碳纳米管增强陶瓷基复合材料

碳纳米管的特性及其高性能的复合材料综述摘要作为一种具有较强力学性能的材料，碳纳米管自诞生以来就受到了广泛关注，并且从以往的实践经验上来看，碳纳米管是非常理想的制备符合材料的形式。

在本文的研究当中，主要立足于这一领域进行分析，提出了碳纳米管本身所具备的特性，以及这种材料在实践过程当中的优越性，进而提出应用策略，希望能够在一定程度上起到借鉴作用。

关键词碳纳米管；复合材料；复合镀迄今为止，碳纳米管材料已经在诸多领域当中得以运用，并且取得了比较显著的成果，其中包括电极材料、符合材料、催化剂载体等诸多方面。

在应用过程当中，碳纳米管的优异性能能够使其在符合材料当中起到较强的作用。

本文研究的侧重点在于碳纳米管的制备和复合材料的应用方面，提出了碳纳米管的特性及其高性能的复合材料。

1 碳纳米管的结构及其性能从结构上来看，碳纳米管具有石墨层状的结构，其中包括单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。

组成纳米碳管的C-C共价键是自然界当中具有稳定特征的化学键，无论在理论计算还是实践当中，都能够看出来，碳纳米管具有非常强的韧性。

在制备过程当中，碳纳米管主要涉及的电弧放电、催化热解和激光蒸发等。

具体来讲，在电弧放电当中，主要制备单壁碳纳米管，但是其中具有一定的弊端，比如产率非常低，但是成本却很高；而催化热解法当中所表现出来的是设备简单和生长速度较快等特点，一般在现代工程的批量化生产过程当中，会用到这种方法。

在当前应用领域，高强度的微米级碳纤维复合材料有着非常广阔的应用前景和较好的应用效果。

但是当前我国在这一领域所取得的进展依旧比较滞后，要想在强度上取得新的突破，必须要有效减少碳纤维的直径，提高纵横比。

碳纳米管是比较典型的纳米材料，纵横比非常可观。

更为重要的是，从长度上来讲，纳米管对于复合材料的加工性能并没有非常明显的不良影响，使用这一材料能够有效聚合复合材料，改变传统加工当中的一些问题，增强复合材料的导电性能。

再加上纳米管当中所具备的结构优势，使得聚合物电导率提升的同时也不容易被改变性能[1]。

碳纤维增强陶瓷基复合材料的制备及性能研究碳纤维增强陶瓷基复合材料是一种具有优异性能的复合材料，具有高强度、高刚度、低密度、高温耐性、抗腐蚀等优点，被广泛应用于航空、航天、汽车、新能源等领域。

本文将对碳纤维增强陶瓷基复合材料的制备及其性能研究进行探讨。

1. 背景传统金属材料存在密度大、重量重、强度低等问题，难以满足现代工业的需求。

而复合材料的出现解决了这一问题，毫不夸张地说，“复合材料就是未来工业的材料”。

其中最为突出的就是碳纤维增强陶瓷基复合材料。

2. 制备方法制备碳纤维增强陶瓷基复合材料的方法有多种，其中最为常见的是热压法和热处理法。

热压法是将预先制备的碳纤维增强陶瓷基复合材料在高温高压下进行加热压制，使其形成连续的结构。

这种方法适用于制备块状和板状复合材料。

热处理法则是先将碳纤维增强材料进行数次高温氧化处理，使其表面形成含有氧的层，然后进行碳化处理和陶瓷化处理，最终得到陶瓷基复合材料。

这种方法适用于制备复杂形状的复合材料。

3. 性能研究碳纤维增强陶瓷基复合材料具有优异的性能，如高强度、高刚度、低密度、高温耐性、抗腐蚀等，其力学性能和热学性能是研究的重点。

力学性能研究主要包括拉伸强度、屈服强度、断裂韧性等指标的测试和评估。

热学性能研究主要包括热膨胀系数、导热系数、热稳定性等指标的测试和评估。

研究表明，碳纤维增强陶瓷基复合材料的力学性能远远优于传统金属材料，具有极高的强度和刚度；而其热学性能也表现出卓越的优势，具有很高的耐热性和热稳定性。

4. 应用前景碳纤维增强陶瓷基复合材料具有广泛的应用前景。

在航空和航天产业中，用以制造减重、高刚度、高强度的重要部件；在汽车产业中，用于制造轻量化结构件和发动机；在新能源领域，用于制造高温耐受的储能材料等。

总之，碳纤维增强陶瓷基复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景，能够为现代工业的发展做出巨大的贡献。

第28卷第6期 硅　酸　盐　通　报 Vol .28　No .6　2009年12月 BULLETI N OF THE CH I N ESE CERAM I C S OC I ETY Dece mber,2009　碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展及应用何柏林,孙　佳(华东交通大学载运工具与装备省部共建教育部重点实验室,南昌　330013)摘要:碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料具有密度低、高强度、高韧性和耐高温等综合性能,已得到世界各国高度重视。

