第4章 第3节 复合材料学案
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第3节 复合材料
目标与素养：1.了解复合材料的形成和组成成分。(宏观辨识)2.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。(社会责任)
一、复合材料
1．概念
由两种及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．特点
既保持了原有材料的特点，又使各组分之间协调作用，形成了优于原材料的特征。
4．类型
(1)按基体分 树脂基复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料
(2)按增强体的形状分 颗粒增强复合材料夹层增强复合材料纤维增强复合材料
合金和复合材料都是由两种或两种以上的物质经加工而成的，从组成和性能来看，两者是否属于同一类物质？
【提示】 不属于同一类物质。复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而成的，兼有两种材料的优点的材料。合金是两种或两种以的金属或非金属熔合而成的具有金属特性的材料。复合材料的基本组成是基体和增强体，且两者的性质有明显的差别，合金中无论是单一成分还是多种成分，性能都具有很大的相似性，故两者不属于同一类物质。
二、形形色色的复合材料
1．生产、生活中常见的复合材料 复合材料
玻璃钢 碳纤维增强复合材料
组成 基体 合成树脂 合成树脂
增强体 玻璃纤维 碳纤维
特 性 密度小，质量轻，耐水，耐磨，耐腐蚀性强，良好的电绝缘性和机械加工性能 韧性好、强度高、质量轻
玻璃钢是玻璃和钢铁组合成的复合材料吗？
【提示】 不是。它是以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。
2．航空、航天领域中的复合材料
材料名称 碳纤维增强金属基复合材料 隔热陶瓷瓦(纤维增强陶瓷)
基体 金属(Al、Mg、Ti等) 陶瓷(Al2O3陶瓷、Si3N4陶瓷、SiO2陶瓷等)
增强体 纤维(碳纤维等) 纤维(碳纤维、碳化硅纤维等)
主要优点 耐高温，强度高，导电、导热性好，不吸湿，不易老化等 耐高温、有韧性
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)合金是一种复合材料。 ( )
(2)复合材料是一种混合物，没有固定的熔、沸点。 ( )
(3)若把钢筋混凝土看成复合材料，则基体是水泥，增强体是钢筋。 ( )
[答案] (1)× (2)√ (3)√
2．复合材料中起骨架作用的是( )
A．基体 B．增强体
C．增塑剂 D．防腐剂
[答案] B
3．下列复合材料的类别中，与其他三种不同的是( )
A．金属基复合材料 B．树脂基复合材料
C．颗粒增强复合材料 D．绝缘基复合材料 [答案]
C
常见材料的成分与性能
1.常见材料的优缺点
材料 实例 优点 缺点
金属材料 钢铁 韧性好、硬度大 易被腐蚀
无机非金属材料 玻璃 透明、绝热、电绝缘 易破碎
有机合成材料 塑料 质轻、塑性好 易燃、易老化
2.玻璃钢和钢化玻璃、有机玻璃的区别
(1)玻璃钢是以合成树脂为基体，玻璃纤维作增强体的复合材料。
(2)普通玻璃加强热然后骤冷得到的是钢化玻璃，属于无机非金属材料。
(3)有机玻璃的成分是有机高分子材料。
3．钢铁、玻璃、塑料、玻璃钢的优缺点
(1)钢铁硬度大，韧性较好，熔、沸点较高，易成型，但是不耐高温，易被氧化。
(2)玻璃硬度大，熔、沸点较高，易成型，耐腐蚀，但是质脆，不耐冲击。
(3)塑料电绝缘性好、质轻，防水，但是耐油性差，易老化。
(4)玻璃钢强度高、密度小，耐水、耐磨、耐撞击，具有良好的电绝缘性和机械加工性能。
【典例】 下列关于复合材料的说法正确的是( )
A．将不同性质的材料经简单混合便成复合材料
B．合金就是复合材料
C．复合材料中的各部分作用相同
D．复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的
D [复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的，并不是简单的混合。复合材料的两部分作用是不同的，基体起黏结作用，增强体起骨架作用。]
1．下列材料，可能是用玻璃钢制作的是( )
①棉纱 ②玻璃 ③钢材 ④滑梯 ⑤游乐车 ⑥餐桌椅
A．①②③ B．①②④
C．③④⑤ D．④⑤⑥ [答案] D
2．把下列材料与其特性用短线连接起来。
①金属材料 a．易破碎、耐高温、绝缘性好
②有机合成材料 b．强度高、耐磨损、绝缘性好
③陶瓷材料 c．易老化、不耐高温
④复合材料 d．易被腐蚀
[答案] ①—d ②—c ③—a ④—b
1．下列各材料中属于复合材料的是( )
A．不锈钢
B．钢化玻璃
C．光导纤维
D．航天器外层的隔热陶瓷瓦
D [不锈钢属合金；钢化玻璃属无机非金属材料；光导纤维的成分是SiO2。]
2．玻璃钢和碳纤维增强复合材料制作过程中都用到的材料是( )
A．合成树脂 B．碳纤维
C．钢材 D．玻璃纤维
A [玻璃钢中的增强体是玻璃纤维，碳纤维增强复合材料的增强体是碳纤维，这两种复合材料的基体都是合成树脂。]
3．下列关于复合材料的说法不正确的是( )
A．复合材料一定是由两种或两种以上材料制成的
B．复合材料保持了原材料的优点，又有优于原材料的特点
C．在复合材料中，基体起骨架作用
D．在复合材料中，增强体起骨架作用
C [复合材料中一定含有两种或两种以上的材料，但这两种或两种以上的材料必须是性质不同的材料，所以，A、B两项正确；在复合材料中起骨架作用的是增强体，起黏结作用的是基体，C项错，D项对。]
4．复合材料在我国神舟十一号飞船成功返航的过程中，发挥了巨大的作用，其船身上使用的隔热陶瓷瓦是由( )
A．金属与碳复合而成的 B．碳纤维与合成树脂复合而成的
C．纤维与SiO2陶瓷、Si3N4陶瓷等复合而成的
D．陶瓷与SiO2复合而成的
C [用于飞船表面的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的。其中纤维多为碳纤维、碳化硅纤维或氧化硅纤维，陶瓷为Al2O3陶瓷、SiO2陶瓷、Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等。]
5．把①钢铁，②Cu，③陶瓷，④光纤，⑤氮化硅陶瓷，⑥金，⑦水泥，⑧合成纤维，⑨玻璃钢，⑩塑料按分类填写在下列横线上(填写序号)：
(1)黑色金属材料 。
(2)有色金属材料 。
(3)传统无机非金属材料 。
(4)新型无机非金属材料 。
(5)复合材料 。
(6)有机合成材料 。
[答案] (1)① (2)②⑥ (3)③⑦ (4)④⑤ (5)⑨ (6)⑧⑩
