复合材料-材料10
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复合材料特点
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料,具有独特的性能和特点。
首先,复合材料具有优异的强度和刚度,这是由于复合材料中的各种成分相互作用,形成了一种协同效应,使得其整体性能远远超过单一材料。
其次,复合材料具有较低的密度,这使得其在航空航天、汽车等领域得到了广泛的应用。
再者,复合材料具有优异的耐腐蚀性能,能够在恶劣环境下长期稳定地工作。
此外,复合材料还具有良好的设计自由度,可以根据需要进行各种形状和结构的设计,满足不同工程需求。
另外,复合材料还具有优异的疲劳和冲击性能,这使得其在航空航天、汽车、体育器材等领域得到了广泛的应用。
此外,复合材料还具有良好的耐热性能,能够在高温环境下长期稳定地工作。
另外,复合材料还具有良好的耐磨性能,能够在恶劣环境下长期稳定地工作。
另外,复合材料还具有良好的耐磨性能,能够在恶劣环境下长期稳定地工作。
此外,复合材料还具有良好的耐磨性能,能够在恶劣环境下长期稳定地工作。
综上所述,复合材料具有优异的综合性能和广阔的应用前景,是当今工程材料领域的热点和发展方向。
随着科技的不断进步和创新,相信复合材料在未来会有更加广泛的应用和发展,为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
复合材料初中
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的,具有优良的性能和广泛的应用。
在我们的日常生活中,复合材料无处不在,比如我们常见的玻璃钢、碳纤维等,都是复合材料的一种。
复合材料的应用范围非常广泛,从航空航天到汽车、建筑、体育器材等领域都有着重要的作用。
首先,复合材料具有很高的强度和刚度,这是其它材料所无法比拟的。
比如碳
纤维复合材料,其强度和刚度是传统金属材料的数倍甚至数十倍。
这使得复合材料在航空航天领域有着广泛的应用,可以减轻飞机的重量,提高飞行速度和燃油效率。
其次,复合材料具有优异的耐腐蚀性能和抗老化性能。
传统的金属材料容易受
到腐蚀和氧化的影响,而复合材料可以有效地抵御这些影响,延长材料的使用寿命。
这使得复合材料在海洋工程、化工设备等领域有着广泛的应用。
另外,复合材料还具有设计灵活性高的特点。
通过不同的材料组合和不同的层
压方式,可以得到不同性能的复合材料,满足不同领域的需求。
这种设计灵活性使得复合材料在汽车、建筑等领域有着广泛的应用。
总的来说,复合材料具有很多优良的性能,使得其在各个领域有着广泛的应用。
随着科技的发展和人们对材料性能要求的提高,相信复合材料的应用范围会越来越广,对人类社会的发展会产生越来越重要的影响。
希望大家能够加深对复合材料的了解,发挥其优势,推动社会的进步和发展。
一.名词解释1.复合材料:用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的组分通过人工复合、组成多相、三维结合且各相之间有明显界限的、具有特殊性能的材料。
2.基体:复合材料结构中的连续相称之为基体。
基体的作用是将增强材料粘接成固态整体,保护增强材料,传递荷载,阻止裂纹扩展,如聚酯树脂、乙烯基树脂等。
3.增强体:以独立形态分布于基体中的分散相,由于其具有显著增强材料性能的特点,故称之为增强体。
如玻璃纤维、晶须等。
4.结构复合材料:结构复合材料主要是作为承力结构使用的复合材料,它基本上是由能承受载荷的增强体组元与能联接增强体成为整体承载同时又起分配与传递载荷作用的基体组元构成。
5.复合效应:复合效应实际上是原相材料及其所形成的界面相互作用、相互依存、相互补充的结果。
它表现为复合材料的性能在其组分基础上的线性或非线性的综合。
6.非活性稀释剂:用于降低树脂黏度且不参与树脂固化反应,在树脂成型中挥发的物质。
7.活性稀释剂:用于降低树脂黏度且参与树脂固化反应,成为材料成分的物质。
8.环氧值:每100g环氧树脂中所含有的环氧基的摩尔数。
9.环氧当量:含有1mol环氧基团的树脂的质量。
10.双酚A型环氧树脂:双酚A型环氧树脂是二酚基丙烷与环氧氯丙烷缩聚而成的聚合物。
11.手糊成型工艺:手糊成型又称接触成型,采用手工方法将纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺敷成型、室温(或加热)、无压(或低压)条件下固化,脱模成制品的工艺方法。
12.模压成型:将复合材料片材或模塑料放入金属对模中,在温度和压力作用下,材料充满模腔,固化成型,脱模制得产品的方法。
13.喷射成型工艺:通过喷枪将短切纤维和雾化树脂同时喷射到模具表面,经棍压、固化制得复合材料制件的方法。
14.树脂传递模塑(RTM):通过压力将树脂注入密闭的模腔,浸润纤维织物毛坯,然后固化成型的方法。