本文综述了碳纤维的研究进展,C f /Si C 复合材料的制备方法,并分析了各种制备方法的优缺点。

概述了C f /Si C 复合材料作为高温热结构材料和制动材料的应用状况。

最后,指出了有待解决的问题和今后的主要研究方向。

关键词:C f /Si C 复合材料;制备方法;应用中图分类号:T B332 文献标识码:A 文章编号:100121625(2009)0621197206Progress and Appli ca ti on of Carbon F i bers Re i n forcedS ili con Carb i de Ceram i c M a tr i x Com positesHE B o 2lin,SUN J ia(Key Laborat ory of Conveyance and Equi pment,M inistry of Educati on,East China J iaot ong University,Nanchang 330013,China )Abstract:Carbon fibers reinforced silicon carbide cera m ic matrix composites have received intensive interest due t o their excellent p r operties such as l o w density,high strength and t oughness,oxidati on resistances .The devel opment of carbon fibers was revie wed .The several p reparati on methods of C f /Si C composites were intr oduced .The advantage and disadvantaged of every method were analyzed .The app licati on of C f /Si C composites were described as the outstanding high te mperature structure materials and braking materials .Finally,p r oble m s f or further research and key study as pects in the future were pointed out .Key words:C f /Si C composites;p reparati on methods;app licati on基金项目:江西省教育厅科研基金项目(赣教技字[2007]426号)作者简介:何柏林(19622),男,博士,教授.主要从事陶瓷基复合材料的研究.E 2mail:hebolin@1　引　言碳化硅陶瓷因具有高强度、高硬度、抗腐蚀、耐高温和低密度而被广泛用于高温和某些苛刻的环境中,尤其在航空航天飞行器需要承受极高温度的特殊部位具有很大的潜力。

碳纳米管的性能及应用领域碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有很多异常的力学、电学和化学性能。

近些年随着碳纳米管及纳米材料讨论的深入其广阔的应用前景也不断地呈现出来。

一、碳纳米管的性能1.1力学性能不同类型的碳纳米管碳纳米管具有良好的力学性能，碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可以拉伸。

碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相像，但其结构却比高分子材料稳定得多。

碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。

若将以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料，可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲乏性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善。

1.2导电性能碳纳米管制成的透亮导电薄膜碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域键，由于共轭效应显著，碳纳米管具有一些特别的电学性质。

碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。

对于一个给定的纳米管，在某个方向上表现出金属性，是良好的导体，否则表现为半导体。

对于这个的方向，碳纳米管表现出良好的导电性，电导率通常可达铜的1万倍。

1.3传热性能采纳了碳纳米管涂层的热水器内胆碳纳米管具有良好的传热性能，碳纳米管具有特别大的长径比，因而其沿着长度方向的热交换性能很高，相对的其垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。

另外，碳纳米管有着较高的热导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管，该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。

