复合材料-第九章纳米复合材料-2复习进程

9-2 新型材料的研制【课时目标】1．知道无机材料有金属材料和无机非金属材料两大类，了解青铜、钢铁等合金在人类历史发展中的重要作用。

2．了解无机非金属材料在生产、生活中的应用。

3．了解合成材料的分类、性质和用途，了解“白色污染”的危害及其防治方法。

4．了解复合材料在生产、生活中的应用。

5．掌握几种纤维的性质，能用简单的方法区分棉纤维、羊毛纤维和合成纤维织成的布料，会区分聚乙烯与聚氯乙烯。

6．通过认识三大类材料，了解材料开发和应用与化学科学之间的密切关系。

【自主复习】1．人们对材料的认识、制造和利用，经历了从天然材料到_______、为特定需求_______的发展过程。

2．我们所用材料分为无机材料[包括_______材料（如_______）和_______材料（如_______）]、材料（如_______）和___________材料(如_______)等。

3．在古代，人们已能制造和使用_______、_______等金属材料。

随着近代工业的崛起，人们从铁矿石中大规模地冶炼_______和_______，以___________为主体的金属材料被广泛应用在人类生产、生活的各个领域。

当冶炼技术进一步发展，人们用_______的方法生产_______等较活泼的金属，并进而制成各种具有优异性能的_______。

随着高科技的突飞猛进，人们又研制出各种高强度、高韧性、耐高温的_______合金以及具有特殊功能的合金材料，如能方便地储存、释放氢气的_______合金和具有“形状记忆”能力的_______合金。

4．陶瓷材料就是一种重要的无机非金属材料。

用石英、_______和_______等为原料生产各种玻璃；用_______等为原料生产的耐高温、高强度的陶瓷，可用来制造发动机零件；用羟基磷酸钙为原料生产的陶瓷甚至能够制造人工_______、人工_______及人造_______等。

新型陶瓷还有_______、_______等。

一．名词解释1.复合材料：由两种或者两种以上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.聚合物纳米复合材料：聚合物基体与至少一维是纳米范畴的添加剂所组成的混合物。

3.比强度：抗拉强度与密度之比。

比强度高的材料能承受高的应力。

4.比模量：弹性模量与密度之比。

比模量高，说明材料轻，刚性大。

5.碳纤维：由有机纤维通过一系列阶段性的热处理碳化而制成的，一种耐高温，抗拉强度高，弹性模量大，质轻的纤维状材料。

6.晶须：由高纯度单晶生长而成的，直径几微米，长度几十微米的单晶纤维材料。

7.环氧树脂：泛指含有两个或者两个以上环氧基，以脂肪族或芳香族等有机化合物为骨架，并能通过环氧基团反应形成有用的热固性产物的高分子低聚物。

8.玻璃钢(FRP)：: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。

9.生物降解聚合物：指可由微生物导致断链发生矿化的聚合物。

10.磁性聚合物纳米复合材料：指至少一维是纳米级（1-100nm）的无机磁性组分，以颗粒、纤维和薄片的形式埋入有机聚合物中所构成的材料。

11.不饱和聚酯树脂：指有线性结构的主链上同时具有重复酯键及不饱和双键的一类聚合物。

12.区别高分子，聚合物和聚合物材料的含义？高分子：在结构上由许多个实际或概念上的低分子结构作为重复单元组成的高分子量分子，其分子量通常在10000以上。

聚合物：由一种或几种结构单元通过共价键连接起来的分子量很高的化合物。

聚合物材料：指由许多相同的简单的结构单元通过共价键重复连接而成的高分子量化合物。

弹性体：指硫化的聚合物材料，它们的玻璃化转变低于室温，其他性能还包括具有大形变的能力，并且应力释放后可回复到原始长度。

二．填空题1.聚合材料按基体材料分类：聚合物基复合材料，金属基复合材料，无机非金属基复合材料（陶瓷基和水泥基）2.复合材料按材料作用分为：结构复合材料和功能复合材料。