15.增强材料:在复合材料中,能提高基体材料机械强度、弹性模量等力学性能的材料。
g10材料
G10材料是一种由玻璃纤维和环氧树脂组成的复合材料,被广泛应用于航空、航天、电子、汽车、医疗器械等领域。
它具有优异的机械性能、电气绝缘性能和耐化学腐蚀性能,是一种理想的工程材料。
首先,G10材料具有出色的机械性能。
由于其纤维增强树脂基体的结构,G10材料具有高强度和刚性,能够承受高强度的受力环境。
与金属材料相比,G10材料具有更轻的重量,使其在工程设计中更加灵活和方便。
其次,G10材料具有优异的电气绝缘性能。
由于其由绝缘性能优异的环氧树脂组成,G10材料具有良好的绝缘性能,能够有效隔离电流和电压,减少电器设备的故障和事故。
因此,G10
材料在电子领域广泛应用于绝缘材料、电路板和电气绝缘部件等方面。
此外,G10材料还具有良好的耐化学腐蚀性能。
由于玻璃纤维的抗腐蚀性和环氧树脂的化学稳定性,G10材料能够在酸、碱、溶剂等恶劣环境下保持稳定性能。
这使得它在化工、海洋和医疗器械等领域中得到广泛应用。
此外,G10材料还具有加工性能好的特点。
它可以通过模塑、挤出、压制等工艺制成各种形状和尺寸的零部件,从而适应不同的工程需求。
由于其材料组成的特殊性,G10材料还具有较好的尺寸稳定性,不易变形和膨胀,可以保证产品的精度和稳定性。
综上所述,G10材料具有出色的机械性能、电气绝缘性能和耐化学腐蚀性能,是一种广泛应用于航空、航天、电子、汽车、医疗器械等领域的理想工程材料。
其具有轻量化、绝缘性、耐腐蚀和良好的加工性能等特点,为工程设计和制造提供了可靠的材料选择。
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。
G10一种玻璃纤维与树脂碾压复合材料。
“G”代表glass fiber玻璃纤维“10”应该是指玻璃纤维在其中含10。
G10材料有绝缘耐腐蚀耐磨得特点。
可用作制作刀柄。
G10是一种由玻璃纤维布与环氧数脂所合成的复合材料当初是发展来作为航空器的材质可以承受极大的力量而不会破坏变形。
G-10不会被水气、液体所渗透具备有绝缘、耐酸碱的特性重量又不重。
G-10比ZYTEL硬、价钱也较贵一般有黑色、红色、蓝色、绿色等颜色有的G-10则同时具备有二种层次的颜色G-10的质感及性能均优于ZYTEL。
FR-4产品介绍FR4口头上是那么读但是正规的书面型号是FR-4 FR-4环氧玻璃布层压板根据使用的用途不同行业一般称为FR-4 Epoxy Glass Cloth绝缘板环氧板环氧树脂板溴化环氧树脂板FR-4玻璃纤维板玻纤板FR-4补强板FPC补强板柔性线路板补强板FR-4环氧树脂板阻燃绝缘板FR-4积层板环氧板FR-4光板FR-4玻纤板环氧玻璃布板环氧玻璃布层压板线路板钻孔垫板。
主要技术技术特点及应用电绝缘性能稳定平整度好表面光滑无凹坑厚度公差标准适合应用于高性能电子绝缘要求的产品如FPC补强板PCB钻孔垫板玻纤介子电位器碳膜印刷玻璃纤维板精密游星齿轮晶片研磨精密测试板材电气电器设备绝缘撑条隔板绝缘垫板变压器绝缘板电机绝缘件研磨齿轮电子开关绝缘板等。
FR4环氧玻璃布层压板表面颜色有:黄色FR-4白色FR-4黑色FR-4篮色FR-4等. FR-4是PCB使用的基板是板料的一种类别。
板料按增强材料不同主要分类为以下四种1FR-4玻璃布基板2FR-1、FR-2等纸基板3CEM系列复合基板4特殊材料基板陶瓷、金属基等FR-4由专用电子布浸以环氧酚醛树脂等材料经高温高压热压而成的板状层压制品。
特点具有较高的机械性能和介电性能较好的耐热性和耐潮性并有良好的机械加工性。
用途: 电机、电器设备中作绝缘结构零部件包括各式样之开关FPC补强电器绝缘碳膜印刷电路板电脑钻孔用垫模具治具等PCB测试架并可在潮湿环境条件和变压器油中使用。
生活中常见的复合材料
生活中,我们经常接触到各种各样的复合材料,它们以其优异的性能和多样的
用途,为我们的生活带来了便利和美好。
复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的新材料,具有各种材料的优点,同时克服了各种材料的缺点,因此在各个领域都有着广泛的应用。
在建筑领域,玻璃钢复合材料是一种常见的材料,它由玻璃纤维和树脂组成,
具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点,被广泛应用于建筑外墙、屋顶、管道等领域。
而在汽车制造领域,碳纤维复合材料则是一种常见的材料,它具有重量轻、强度高、耐磨损等特点,可以大大降低汽车的整体重量,提高燃油效率,同时也增加了汽车的安全性能。
此外,复合材料还被广泛应用于航空航天、体育器材、电子产品等领域。
例如,航空航天领域常用的复合材料有碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等,它们具有重量轻、强度高、耐高温等特点,可以大大提高飞机的性能,减少燃料消耗。