二、碳纳米管的应用2.1电子领域碳纳米电子管（CNTS）是一种具有显著电子、机械和化学特性的独特材料。

其导电本领不同于一般的导体。

性能方面的区分取决于应用，或许是优点，或许是缺点，或许是机会。

在一理想纳米碳管内，电传导以低温漂轨道传播的，假如电子管能无缝交接，低温漂是计算机芯片的优点。

诸如电连接等的混乱极大地修改了这行为。

对十较慢的模拟信号的处理速度，四周环围着平向球分子的碳纳米管充当传播者已被试验证明。

碳纳米管在复合材料中的应用碳纳米管，听起来是不是像个高大上的科技名词？其实它的用途可真不少，而且在复合材料中，它简直就是个“神奇的小帮手”。

要是你了解了它的“背景”，你会觉得它根本不是个什么遥不可及的东西，反而是“未来科技”的一个贴心小伙伴。

简单来说，碳纳米管是一种由碳原子按特定方式排列成的管状结构，直径只有几纳米，但强度却高得惊人，甚至比钢铁还要强大。

你可别小看它这么细小的身材，正是这种“袖珍”让它能在复合材料中展现出不一样的魔力。

先说说碳纳米管是如何在复合材料中大显身手的吧。

大家都知道，复合材料就是把两种或两种以上的材料“结婚”在一起，目的就是取长补短，达到1+1大于2的效果。

而碳纳米管作为一种“超级增强剂”，正好能填补传统材料的不足，让复合材料变得更加坚固、更耐用，甚至能让它们更轻便。

你想象一下，一个轻得像羽毛的材料，里面藏着像钢铁一样坚硬的成分，拿在手上，不仅结实，而且让人觉得轻松又不费劲，这就是碳纳米管在复合材料中能做出的贡献。

不仅如此，碳纳米管的“火力”还不仅限于提升强度，它还能改善材料的电导性和热导性。

想象一下，如果你把它加入到复合材料中，材料的电导性和热导性就像打了鸡血一样，瞬间变得更强。

这对于一些电子设备来说，那可是天大的好事。

比如，电池、导电线材、甚至一些特殊的传感器，靠碳纳米管的加入，不仅提高了性能，还能让这些设备变得更加耐用。

别看它个头小，作用可大着呢！说到这里，可能你会问了：“那是不是碳纳米管就万能了？”答案当然是“不是”。

虽然它很强大，但在复合材料中的应用也有一定的挑战。

比如说，碳纳米管在复合材料中分散不均匀的话，可能就不能发挥它该有的效果。

想象一下，碳纳米管就像是一个个小小的精英士兵，如果它们没有被很好地安排到每个角落，那材料的整体性能就会大打折扣。

碳纳米管的制造过程也不简单，它们得在精密的条件下生产出来，不然质量差的碳纳米管可能还会给复合材料“添乱”，甚至影响材料的稳定性。

碳纳米管增强材料碳纳米管是一种具有独特结构和优异性能的纳米材料，在近年来的材料科学领域备受关注。

碳纳米管由碳原子经过特定结构排列而成，具有直径很小、长度很长的特点。

这种纳米材料因其高机械强度、优异导热性、优良导电性和化学稳定性而被广泛应用于各个领域，尤其在增强材料方面表现出色。

1. 机械增强碳纳米管在增强材料中的应用主要体现在提高材料的机械性能方面。

由于碳纳米管本身具有极高的强度和刚度，将其加入到复合材料中可以显著增强材料的强度和硬度。

碳纳米管可以均匀分散在基体材料中，形成有效的增强网格，阻碍裂纹的扩展，提高了复合材料的断裂韧性，使材料具有更好的抗拉伸和抗压性能。

2. 热导增强碳纳米管的优异导热性也为增强材料带来了新的可能性。

将碳纳米管掺杂到传统材料中，可以有效提高材料的热导率。

碳纳米管作为热传导的通道，可以加速热量的传输，使材料在受热时更加均匀，避免局部热应力产生，提高了材料的耐热性和抗热冲击性。

3. 电导增强由于碳纳米管本身是优良的导电材料，将其引入到增强材料中可以显著提高材料的导电性能。

在电子材料领域，碳纳米管增强材料被广泛应用于抗静电材料、导电涂料、电子设备的防护屏蔽材料等方面。

碳纳米管的优异导电性还可以提高材料的静电防护性能，减小材料受静电影响的可能性。

4. 化学增强碳纳米管具有极高的化学稳定性，可以提高增强材料的耐腐蚀性能。

将碳纳米管与其他耐蚀材料复合使用，不仅可以提高材料的整体强度，还可以增加材料的化学稳定性，延长材料的使用寿命。

碳纳米管还可以通过表面修饰等方式与其他功能性材料结合，实现多功能化的应用，拓展增强材料的应用范围。

综上所述，碳纳米管作为一种具有优异性能的纳米材料，在增强材料中的应用前景广阔。

通过合理设计和控制碳纳米管的添加量、分散性和结构等特征，可以实现对增强材料性能的有效调控和优化。

未来，随着碳纳米管制备技术的不断提升和纳米材料研究的深入，碳纳米管增强材料必将在航空航天、汽车制造、电子设备等领域发挥越来越重要的作用。

碳纤维增强陶瓷基复合材料
碳纤维增强陶瓷基复合材料是一种具有优异性能的复合材料，结合了碳纤维和
陶瓷的优点，具有高强度、高刚度、高耐热性和耐磨性等特点，因此在航空航天、汽车制造、工程建设等领域得到广泛应用。

组成
碳纤维增强陶瓷基复合材料主要由碳纤维和陶瓷基体组成。

碳纤维作为增强材料，具有优异的机械性能，可以增加复合材料的强度和刚度；陶瓷基体作为基体材料，具有良好的耐热性和耐腐蚀性，可以提高复合材料的耐高温和耐磨性能。

特点
1.高强度和高刚度：碳纤维增强陶瓷基复合材料具有很高的拉伸强度
和模量，能够承受较大的载荷；
2.耐热性：陶瓷基体具有优良的耐高温性能，适用于高温环境下的使
用；
3.耐腐蚀性：陶瓷基体对酸碱等腐蚀介质具有较好的稳定性；
4.耐磨性：碳纤维的高强度和陶瓷的硬度结合，使复合材料具有较好
的耐磨性。

应用领域
碳纤维增强陶瓷基复合材料在航空航天、汽车制造、工程建设等领域得到广泛
应用。

在航空航天领域，碳纤维增强陶瓷基复合材料被用于制造飞机结构件和燃气涡轮引擎零部件，以提高飞机的性能和降低重量；在汽车制造领域，碳纤维增强陶瓷基复合材料被用于制造车身结构件和制动系统，以提高汽车的安全性和燃油效率；在工程建设领域，碳纤维增强陶瓷基复合材料被用于制造建筑结构件和桥梁构件，以提高建筑物的抗震性和耐久性。

综上所述，碳纤维增强陶瓷基复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景，将
在未来得到更广泛的应用和推广。

碳纤维增强陶器基复合材料性能实验表征【引言】碳纤维增强陶器基复合材料具有轻质、高强度、高硬度、抗磨损、耐高温等优异的性能，因此在航空航天、汽车工业、船舶制造等领域有着广泛的应用。

