高中化学必修一《复合材料》

第3节 复合材料(1)传统无机非金属材料是玻璃、水泥、陶瓷，特点是性质稳定、熔点高，易破碎。

(2)常见的金属材料有生铁、钢、不锈钢、铜、铝合金等。

(3)常见的有机合成材料有塑料，合成纤维，合成橡胶。

(4)新型无机非金属材料有光导纤维，高温结构陶瓷，生物陶瓷，压电陶瓷等。

(5)将金属制成合金，可保持单一金属的长处，性能优于纯金属。

生铁、钢、不锈钢都属于铁的合金。

一、认识复合材料 1．概念将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料。

2．组成复合材料⎩⎪⎨⎪⎧基体：起黏结作用增强体：起骨架作用3．优点复合材料既保持了原有材料的特点，又使各组分之间协同作用，形成了优于原材料的特性。

二、形形色色的复合材料 1．生产、生活中常用的复合材料(1)玻璃钢是一种以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料。

优点：强度高、密度小，且有较好的耐化学腐蚀性、电绝缘性和机械加工性能。

(2)碳纤维增强复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维做增强体。

优点：具有韧性好、强度高而质轻的特点。

2．航空、航天领域中的复合材料(1)飞机、火箭、导弹等用的复合材料，大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料。

优点：耐高温、强度高、导电性好、导热性好、不吸湿和不易老化等。

(2)航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的。

1．下列说法错误的是( )A ．玻璃钢是以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料B ．飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料C ．制造网球拍所用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维做增强体D ．航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的解析：飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料，B 项错误。

答案：B2．请用短线把下列物质及其用途、主要性能相互连在一起：答案：A —a —② B —c —④ C —d —① D —b —③ E —e —⑤复合材料1．分类(1)按基体分类⎩⎪⎨⎪⎧树脂基复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料(2)按增强体形状分类⎩⎪⎨⎪⎧颗粒增强复合材料夹层增强复合材料纤维增强复合材料2．各种复合材料的比较材料名称基体增强体主要性能主要用途玻璃钢合成树脂玻璃纤维强度高，密度小，耐化学腐蚀，绝缘性和机械加工性能好娱乐设施、运输罐、电话亭、餐桌椅等碳纤维增强复合材料合成树脂碳纤维韧性好，强度高，质轻高尔夫球杆、球拍、钓鱼竿、赛车等航空复合材料金属最广泛的是碳纤维，还有硼纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维等耐高温，强度高，导电性好，不吸湿和不易老化飞机、火箭的机翼和机身，导弹的壳体、尾翼航天复合材料陶瓷多为碳纤维、碳化硅纤维或氧化硅纤维耐高温，韧性强航天飞机机身[例]某复合材料是以人工碳纤维为增强体、金属钛为基体复合而成的。

复合材料一. 教学内容：复合材料二. 教学目的1、了解复合材料的形成和组成部分2、体会物质的元素组成与材料性能的关系3、能列举几种常见的复合材料及其在生产、生活中的重要应用……三. 教学重点、难点复合材料的组成四. 知识分析科学技术是人类文明进步的基本推动力。

20世纪的历史表明：科学技术的发展常常会超乎我们的想像，但科学技术的发展又离不开我们的想像。

人类正面临着新科技革命的挑战。

而新材料技术是技术的基础，它是文明大厦的基石，它包括对超导材料、高温材料、人工合成材料、陶瓷材料、非晶态材料、单晶材料、纤维材料、高性能材料等的开发和利用。

运动员在登山时用的保险绳、滑雪时用的滑雪板及钓鱼竿上的渔线等这些小巧、灵活而强度高的东西是用什么材料构成的呢？（一）认识复合材料1、材料科学的发展过程材料科学的发展经历了天然材料、无机非金属材料、金属材料、有机合成材料、复合材料这五个过程。