而在体育器材领域,复合材料也被广泛应用于高尔夫球杆、网球拍、自行车等产品中,它们具有重量轻、强度高、耐磨损等特点,可以提高运动员的表现。
总的来说,复合材料在我们的生活中扮演着越来越重要的角色,它们以其优异
的性能和多样的用途,为我们的生活带来了便利和美好。
随着科学技术的不断发展,相信复合材料在未来会有更广阔的应用前景,为我们的生活带来更多的惊喜和便利。
举例说明复合材料的应用复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料,具有优异的性能和多样化的应用。
下面将列举10个复合材料的应用。
1. 航空航天领域:复合材料在航空航天领域有广泛的应用。
例如,飞机的机翼和机身通常采用复合材料,因为它们具有高强度、轻质和耐腐蚀性能。
此外,火箭和卫星也常使用复合材料制造,以提高载荷能力和减轻重量。
2. 汽车工业:复合材料在汽车制造中得到广泛应用。
例如,车身和车门等部件可以采用复合材料,以提高车辆的安全性和减少燃油消耗。
此外,复合材料还可以用于制造轮毂和座椅等部件,提高车辆的性能和舒适性。
3. 建筑工程:复合材料在建筑工程中也有重要的应用。
例如,复合材料可以用于制造建筑结构中的梁和柱,以提高其承载能力和抗震性能。
此外,复合材料还可以用于制造外墙板和屋顶材料,提高建筑物的耐候性和保温性能。
4. 医疗器械:复合材料在医疗器械领域有广泛应用。
例如,人工关节和牙科修复材料常采用复合材料,因为它们具有生物相容性和良好的机械性能。
此外,复合材料还可以用于制造医疗器械的外壳和传感器等部件。
5. 体育用品:复合材料在体育用品中得到广泛应用。
例如,高尔夫球杆和网球拍常采用复合材料,以提高其强度和稳定性。
此外,自行车、滑雪板和冰球杆等运动器材也常使用复合材料,以提高其性能和耐用性。
6. 电子产品:复合材料在电子产品中有重要的应用。
例如,手机和电脑等电子设备的外壳常采用复合材料,以提高其抗冲击和防护性能。
此外,复合材料还可以用于制造印刷电路板和散热器等部件,提高电子产品的性能和可靠性。
7. 能源领域:复合材料在能源领域有广泛应用。
例如,风力发电机翼常采用复合材料,以提高其强度和耐久性。
此外,太阳能电池板和储能设备等部件也常使用复合材料,以提高能源转化效率和储存能力。
8. 运动装备:复合材料在运动装备中得到广泛应用。
例如,滑雪板、冲浪板和自行车等运动装备常采用复合材料,以提高其强度和轻量化。
碳纳米管/聚合物复合材料
摘要:自从上个世纪末纳米技术的出现,碳纳米管以自身独特的石墨烯片层结构、纳米尺寸直径和优良的力学、电学、光学、磁学以及化学性能等迅速掀起
物理、化学以及材料科学等领域的研究热潮,在复合材料、储氢材料、场发射器、修饰电极、燃料电池以及催化剂载体等方面有着广阔的应用前景。
通过不
同的复合方法可制备出增强、导电和电磁屏蔽的优异性能的材料,具有广泛的
前景。
本文通过介绍聚合物基纳米复合材料及碳纳米管复合材料的性能及应用,
研究了碳纳米管及聚合物复合材料分散性、表面处理,及其研究进展。
关键词:碳纳米管复合材料表面处理应用
Carbon Nanotubes/Poiymer Composites Abstract:Since the end of last century nanotechnology emergence of widespread concern, Its own unique lamellar structure of graphene appear since the end of last century nanotechnology, carbon nanotubes, nano-size diameter and excellent mechanical, electrical, optical, magnetic and chemical properties quickly set off in areas such as physics, chemistry and materials scienceresearch boom in composite hydrogen storage materials, field emission, modified electrodes, fuel cell catalyst support has a broad application prospects.By the composite can be prepared by the excellent performance of the enhanced conductivity and electromagnetic shielding material,and has broad prospects.