为了更好地了解和掌握碳纤维增强陶器基复合材料的性能特点，对其进行实验表征是十分必要的。

本文将从力学性能、热稳定性、耐磨性和导热性能四个方面进行详细的介绍和分析。

【力学性能表征】碳纤维增强陶器基复合材料的力学性能包括弹性模量、抗拉强度、屈服强度和断裂韧性等指标。

通过拉伸试验和弯曲试验可以得到这些指标。

实验结果显示，碳纤维增强陶器基复合材料具有较高的弹性模量和抗拉强度，同时具有良好的断裂韧性，这使得该材料在工程结构领域具有较大的应用潜力。

【热稳定性表征】热稳定性是碳纤维增强陶器基复合材料的关键性能之一。

提高材料的热稳定性能可以增加其在高温环境下的使用范围。

实验研究表明，碳纤维增强陶器基复合材料在高温下仍然能够保持结构的完整性和性能的稳定性。

这得益于碳纤维和陶瓷基质的互补作用，碳纤维能够抵抗高温氧化和热膨胀，而陶瓷基质能够提供良好的耐热性能。

【耐磨性表征】耐磨性是评价碳纤维增强陶器基复合材料耐用性的重要指标之一。

实验表征耐磨性的常用方法包括滑动磨损试验和径向磨损试验等。

研究表明，碳纤维增强陶器基复合材料具有较好的耐磨性能，能够有效抵抗外界因素对材料表面的磨损。

这使得该材料在摩擦材料、切削工具等领域有着广泛的应用前景。

【导热性能表征】导热性能是碳纤维增强陶器基复合材料的重要性能之一，对于高温、高速工况下的工程应用至关重要。

实验测试可以得到材料的导热系数和热扩散系数等性能指标。

研究结果表明，碳纤维增强陶器基复合材料具有良好的导热性能，能够快速地传导热量，并且具备较低的热膨胀系数，这使得该材料在高温环境下具有较强的稳定性。

【总结】碳纤维增强陶器基复合材料具有出色的力学性能、热稳定性、耐磨性和导热性能。

在实验表征过程中，通过拉伸试验、弯曲试验、滑动磨损试验、径向磨损试验、导热系数测试等多种测试方法，可以准确地了解和评估碳纤维增强陶器基复合材料的性能特点。

第14卷　第2期2006年4月材　料　科　学　与　工　艺MATER I A LS SC I ENCE &TECHNOLOGYVol 114No 12Ap r .,2006陶瓷/碳纳米管复合材料的制备、性能及韧化机理沈　军1,张法明1,2,孙剑飞1(1.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150001,E 2mail:junshen@hit .edu .cn;2.中国科学院上海硅酸盐研究所,上海200050)摘　要:评述和讨论了碳纳米管增强陶瓷基复合材料的制备工艺,包括碳纳米管在陶瓷基体上的分散和材料的烧结成型,添加碳纳米管后材料力学性能、导电和导热等物理性能的改善以及韧化机理,指出碳纳米管在陶瓷材料基体上的均匀分散,碳纳米管在组织中存活,碳纳米管与陶瓷基体的界面结合状态是影响碳纳米管增强陶瓷基复合材料性能提高的关键.关键词:碳纳米管;陶瓷基复合材料;韧化机理;力学性能;物理性能中图分类号:T B332文献标识码:A文章编号:1005-0299(2006)02-0165-06prepara ti on,properti es and tough i n g m echan is m s of carbonnanotubes re i n forced ceram i c ma tr i x co m positesSHEN Jun 1,Z HANG Fa 2m ing1,2,S UN J ian 2fei1(1.School of Materials Science and Engineering,Harbin I nstitute of Technol ogy,Harbin 150001,China,E 2mail:junshen@hit .edu .cn;2.Shanghai I nstitute of Cera m ics,Chinese Acade my of Science,Shanghai 200050,China )Abstract:Carbon nanotubes (CNTs )de monstrate excep ti onal p r operties and their unique tubular structures are believed t o be the ulti m ate reinf orce ment in composites .The mechanical and physical p r operties of brittle cera m ics could be i m p r oved by incor porating CNTs in the matrix .The p reparati on p r ocess for dis persi on of CNTs in the cera m ic matrix,sintering methods,mechanical p r operties,physical p r operties (such as electric conductivity and ther mal conductivity ),as well as t oughing mechanis m s in CNTs reinforced ceram ic matrix composites were revie wed and discussed .It is p r oposed that the key fact ors for i m p r oving the perf ora mce char 2acteristics of CNTs/cera m ic composites are unif or m distributi on of CNTs,the surviving of CNTs in the m icr o 2structures,and the interfacial bonding bet w een CNTs and the cera m ic matrix.Key words:carbon nanotubes;cera m ic matrix composites;t oughing mechanis m s;mechanical p r operties;physical p r operties收稿日期:2004-10-18.