其中，无机非金属材料主要包括陶瓷材料、玻璃材料、无机非金属涂层材料等。

此类材料一般耐高温、抗腐蚀，有些材料还有独特的光电特性。

硅酸盐材料主要指水泥、玻璃、陶瓷等，是传统的无机非金属材料。

而半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等是新型无机非金属材料。

2、复合材料的定义及组成复合材料是将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的。

复合材料由两部分组成，一部分称为基体，在复合材料中起黏结作用；另一部分称为增强体，在复合材料中起骨架作用。

3、复合材料的分类按基体分类，可分为树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料。

按增强体分，可分为颗粒增强复合材料、夹层增强复合材料和纤维增强复合材料。

发展较快、应用较广的是纤维做增强体的复合材料。

4、复合材料的特点的缺点都可以通过复合的方法予以改善和克服。

（二）形形色色的复合材料1、生产、生活中的复合材料（1）玻璃钢玻璃钢是一种以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料。

在制造玻璃钢时，可以将玻璃纤维制成纱或织物加到合成树脂中，也可以把玻璃纤维切成短纤维加到合成树脂中。

高一化学复合材料知识点复合材料是一种由两种或两种以上的不同物质组成的材料，其中它们各自保持其特点，并且相互作用之后呈现出更好的综合性能。

在现代工业中，复合材料广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料等领域。

本文将介绍一些高一化学学习课程中涉及的关于复合材料的基本知识。

一、复合材料的分类复合材料根据其组成和结构的不同可以分为以下几种类型：1. 纤维增强复合材料：以纤维为增强体，树脂等为基体，通过层叠或编织形成的材料。

纤维增强复合材料具有高强度、高模量、轻质等优点，因此在航空航天等领域得到广泛应用。

2. 颗粒增强复合材料：以颗粒为增强体，树脂等为基体，混合后形成的材料。

颗粒增强复合材料具有良好的耐磨性、耐蚀性等特点，常用于建筑材料中。

3. 片层材料：由多个层状片材通过胶合等方式连接而成的材料。

片层材料常用于电子元器件中，可以提供较好的绝缘性能和导热性能。

二、复合材料的制备方法复合材料的制备方法多种多样，常见的有以下几种：1. 手工层压：将纤维和树脂依次叠放在模具中，利用手工操作使其完全贴合，并经过高温高压处理，最终形成复合材料。

2. 注塑成型：将树脂熔融后注入模具中，并加压使其充分填充纤维空隙，待冷却固化后取出模具即可得到复合材料。

3. 熔融法：将纤维和树脂混合后加热熔融，然后通过喷射或挤出成型的方法得到复合材料。

三、复合材料的应用领域复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，在许多领域中得到了广泛应用。

1. 航空航天领域：航空器的结构件和发动机零部件中经常使用复合材料，可以减轻重量，提高飞行速度和燃油利用率。

2. 汽车制造：复合材料在汽车制造中的应用越来越广泛，例如车身和发动机盖等部位常使用复合材料，可以降低车辆重量，提高燃油经济性。

3. 建筑材料：复合材料可以制成各种形状的板材，用于墙体、屋面等建筑结构中，具有良好的隔热、隔音和耐候性能。

4. 体育用品：高档的运动装备和器械，如高尔夫球杆、网球拍等常使用复合材料制作，以提高其性能和使用寿命。

复合材料___________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ _______1．了解复合材料的形成和组成部分；2．体会物质的元素组成与材料性能的关系；3．能列举几种常见的复合材料及其在生产、生活中的重要应用。