材料学中的纳米复合材料纳米科技是一个以纳米尺度为基础的技术领域。

纳米技术运用了物理、化学、生物和工程学等多种学科的原理和方法，研究和制造功能材料和器件。

随着纳米科技的发展，纳米复合材料也引起了越来越多的关注。

本文将探讨材料学中的纳米复合材料。

1. 纳米复合材料的定义纳米复合材料是由两种或两种以上材料通过纳米级的物理或化学交互作用，形成的新型复合材料。

与传统复合材料相比，纳米复合材料具有更高的强度、硬度、韧性和耐磨性，同时也具有更好的导热性、导电性、光学性、生物相容性和防腐蚀性等性能。

由于纳米复合材料的制造技术不断发展，它们在各种领域中有着广泛的应用，如生物医学、能源、环境保护和航空航天等领域。

2. 纳米复合材料的制备方法纳米复合材料的制备方法主要有物理法、化学法和生物法。

物理法主要包括溶胶-凝胶法、电沉积法、机械合金化法和热喷涂法等。

化学法主要包括水热法、溶剂热法、高分子包埋法和微乳化法等。

生物法主要包括生物矿化法和生物合成法等。

每种制备方法都有其优缺点和适用范围。

选择合适的制备方法可以制备出高性能的纳米复合材料。

3. 纳米复合材料的应用领域纳米复合材料的应用领域非常广泛。

在生物医学领域，纳米复合材料可以用于药物传递、细胞成像和组织工程等应用。

在能源领域，纳米复合材料可以应用于太阳能电池、超级电容器和燃料电池等。

在环境保护领域，纳米复合材料可以用于污染物检测、废水处理和污染物吸附等。

在航空航天领域，纳米复合材料可以用于航空器制造、防护材料和空气净化等。

4. 未来发展方向纳米复合材料具有广泛的应用前景，但是也面临着一些挑战。

其中最大的挑战是提高制备工艺和控制材料结构的方法。

未来的发展主要需要集成先进的技术和方法来研究材料的性能和微观结构。

此外，还需要加强国际合作和知识共享，共同推动纳米复合材料的发展。

5. 结论纳米复合材料是当今材料科学中的一个重要分支，它在各个领域的应用已经成为必然趋势。

为了更好地利用纳米复合材料的优势，我们需要进一步研究纳米复合材料的原理和制备方法，以满足人们对高性能材料的需求。

纳米复合材料的制备步骤详解纳米复合材料是一种具有优异性能和特殊功能的材料，其制备过程涉及多个步骤。

本文将详细介绍纳米复合材料的制备步骤。

首先，纳米复合材料的制备需要选定合适的基体材料和纳米填料。

基体材料通常是聚合物、金属或陶瓷等，而纳米填料可以是纳米颗粒、纤维或管材等。

选择合适的基体材料和纳米填料是制备优质纳米复合材料的关键。

其次，纳米复合材料的制备一般包括两个主要步骤：纳米填料的分散和基体材料的包覆。

纳米填料的分散是将纳米颗粒或纤维均匀分散在基体材料中的过程。

这一步需要采用适当的分散剂和稳定剂，通过搅拌、超声波或球磨等手段使纳米颗粒均匀分散在溶剂或溶液中。

这样可以避免纳米颗粒的团聚和堆积，确保其在基体材料中的分散度和稳定性。

然后，基体材料的包覆是将分散好的纳米填料与基体材料进行混合和包覆的过程。

混合可以采用机械搅拌、溶胶凝胶法等方法，确保纳米填料均匀分布在基体材料中。

而包覆则可以通过溶液共混、化学反应或热压等方法实现。

包覆的目的是将纳米填料与基体材料充分结合，形成均匀的复合结构。

同时，包覆还可以提高纳米复合材料的力学性能和热稳定性。

接下来，纳米复合材料的制备还需要进行处理和固化。

处理过程中，需要将混合好的材料进行除气处理，以去除其中的气泡和杂质。

这一步可以通过真空处理或超声波处理来实现。

固化是将处理好的纳米复合材料进行热压或光固化等方法，使其固化成固态材料。

固化的温度和压力需要根据材料的性质和要求来确定，以确保纳米复合材料的最佳性能。

最后，制备好的纳米复合材料需要进行表征和性能测试。

表征可以通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射等技术来观察材料的形貌、结构和成分。

性能测试则可以通过力学测试、热分析、电学测试等手段来评估材料的力学性能、热稳定性和导电性等特性。

总结起来，纳米复合材料的制备步骤包括纳米填料的分散、基体材料的包覆、处理和固化以及表征和性能测试。

每个步骤都需要精确控制条件和技术，以确保制备出具有优异性能和特殊功能的纳米复合材料。

材料科学中的复合材料和纳米复合材料随着科技的不断发展进步，复合材料和纳米复合材料在材料科学领域中日益受到重视和应用。

特别是在航空航天、汽车、电子、建筑、医疗和能源等领域，它们的应用越来越广泛，从而推动了材料科学的进步和产业的发展。

一、复合材料的定义和分类复合材料是由两种或两种以上材料分别具有各自优点的材料组合而成的材料。

它通常由两个基本部分组成，即基质和增强剂。

根据增强剂和基质的不同，复合材料可以被分为四类：碳纤维增强复合材料（CFRP）、玻璃纤维增强复合材料（GFRP）、有机复合材料（OCM）和金属复合材料（MMC）。