基金项目:国家自然科学基金资助项目(50374035).作者简介:沈　军(1965-),男,博士,教授,博士生导师;孙剑飞(1962-),男,博士,教授,博士生导师. 处于s p 2-3杂化态的碳元素可以形成多形态的结构,除金刚石和石墨外,晶态碳还可形成足球结构的C 60和一维管状的碳纳米管.碳纳米管可以看做由六边形的石墨板成360°卷曲而成的管状材料,管的内径在几纳米到几十纳米之间,长度可达微米甚至厘米尺度,长径比高达1000至10000,比表面积大,热稳定性高.在力学性能方面,碳纳米管强度、韧性高,延伸率、弹性模量大,耐磨性优良;尤其是单壁碳纳米管作为一种新型的自组装单分子材料,理论估算其杨氏模量高达5TPa,与金刚石相同,强度约为钢的100倍,而密度却只有钢的1/6,可能是目前比强度和比刚度最高的材料(见表1).碳纳米管还具有优异的导热性能和电学性能等物理特性.因此,碳纳米管被认为是最理想的纳米晶须增韧材料,是纤维类强化相的终极形式[1].陶瓷材料具有共价键和复杂离子键的键合以及复杂的晶体结构,因而呈现耐高温、耐磨损和重量轻等优异的性能,在航空航天,国防军工及工业生产等领域应用十分广泛,但陶瓷材料的脆性问题一直制约着其进一步发展和应用.通过引入增强介质,如第二相颗粒,纤维与晶须等合成陶瓷基复合材料来强韧化陶瓷材料的研究取得了一些成果,但增韧幅度不大.由于碳纳米管特殊的结构和优异的性能,合成碳纳米管增强的复合材料,已经在高分子基、金属基的材料中取得了显著的效果[2].目前,国内外对于碳纳米管增强高分子基复合材料的研究已经较系统,但碳纳米管增强陶瓷基复合材料的研究刚起步.本文对碳纳米管增强陶瓷基复合材料的制备(主要包括碳纳米管在基体上的分散和材料的烧结成型),复合材料的力学性能、物理性能的改善以及强韧化机理进行了评述,对研究中存在的问题进行了分析.表1　纤维材料的性能比较纤维直径/μm密度/(g・cm-3)拉伸强度/GPa弹性模量/GPa碳纳米管01001～0111133～212010～52400～5000碳纤维71166214～311120～170玻璃纤维72150314～41690尼龙纤维12114421870～170硼纤维100～1402150315400石英纤维9212031470碳化硅纤维10～202130218190碳化硅晶须0100231156194821　碳纳米管在陶瓷基体上的分散 碳纳米管比表面积大,表面能高,碳管之间以较强的范德华力团聚在一起,尤其是有机物催化裂解法制备的碳纳米管经常弯曲缠绕在一起.此现象的产生将会减小碳纳米管的长径比,影响碳纳米管增强复合材料的增强效果.因此,如何将碳纳米管引入并均匀分散在基体上非常关键,碳纳米管的引入方式有原位自生法和外加混入法两种.111　原位自生碳纳米管Peigney等首先在A l2O3粉末基体上通过催化反应(Catalytic Method)[3]原位生长出碳纳米管网状束,发现在粉末中碳纳米管长约几十微米呈网络状较均匀的分布在粉末颗粒周围,经热压烧结后碳纳米管量比粉末中有所减少.Ka malakaran 等报道采用喷雾热解工艺[4]在A l2O3基体上原位生长了碳纳米管,发现纳米管在基体上分布很均匀,样品为2～4c m2的薄片,而且此种工艺还可优化制备出碳纳米管原位增强的陶瓷薄膜.Rul等采用凝胶泡沫法[5]在Co-Mg A l2O4氧化物固溶体基体上原位自生了碳纳米管,发现此种工艺碳纳米管产量很高,而且70%以上为单壁碳管, 95%以上为单壁和双壁碳纳米管;他们还在尖晶石(Mg A l2O4)基体上通过CCVD[6]的方法原位生长了碳纳米管,发现原位自生的碳纳米管非常均匀的分布在基体上.112　外加混入碳纳米管11211　物理分散法物理分散法指利用物理作用力将碳纳米管分散开,包括超声波法,球磨法,研磨法,高速剪切法等.但有学者认为物理方法只能分开碳纳米管的团聚体,而且会破坏碳纳米管[7];超声波法会使纳米管变短,随着分散时间延长碳管外壁会剥落,导致管壁变薄[8],而且只能够分散单一的团聚体,不能分散大团聚体[9];球磨和研磨等物理方法只能够将碳纳米管大块的团聚体分散成为小团聚体[9].清华大学L i等[10]对碳纳米管与颗粒尺寸为1μm铁粉混合进行了不同时间的震动球磨处理,磨球为直径不一的钢球,发现球磨15m in,许多碳纳米管端头破坏,而且有许多巴基葱颗粒出现,高能球磨60m in后,大部分碳纳米管变成了无定形碳,铁粉可以看作微小的磨球,其加入促进了碳纳米管的结构转变.11212　化学分散法化学分散法是指利用表面活性剂、表面改性剂或表面功能化来改变碳纳米管的表面能,提高其润湿或粘附特性,降低其在连续溶剂中的团聚倾向.(1)酸处理:采用浓H2S O4/HNO3混合溶液酸处理可以将碳纳米管完全分散开,原因是碳纳米管在酸处理过程中会变短而且增加亲水性官能团如羟基官能团等[9];如果采用浓硝酸处理后,碳纳米管的长度变短,管身变直,管壁上有—OH,>C—O和—COOH功能性官能团吸附,碳管在溶液中分散很均匀[11].Shaffer等也发现通过对催化裂解生长的碳纳米管进行酸氧化处理(HNO3:H2S O4=1:3)会给纳米管表面增加酚基和羟基官能团,这些官能团的存在可以使碳管以较高的浓度在水中稳定分散[12].(2)添加表面活性剂:添加表面活性剂如次乙亚胺(Ethyleni m ine)或者十二烷基硫酸钠(S DS)可以将碳纳米管在水溶液中均匀分散,通过溶胶杂凝聚的工艺,由于不同成分间静电相互作用,可以得到氧化钛和氧化铝颗粒包覆的碳纳米管[13];添加聚乙烯胺和阴离子柠檬酸于水溶液中作为分散剂对碳纳米管表面进行改性处理,然后在NH3中热处理,金纳米粒子可以吸附并填充到纳米管上表面和内部[14].