知识点一．认识复合材料1．定义：复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。

一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优良性能，在综合性能上超过了单一材料。

2．组成：复合材料有两部分组成，一部分为基体，起黏结作用；另一部分为增强体，起骨架作用。

3．分类：①．按基体分类，可分为树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料。

②．按增强体分，可分为颗粒增强复合材料、夹层增强复合材料和纤维增强复合材料。

发展较快、应用较广的是纤维做增强体的复合材料。

4．复合材料既保持了原有材料的特点，又使各组分之间协同作用，形成了优于原材料的特性。

单一材料的缺点都可以通过复合的方法予以改善和克服。

知识点二．形形色色的复合材料1．生产生活中的复合材料⑴．玻璃钢：①．组成：基体—合成树脂；增强体—玻璃纤维。

②．特点：玻璃钢克服了玻璃易碎、密度较大，合成树脂强度不够高的缺点，它具有强度高、密度小、韧性好、耐腐、耐磨、耐撞、绝缘、产品美观、制造方便等优良特性。

③．应用：可广泛用于制作小型娱乐设施、管道、小舟、化工设施、小型建筑等。

⑵．碳纤维复合材料：①．组成：基体—合成树脂；增强体—碳纤维。

②．性能：韧性好，强度高，质量轻。

③．应用：纺织机械和化工机械的制造，人体组织中韧带的制作，制造高尔夫球杆、网球拍等等体育用具。

2．航空航天领域中的复合材料⑴．机翼、机身、导弹壳体和尾翼的复合材料：①．组成：基体--金属；增强体--纤维（碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维等）。

复合材料概念：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。

复合材料的发展历史和意义1、复合材料的发展历史6000年前人类就已经会用稻草加粘土作为建筑复合材料。

水泥复合材料已广泛地应用于高楼大厦和河堤大坝等的建筑，发挥着极为重要的作用；20世纪40年代，美国用碎布酚醛树脂制备枪托、代替木材，发展成为玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）这种种广泛应用的较现代化复合材料。

如果将玻璃强化树脂看作是第一代复合材料，则CFRP（碳纤维增强塑料）、BFRP （硼纤维增强塑料）可以称为第二代复合材料。

进一步，以金属或陶瓷为基体的先进复合材料则可以称为第三代复合材料。

碳纤维复合材料：碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90％以上。

碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。

碳纤维比重小，因此有很高的“比强度”。

碳纤维属于聚合物碳，是有机纤维经固相反应转变为纤维状的无机碳化合物。

碳纤维是一种新型非金属材料，它和它的复合材料具有高强度、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热、比重小和热胀胀系数小等优异性能，碳纤维单独使用时主要是利用其耐热性、耐蚀性、导电性和其它性质。

功能复合材料：•功能复合材料是指除机械性能以外而提供其他物理性能的复合材料。

如：导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、磨擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等凸显某一功能。

复合材料将不同功能和性能的多种材料用化学方法使其结合成一体，将产生具有某些特殊性能并优点互补的新型复合材料。

复合材料主要有以下几类：(1)聚合物基复合材料主要是指纤维增强聚合物材料。

如将碳纤维包埋在环氧树脂中使复合材料强度增加，用于制造网球拍、高尔夫球棍和滑雪橇等。

玻璃纤维复合材料是玻璃纤维与聚酯的复合体，可以用于结构材料，如汽车和飞机中的某些部件、桥体的结构材料和船体等，其强度可与钢材相比。

增强的聚酰亚胺树脂可用于汽车的塑料发动机，使发动机质量减小，节约燃料。

(2)陶瓷基复合材料为改变陶瓷的脆性，将石墨或聚合物纤维包埋在陶瓷中，制成的复合材料有一定的韧性，不易碎裂，而且可以在极高的温度下使用。

这类陶瓷基复合材料可望成为汽车、火箭发动机的新型结构材料。

金属网陶瓷基材料具有超强刚性，可作为防弹衣的材料。

(3)金属基复合材料在金属表面涂层，可以保护金属表面或赋予金属表面某种特殊功能，如金属表面涂油漆可以抗腐蚀；金属表面作搪瓷内衬可制造化学反应釜；金属表面镀铬可使表面光亮；金属表面涂以高分子弹性体赋予表面韧性，可作为抗气蚀材料用于水轮机、汽轮机的不锈钢叶片上，延长其使用年限；在纯的硅晶片上复合多层有专门功能的物质可用于计算机的集成电路片。

近年来出现的铝硼纤维，其比强度为铝合金的2倍，比模量为铝合金的3.5倍，用于飞机，质量可减小23%～40%。

铜钨纤维可耐1 100 ℃～1 300 ℃的高温。

其他复合材料如在醋酸纤维片上涂上氯化银及多层不同的染料化学品便成了彩色胶片。

在木材上浸渍高分子单体，经引发聚合后就可制成表面光洁、内部结构增强的木材聚合物复合材料。

混凝土高聚物复合材料可使混凝土增强和增韧。

总之，不同材料的复合是研究新型材料的一个发展方向。

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