercapacitor,a photoelectric conversion device,energy storage batteries,electrochemical sensors and other fields were discussed in detail。
These applications fully proved that composites had a brighter future than pure graphene or carbon nanotube。
In addition,the developments of composites are prospected。
Preparations of grapheme/carbon nanotube composites are maturing,buta variety of methods have their drawbacks and shortcomings,to get preparation method with easy control operation,low production costs,high raw material utilization,good product quality needs further research and exploration。
Preparations of the highly oriented columnar structures between the layers of graphene and carbon nanotube and three-dimensional structure with graphene helicaly inserted or wrapped carbon nanotubes still remain in the computer model。
In the near future the studies of the composites will be deepen and extended to develop new fields。
Key words:graphene; carbon nanotube; composite; preparation; application1.1 常规CVD 法利用CVD 法制备石墨烯/碳纳米管复合薄膜的一般步骤是: 首先利用CVD 法在铜箔等基底沉积上一层石墨烯薄膜,然后在石墨烯薄膜上涂上一层催化剂(一般为金属颗粒),接着再次利用CVD 法在催化剂表面沉积一层碳纳米管,最后用化学腐蚀法去除铜箔等基底,这样就得到了石墨烯/碳纳米管复合薄膜。
Choi 等首先在SiO2/Si 基底上镀一层100 nm 的镍膜,然后通入混合气体Ar/H2并对其进行900 ℃的热处理,随后,保持温度和气流不变的情况下向反应室内通入C2H2,等石墨烯薄膜在基底上长好以后,逐渐冷却(约100℃•min-1)基底,再把长有石墨烯的基底放入1 mol/LFeCl3溶液中除去镍。
随后6 nm厚的铁膜沉积在石墨烯层上,然后在Ar/NH3混合气流下和在900 ℃下进行热处理。
改变催化剂和混合气体的流量,用相同的方法利用范德华力在石墨烯薄膜上沉积多壁碳纳米管,最后把制备的复合薄膜转移到导电玻璃上制成电极。
这种在石墨烯层表面垂直生长的碳纳米管可以增大电解质/对电极的界面表面积,使得石墨烯/碳纳米管复合电极有更好的化学性质,从而在太阳能电池中的应用中有更加优异的性能。
Li 等利用还原的氧化石墨烯(RGO)和Fe3O4带有相反电荷的特点而制成混合胶体作为催化剂前驱体,取10 mg放入石英容器内,通入氩气和氢气,以10 ℃ /min 的速度升温至600 ℃维持150 min,Fe3O4纳米粒子被还原成Fe纳米粒子。
在该温度下通入C2H2和NH3并反应30 min后改通Ar和H2直到温度降为室温。
用此方法得到的氮掺杂碳纳米管呈卷曲状,并且发现生长碳纳米管的密度与掺杂Fe3O4纳米粒子的密度呈正比关系,只有当Fe3O4/ RGO 混合胶体中Fe3O4的密度达到一定程度后,得到的氮掺杂碳纳米管才呈现出高度规整的矩阵。
具有良好电导率的石墨烯和氮掺杂碳纳米管的复合材料在电极中将有望代替贵重金属。
Hon等首先使用CVD 法[1]制备单纯石墨烯、碳纳米管薄膜,然后采用转印法制备复合薄膜。
Nguyen等采用一种快速升温和冷却的CVD法制备出不同厚度的石墨烯/碳纳米管复合薄膜,石墨烯层作为有效的电池障碍物可以阻止来自铁纳米粒子的中毒从而保证碳纳米管可以在铜基体上生长,通过研究的导电性和场发射性发现此复合薄膜在光电、能源和传感器装置方面有着良好的应用前景。
与常规CVD 法相比,这种方法降低了能耗、减少了反应时间,有助于大规模、低成本的制备石墨烯/碳纳米管复合薄膜。
Chen等采用一种原位化学气相还原沉积法(CVRD)直接用氧化石墨烯(GO)制备石墨烯/碳纳米管复合材料。
其制备步骤为: 首先制备GO/Co(OH)2复合纳米粒子,然后将复合纳米粒子放入管式炉里,通入混合气体(C2H2: 5%,N2: 95%,80 sccm)。
再升温至500℃ ,分别进行2 min、5 min、1 h的化学气相还原沉积反应[2],结束后使反应炉在纯氮气的保护下缓慢冷却至室温,把所得到的产品在0.6 mol•L-1HCl 溶液中浸泡10 h以除去Co催化剂,然后离心、水洗、干燥后即得到石墨烯/碳纳米管复合材料。
由于反应时间不同,石墨烯上生长的碳纳米管长度也不相同。
通过对比发现,碳纳米管最短的复合材料的电化学性能最佳,以该材料为电极制作成的锂电池的电容量也是最大的。
利用常规CVD法可以制备出非常均匀的薄膜,而且薄膜的成分易于控制,重复性好,在超大规模集成电路中很多薄膜大都采用CVD法制备。
此外,经典CVD技术可以不受基体表面形状的限制很容易的得到均匀生长的CNT薄膜,而且还可以使CNT在石墨烯基体表面垂直生长,形成大面积的碳纳米管森林。
但是,CVD技术操作起来需要大于800 ℃的高温,而有些器件在高温环境下不稳定,从而限制了常规CVD 法在有些材料制备上的应用。
1.2 逐层沉积法(LBL)逐层沉积(LBL)法是利用逐层交替沉积的原理,通过溶液中目标化合物与基片表面功能基团的弱相互作用(如静电引力、氢键等)或强相互作用(如化学键等)驱使目标化合物自发地在基板上缔合形成结构完整、性能稳定、具有某种特殊功能薄膜的一门技术。
其中最常见的组装驱动力是静电引力,即基于表面带有相反电荷的不同化合物间的交替吸附,实现正负电荷的过度补偿,从而得到具有特定厚度的薄膜。
自从1991年Decher 首次提出通过静电引力层层组装形成薄膜的方法后,该技术在制膜领域中得到广泛应用。