在酒精溶液中添加20d mb%的共聚物作为分散剂可以成功的将110wt.%多壁碳纳米管均匀的分散开[15];在水・661・材　料　科　学　与　工　艺 第14卷　中添加溴化十六烷基三甲铵(C 16T MAB )或聚丙烯酸(P AA )或C 16EO 作为分散剂都可以将碳纳米管均匀分散开,但不可能得到绝对的均匀[16].研究发现,添加阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠和阳离子表面活性剂柠檬酸铵都可以将碳纳米管较均匀的分散在水溶液中,阴、阳离子表面活性剂均以纳米颗粒的形式均匀的吸附在碳纳米管的表面上,如图1所示.图1　碳纳米管表面活化后的TE M 形貌11213　物理化学分散法物理化学分散法是将物理方法,如超声波法、球磨法等,与化学方法,如酸处理、添加表面活性剂等进行组合,以期达到将纳米管更加均匀分散在基体上的目的.采用添加表面活性剂与超声波振荡和球磨工艺结合,可将碳纳米管较均匀的分布在纳米WC /Co 粉末中[17].2　碳纳米管增强陶瓷基复合材料的烧结成型 碳纳米管增强陶瓷基复合材料大部分采用烧结成型,通常制备纳米陶瓷材料和陶瓷基复合材料的工艺均可以用于制备碳纳米管增强陶瓷基复合材料,但烧结气氛必须是真空或惰性气体保护,以防止碳纳米管的氧化,碳纳米管在陶瓷烧结后组织中的存活状况非常重要.(1)热压烧结:热压烧结是最常用的一种制备碳纳米管增强陶瓷基复合材料的烧结工艺,采用热压烧结工艺所制备的碳纳米管增强的复合材料有Si C,Si O 2,A l 2O 3,Fe -A l 2O 3,Fe /Co -Mg A l 2O 4,Co -Mg O 基等材料[18～22],复合材料的性能均有所提高但不大.(2)烧结-热等静压:Balazsi 等采用烧结-热等静压(Sinter -H I P )烧结工艺制备了多壁碳纳米管增强Si 3N 4基复合材料,复合材料的弯曲强度和弹性模量均有可观的提高[23].(3)放电等离子烧结:放电等离子烧结(Spark Plas ma Sintering,简称SPS )是近年来发展起来的一种新型的烧结工艺,该系统利用脉冲能、放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬时高温场来实现烧结过程,它在粉末之间能瞬时产生放电等离子体,使被烧结体内部每个颗粒均匀的自身发热,并且使颗粒表面活化更易于烧结;同时,烧结时在样品两端施加轴向压力,可以使烧结体更加致密和烧结温度降低.可以在极快的升温速度、低的烧结温度、极短的保温时间、较高的烧结压力下制得致密的块状纳米材料.有学者认为采用热压烧结工艺制备碳纳米管增强陶瓷基的复合材料,由于所需的烧结温度较高,保温时间较长,会对复合材料中的碳纳米管造成破坏,因此会降低甚至会丧失增韧效果[24].放电等离子烧结是非常有发展前景的制备碳纳米管增强陶瓷基复合材料的工艺.(4)其他工艺:Peigney 等采用高温挤压成型制备了碳纳米管增强金属氧化物复合材料,发现由于碳纳米管的引入,复合材料的超塑性成型更易进行,碳纳米管抑制了基体晶粒长大,并具有润滑介质的作用.研究发现,将碳纳米管在陶瓷材料基体上定向排列是可能的,通过控制碳纳米管的含量来调制纳米复合材料的导电性能[22].3　碳纳米管增强陶瓷基复合材料的性能改善 将碳纳米管添加到陶瓷材料基体上,由于碳纳米管的分散程度和制备工艺的差别,导致复合材料的力学性能提高不一,有的甚至降低.除了力学性能外,碳纳米管增强陶瓷基复合材料的物理性能,如导电性能、导热性能均有较大的改善.311　力学性能1998年清华大学Ma 等首先尝试了在纳米Si C 陶瓷的基体上添加多壁碳纳米管,其断裂韧性仅提高了10%[18].Flahaut 等通过在Fe -A l 2O 3基体上原位生长碳纳米管,使复合材料的断裂强度比氧化铝稍有提高,但比Fe -A l 2O 3降低很多,其断裂韧性比纯氧化铝有所降低或相近[25].2001年Siegel 等报道在氧化铝基体上添加10vol%的多壁碳纳米管,其断裂韧性比纯氧化铝提高了24%[26].2003年Nature 发表了华人Zhan 等[24]的研究结果,他们在纳米A l 2O 3基体上添加10vol%的单壁碳纳米管,于1150℃放电等离子烧结(SPS )3m in 得到的复合材料的维氏硬度达到了・761・第2期沈　军,等:陶瓷/碳纳米管复合材料的制备、性能及韧化机理1611GPa,断裂韧性K I C达到了917MPa・m1/2,约为单纯纳米氧化铝材料的3倍,为迄今增韧效果最佳的报道.Balazsi等研究了碳纳米管与碳纤维、碳黑和石墨复合Si3N4陶瓷的增韧效果,发现Si3N4-CNTs的力学性能比其他碳材料如碳纤维、碳黑和石墨复合Si3N4提高了15%～37%[23].An等对A l2O3-CNTs复合材料的摩擦学特性进行了研究,发现添加4wt%以内的碳纳米管可以提高材料的耐磨性能[27].2004年中科院上硅所N ing等在Si O2添加5vol%的多壁碳纳米管,由于碳纳米管较均匀的分散,添加了5v ol.%的碳纳米管的Si O2弯曲强度和断裂韧性分别提高了88%与146%,而不添加分散剂的5v ol.%CNTs-Si O2复合材料的力学性能提高较少[16].我课题组采用放电等离子烧结工艺制备了纳米WC-Co-CNTs复合材料,研究发现复合材料的硬度和断裂韧性可以同时提高,硬度和断裂韧性比不添加碳纳米管的纳米WC-Co硬质合金分别提高了17%和35%[17],起到了强韧化效果. 312　物理性能单壁纳米碳管的室温纵向电导率达106S/m, Zhan等后续的研究结果表明,S WCNT/A l2O3的导电性能随着碳纳米管含量的增加而提高, 15vol%S WCNT/A l2O3的导电率达3345S/m[28]. Flahaut碳纳米管可以使其由绝缘体变为导体,电导率在012～410S/m,电导率的值与组织中碳纳米管的破坏程度有关,当管结构完全破坏时,就不再导电[29].