Key words:carbon nanotubes composites suspension polymerization Application
1.前言
)范围内的固体材料的总称。
而作纳米材料是指平均粒径在纳米级(1-100
nm
为其中重要的一个部分则是聚合物复合材料,一般是指以有机高分子聚合物为连续相与纳米材料进行复合而得到的复合材料。
碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)自1991年被日本科学家Iijima首次用高分辨透射电子显微镜发现以来,以自身独特的石墨烯片层结构、纳米尺寸直径和优良的力学、电学、光学、磁学以及化学性能等迅速掀起物理、化学以及材料科学等领域的研究热潮,在复合材料、储氢材料、场发射器、修饰电极、燃料电池以及催化剂载体等方面有着广阔的应用前景。
【1】
2.聚合物基纳米复合材料
聚合物材料如塑料、纤维、橡胶、树脂等本身由于强度较弱或功能单一限制了它的应用范围,但是经与纳米材料复合后,不但可以增强而且具有许多功能性特征,如光、电等。
许多聚合物基纳米材料有优越的力学性能,纳米粒子的加入明显改善了材料的韧性和强度,还有较好的电学性能,将绝缘高聚物、导电高聚物和高聚物电解质与绝缘体、半导体、离子导体等不同电学性能的层状无机物复合,制得的高聚物/无机物层茶型纳米复合材料,具有新的电学性能,可以作电气、电子及光电产品的材料。
当然,还有一些其他性能,如聚合物复合ZnS:Cu纳米微粒,由于铜的掺杂,其光致发光峰位相对于纯ZnS微粒左移,得到具有较窄带宽的紫色光致荧光,实现了聚合物基纳米材料的电致发光。
【2】3.碳纳米管/聚合物复合材料性能
由于CNTs的表面特性接近于石墨,表面相对惰性、比表面积大,几乎不溶于大多数有机溶剂,并且还由于其大长径比引起的缠绕和高比表面积引起的高表
面能,所以常易团聚,限制了其应用范围。
从目前文献报道的情况看,解决这些问题的最有效的方法是对表面进行改性,增强其分散性、化学活性等。
其表面改性通常采取的方法是:首先通过不同的氧化处理在CNTs的端口或缺陷处引入羧基等活性基团,然后再由酯化或酰胺化反应等对其进行进一步的接枝改性。
由于CNTs具有与聚合物相似的结构,可以与之复合制成高性能的复合材料。
此类复合材料在电子器件、吸波隐身材料和其他结构材料等领域具有广阔的应用前景。
它的性能主要有:
(1)导电性、导热性 CNTs具有由于铜的导电性,可以取代金属填料用来制备有机复合导电材料。
因为CNTs与有机物的相容性优于金属,故材料的性能更加稳定,而且质量更轻,同时CNTs高达1000的长径比可以极大地降低复合材料的渗滤阈值,这是与其他填料无法达到的,可用作抗电材料。
加入CNTs可使复合材料的热稳定性大幅度提高。
(2)力学性能将酸化处理以后的CNTs与高密度聚乙烯(HDPE)复合,采用机械共混合法制备定向CNTs/HDPE复合材料,CNTs的加入,提高了复合材料的屈服强度和拉伸模量,但同时却降低了材料的断裂强度和断裂伸长率。
利用 CNTs对酚醛树脂(PF)进行改性,CNTs能够明显提高PF/CF复合材料弯曲强度、压缩强度、层间剪切强度和冲击强度。
(3)摩擦学性能以CNTs为填料制备聚四氟乙烯(PTFE)基复合材料,CNTs/ PTFE复合材料的摩擦系数随着CNTs含量的增加呈降低的趋势,其耐磨性能明显优于纯PTFE,以CNTs作为填料可有效地抑制PTFE的磨损。