CFRP常被应用于航空航天、汽车、建筑和电子等领域，因为它是轻量、高强度、高刚度和耐腐蚀的。

GFRP由于其耐水性和防腐蚀性被广泛应用于化学和海洋工业中。

由于OCM的高温稳定性和化学稳定性，它常被用于高温应用和化学品的存贮中。

MMC解决了金属和高温环境的问题，通常被用于火箭发动机、制动盘和汽车轮毂等领域。

二、纳米复合材料的定义和分类纳米复合材料顾名思义，是指由一种基质和被嵌入到基质中的纳米尺度增强剂组成的材料，增强剂的尺寸一般小于100纳米。

纳米复合材料通常都有着特殊的物理和化学性质，这使得它们受到了广泛的研究和应用。

从增强剂的类型来分类，纳米复合材料可分为二氧化硅增强材料、碳纳米管增强材料、纳米氧化铁增强材料、纳米泡沫金属增强材料等。

其中，碳纳米管增强材料在材料学领域中最为关注，其具有压电效应、光机电效应、磁学与光学有效响应等特殊性质。

三、复合材料和纳米复合材料的应用复合材料和纳米复合材料具有很多应用前景，下面将分别介绍其中几种典型应用。

1、飞机和汽车制造现代飞机和汽车在设计中需要平衡航程、载重和油耗等因素，而这些因素恰恰也是复合材料所具有的优点。

在飞机和汽车制造中，使用复合材料能够降低结构重量，提高飞行或驾驶效率并降低燃料消耗。

而在纳米复合材料的应用中，常常用于制造轻量、高强度的零部件，这能够提高汽车和飞机的性能。

第一章1、定义宏观领域：指人的肉眼可见的物体为最小物体开始为下限，上至无限大的宇宙天体。

微观领域：指以原子、分子为最大起点，下限是无限。

介观领域：介于宏观领域与微观领域之间的领域。

纳米(n anometer)是一个长度单位，简写为nm。

纳米技术：是研究在千万分之一米(10–7)到十亿分之一米(10–9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术。

纳米材料：把组成相或晶粒结构的尺寸控制在1-100纳米范围的具有特殊功能的材料称为纳米材料。

纳米复合材料：与单一组分的纳米结晶材料和纳米相材料不同，它是指材料两相（或多相）微观结构中至少有一相的一维尺度达到纳米级尺寸(1~100nm)的材料。

2、纳米复合材料命名是根据复合材料的命名原则来命名纳米复合材料，用“复合材料”作后缀，用纳米材料和基体材料的名称来命名，将增强纳米材料的名称写在基体材料的名称前面。

如纳米氧化锌在纳米量级上复合环氧树脂形成一种新的复合材料，就称为“纳米氧化锌环氧树脂复合材料”。

另一种以“纳米复合材料”作为后缀，用纳米材料的无机名称与有机基体的聚合物名称来命名，将无机物与有机物用“/”隔开后缀纳米复合材料。

如氧化锌以纳米微粒分散在连续相聚氯乙烯基体中，形成纳米无机物与有机物于一体的新型复合材料，就称为“氧化锌/聚氯乙烯纳米复合材料”。

3、纳米复合材料性能基本性能1）可综合发挥各种组分的协同效能。

2）性能可设计性，可针对纳米复合材料的性能需求进行材料的设计和制造。

3）可按需要加工材料的形状。

特殊性能①同步增韧增强效应。

②新品功能高分子材料。

③强度大、模量高。

④阻隔性能。

第二章定义：量子尺寸效应：当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。

复合材料复习资料1复合材料的定义？复合材料是由两种或两种以上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。

复合后的产物为固体时才称为复合材料，若为气体或液体，就不能成为复合材料。

2复合材料的分类：1）按基体材料类型分为：聚合物基复合材料；金属基复合材料；无机非金属基复合材料。

（始终有基字）2）按增强材料分为：玻璃纤维复合材料；碳纤维复合材料；有机纤维复合材料；金属纤维复合材料；陶瓷纤维复合材料（始终有纤维二字）3）按用途分为：功能复合材料和结构复合材料。

（两种的区别）结构复合材料主要用做承载力和此承载力结构，要求它质量轻、强度和刚度高，且能承受一定温度。

功能复合材料指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料，即具有各种电学性能、磁学性能、光学性能、声学性能、摩擦性能、阻尼性能以及化学分离性能等的复合材料。

3复合材料的基体：金属基---对于航天与航空领域的飞机、卫星、火箭等壳体和内部结构，要求材料的质量小、比强度和比模量高、尺寸稳定性好，选用镁、铝合金等轻金属合金做基体。

对于高性能发动机，要求材料具有高比强度、高比模量、优良的耐高温性能，同时能在高温、氧化环境中正常工作，可以选择钛基镍基合金以及金属间化合物作为基体材料；对于汽车发动机，选用铝合金基体材料；对于电子集成电路，选用银铜铝等金属为基体。

轻金属基体—铝基、镁基，使用温度在450℃左右或以下使用，用于航天及汽车零部件。

连续纤维增强金属基采用纯铝或单相铝合金，颗粒、晶须增强…采用高强度铝合金。

钛基，使用温度在650℃（450-700），用作高性能航天发动机镍基、铁基钴基及金属间化合物，使用温度在1200℃（1000℃以上），耐高温4聚合物基体一）简答题（各自优缺点）聚合物基复合材料的聚合物基主要有：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂。

各自优缺点：二）聚合物基体的作用选择题：a . 将纤维黏在一起；b.分配纤维间的载荷；c .保护纤维不受环境的影响5陶瓷基特点：比金属更高的熔点和硬度，化学性质非常稳定，耐热性、抗老化性好，但脆性大，韧性差。