单独一根多壁纳米碳管的室温热导率预计达3000W/mK,单独一根单壁碳纳米管室温热导率达6000W/mK,而单壁碳纳米管束的室温热导率大于200W/mK[30],碳纳米管被认为是目前世界上最好的导热材料.N ing等随后的研究发现在Si O2的基体上添加碳纳米管,材料的热扩散系数和热导率随着碳纳米管的含量的增加而增大,在650℃含10vol%碳纳米管的Si O2的热扩散系数和导热率分别提高了1613%和2016%[31].4　碳纳米管增强陶瓷基复合材料的强韧化机理 有关研究发现,在碳纳米管增强纳米陶瓷基复合材料中,碳纳米管可以在一定程度抑制纳米陶瓷晶粒长大,并促进陶瓷致密度的提高,使材料强度提高.Zhan等在单壁纳米碳管增强纳米氧化铝基复合材料中,发现碳纳米管包围在纳米氧化铝晶粒周围,有效地抑制了晶粒的长大[24].中科院金属所的钟等在碳纳米管增强纳米铝基复合材料制备过程中发现碳纳米管具有阻止纳米A l晶粒长大的作用[32].碳纳米管的引入会与基体产生界面反应,清华大学Xu等[33]发现,A l/CNTs复合材料的界面形成了A l C和A l C2脆性碳化物,消弱了界面的结合强度.浙江大学吴等[34]对含有微量碳纳米管的纳米WC-Co硬质合金做了初步研究,发现碳纳米管与WC粒子形成了W-C化学键,强化了界面结合.我课题组对纳米WC-Co-CNTs硬质合金材料的研究表明,添加适量的碳纳米管在纳米WC-Co基体上,在烧结过程中碳纳米管可以填充显微空隙,以及碳纳米管的添加引起合金中碳含量的稍微提高,致使液相量增加从而促进了烧结致密化进程;碳纳米管与WC晶界相互作用可以一定程度上抑制纳米WC的晶粒长大,所以材料的硬度和韧性同时提高[17].对于微米级纤维复合的陶瓷材料,增韧机理有桥联增韧,裂纹偏转增韧,拔出效应.Ma认为在纳米Si C-10%CNTs中断裂韧性提高是由于碳纳米管的裂纹偏转和拔出效应造成的[18].N ing报道碳纳米管增强Si O2复合材料中桥联、裂纹偏转和拔出效应都起作用[19].Zhan[24]发现:纳米A l2O3 -10vol%S WCNTs复合材料的裂纹扩展路径仍然呈沿晶断裂,没有发现桥联和拔出现象,认为碳管拔出是由于碳管与基体结合不牢固造成的,他认为其性能大幅度提高是由于单壁碳纳米管比多壁管力学性能和结构更加优异,单壁碳管呈网络状连续的环绕在纳米氧化铝晶粒周围造成了裂纹的偏转,增韧如图2所示,箭头所指为碳纳米管;放电等离子烧结的低温短时没有造成单壁碳纳米管的破坏等原因引起的.Xia等[35]在氧化铝基体上原位定向生长了多壁碳纳米管,制备出20μm和90μm厚的涂层材料,经纳米硬度计和扫描电镜分析发现,在微米级纤维增强的陶瓷基复合材料中的增韧机制,在碳纳米管增强陶瓷基复合材料中仍然都存在,而且呈现了新的机制,碳纳米管在图2　单壁碳纳米管增强纳米氧化铝基复合材料・861・材　料　科　学　与　工　艺 第14卷　剪切带附近产生倒塌而不产生裂纹,说明此材料具有多向破坏承受能力,三维有限元分析表明,碳纳米管增强的氧化铝陶瓷基复合材料基体上的残余应力达300MPa,提高了材料的工程使用性能.对放电等离子烧结制备的纳米WC-Co-CNTs 复合材料的增韧机理初步研究发现,烧结后碳纳米管仍然存活在组织中,断裂面上存在着碳纳米管桥联和拔出增韧现象[17].5　研究中存在的问题1)碳纳米管在基体上分散效果和状态直接影响复合材料的性能提高,原位自生法与外加混入法相比,能够得到纳米管在基体上更加均匀的分布,但技术设备要求高.迄今为止,如何将碳纳米管在不破坏或少破坏其完美结构的前提下非常均匀的分散到陶瓷材料基体上,仍有待深入研究.2)烧结成型是碳纳米管增强陶瓷基复合材料制备过程中的最后也是关键的一步,保证碳纳米管在组织中的存活十分重要.低温、短时、快速烧结工艺———放电等离子烧结,可以在保持碳纳米管在陶瓷组织中的完整性,较适合制备碳纳米管增强陶瓷基复合材料.但放电等离子烧结的内在烧结机制,以及碳纳米管复合的纳米材料在SPS工艺下的烧结动力学机理有待研究.3)采用碳纳米管复合陶瓷材料不仅可以改善材料的力学性能,还可以增加其功能特性,如导电性能、导热性能等,并且可以通过碳纳米管含量和排列方向的控制来对陶瓷材料的性能进行调制.碳纳米管还具有波吸收特性、场致发射性能等,制备高力学性能兼多功能化的陶瓷材料,碳纳米管是最理想的增强纤维选择.但目前碳纳米管较昂贵,如何大幅度地提高复合材料的性能,提高材料的性价比,并达到性能可预测、可控制,有待于深入研究.6　结　语 碳纳米管具有优异的力学性能,电学性能和导热性能等物理性能,极高的长径比以及独特的一维管状纳米结构,碳纳米管复合材料的研究已成为碳纳米管应用研究的重要方向和国内外的研究热点.引入碳纳米管来复合陶瓷材料有望进一步提高陶瓷材料的力学性能,同时增加其功能特性,实现结构功能一体化,并且通过对碳纳米管的排列和含量控制可以对陶瓷材料的性能进行调制.碳纳米管在陶瓷材料基体上的增强效果主要取决于碳纳米管在陶瓷材料基体上的分散程度,碳纳米管在组织中的存活,及碳纳米管与陶瓷基体的界面结合状态等因素.碳纳米管增强陶瓷基复合材料在纳米尺度上的成型、特性、破坏和强韧化机制的研究将大大丰富陶瓷材料的研究内容,并将为进一步拓宽陶瓷材料作为先进材料的应用范畴奠定基础.参考文献:[1]DA I H.Carbon nanotubes:opportunities and challenges[J].Surface Science,2002,500:218-241.[2]LAU K T,DAV I D H.The revoluti onary creati on of ne wadvanced materials2carbon nanotube composites[J].Composites:Part B,2002,33:263-277.