(4)抗静电能力人采用共混纺丝的方法将加入到丙纶中,并且通过测量其摩擦静电荷来研究其抗静电性能的变化。
结果表明:单独添加少量CNTs难以提高聚丙烯纤维的抗静电性能;而添加含有碳纳米管的复合静电剂,可以有效地提高PP纤维的抗静电性能。
(5)阻燃性能利用合成的两种新型阻燃剂SPS和PTE与聚磷酸铵(APP)及MWNTs复配,并应用于低密度聚乙烯(LDPE),得到膨胀型阻燃LDPE-MWNTs复合材料。
在该膨胀型阻燃体系中,IFR与MWNTs之间存在明显的协效阻燃作用,并且大大降低了低密度聚乙烯的可燃性和热释放速率(HRR),而且燃烧后的残炭量大大增加。
【3】
4.碳纳米管表面处理改性
表面处理改性是指利用化学方法处理CNTs表面,可获得改变其表面性质的某些官能团,这些官能团通常带有某些特定的性质,如亲水性或亲油性。
一般是用硫酸及硝酸或是两酸的混酸来进行氧化,在CNTs表面生成如-COOH、-OH等含氧官能团,从而改善CNTs与聚合物之间的界面相互作用和相容性。
表面处理改性方法一般有预处理法、剪切法以及其他分散方法。
其中预处理法指CNTs表面存在缺陷和杂质,预处理主要是去除其表面缺陷和杂质。
预处理方法主要是氧化纯化。
剪切法指由于CNTs易缠结或成束,所以通常情况下要对CNTs进行剪切处理,使其解缠或开口,为表面改性提供更有利的活性位点,由此显著改善CNTs的分散性。
常用的剪切法有浓强酸处理法、电弧法、化学氟化法、超声波剪切法、固体(如环糊精)过程法、光刻法及低能量电子束剪切法等,其中浓强酸处理法和超声波剪切法比较常见。
其他分散方法主要有机械分散法、物理共混法等。
机械分散法主要是对CNTs进行球磨或搅拌处理。
对CNTs进行球磨可以使得其团聚程度有所降低,但同时会对CNTs的结构产生一定程度的破坏。
【1】5.碳纳米管/聚合物复合材料的应用及发展
碳纳米管在复合材料中主要集中在以下两个方面:1)利用碳纳米管的中空结构、比表面积大、导电性能将其作为载体改善材料的物理性能(如磁体、导电性和光电子性能等,可以制成新型的结构独特的一维纳米复合材料,如纳米量子线、纳米电子器件、感应器件、隧道二极管、新型催化剂和电极材料等;2)
利用碳纳米管自身优异的力学性能将其作为增强相改善基体(金属、陶瓷、高聚合物)材料的力学性能。
【4】所以碳纳米管主要在信息存储领域及在储氢材料领域有很重要的应用,如碳纳米管具有实现新型的大规模信息存储的可能性。
而且制备碳纳米管所需的原材料来源相对广泛,制备工艺相对比较简单,流程
等离子体处比较少,成本低廉,非常适合于大规模工业生产。
【5】还有经过CF
4
理后的碳纳米管能明显提高其与氟橡胶的相容性, 使碳纳米管与氟橡胶基材结合紧密, 并有利于提高氟橡胶的力学性能。
【6】
随着科技的发展,碳纳米管的应用领域越来越广,碳纳米管复合材料的应用领域也会越来越广泛,而且技术相信也会越来越成熟。
致谢:。
老师
参考文献:
1.张紫萍,刘秀军,李同起,胡子君.碳纳米管及聚合物复合材料分散性的研究进展.25,130~135.(2011)
2.碳纳米管复合材料
3.碳纳米管复合材料性能及应用
4.郭铁波,杨庆祥.碳纳米管复合材料的研究应用现状与展望.30.(2006)
5.碳纳米管及其应用新领域
6.徐涛,杨静晖,魏忠,傅强.碳纳米管表面处理对碳纳米管/ 氟橡胶复合材料形貌及界面作用的影响.27,71~75.(2011)。