[3]PE I G NEY A,LAURE NT Ch,ROUSSET A.Synthesisand characterizati on of alu m ina matrix nanocomposites containing carbon nanotubes[J].Key Engineering M a2 terials,1997,743-746:132-136.[4]K AMALAK ARAN R,LUP O F,GROBERT N.I n2situfor mati on of carbon nanotubes in an alu m ina2nanotube composite by s p ray pyr olysis[J].Carbon,2003,41:2737-2741.[5]RUL S,LAURE NT Ch,PE I G NEY A,et a l.Carbonnanotubes p repared in situ in acellular cera m ic by the gelcasting f oa m method[J].Journal of the Eur opean Ceram ic Society,2003,23:1233-1241.[6]RUL S,LEFE VRESCHL I CK F,C APR I A E,et a l.Per2colati on of single2walled carbon nanotubes in ceram ic matrix nanocomposites[J].Acta M aterialia,2004,52:1061-1067.[7]H I L D I N G J,GRULKE E A,Z HANG Z G,et a l.D is2persi on of carbon nanotubes in liquids[J].Journal ofD is per Sci Technol,2003,24(1):1-41.[8]LU K L,LAG O R M,CHE N Y K,et a l.M echanicalda mage of carbon nanotubes by ultras ound[J].Car2 bon,1996,34:814-816.[9]WANG Yao,WU Jun,W E I Fei.A treat m ent method t ogive separated multi2walled carbon nanotubes with high purity,high crystallizati on and a large as pect rati o[J].Carbon,2003,41:2939-2948.[10]L I Y B,W E IB Q,L I A NG J,et a l.Transfor mati on ofcarbon nanotubes t o nanoparticles by ball m illingp r ocess[J].Carbon,1999,37:493-497.[11]J I A Z,WANG Z,L I A NG J,et a l.Pr oducti on of shortmulti2walled carbon nanotubes[J].Carbon,1999,37:903-906[12]SHAFFER M S P,F AN X,W I N DLE A H.D is persi onand Packing of Carbon Nanotubes[J].Carbon,1998,36(11):1603-1612.[13]S UN J,G AO L.Devel opment of a dis persi on p r ocessf or carbon nanotubes in cera m ic matrix by heter ocoagu2lati on[J].Carbon,2003,41:1063-1068.・961・第2期沈　军,等:陶瓷/碳纳米管复合材料的制备、性能及韧化机理[14]J I A NG L,G AO L.Modified carbon nanotubes:an ef2fective way t o selective attach ment of gold nanoparticles[J].Carbon,2003,41:2923-2929.[15]Z HAO L,G AO L.Stability of multi2walled carbonnanotubes dis persi on with copoly mer in ethanol[J].Coll oids and Surfaces A,2003,224:127-134. 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碳纳米管增强复合材料的力学性能研究碳纳米管是一种由碳原子构成的纳米材料，具有优异的力学性能和导电性。

随着科技的不断发展，研究人员越来越关注如何利用碳纳米管来增强复合材料的力学性能。

在本文中，我们将探讨碳纳米管增强复合材料的力学性能研究。

首先，我们需要了解碳纳米管的特性以及其对力学性能的影响。

碳纳米管具有轻质、高强度和高刚度的特点，使其成为一种理想的增强材料。

当碳纳米管嵌入在复合材料基体中时，可以显著提高复合材料的强度和刚度。

此外，碳纳米管还具有良好的导电性，使得碳纳米管增强复合材料在电子器件等领域具有广泛的应用前景。

然而，为了更好地利用碳纳米管的增强效果，我们需要深入研究其与复合材料基体的相互作用机制。

近年来的研究表明，碳纳米管与复合材料基体之间的力学耦合效应是影响复合材料力学性能的重要因素之一。

因此，研究人员通过模拟和实验的方法，对碳纳米管增强复合材料进行力学行为的研究。

在模拟方面，研究人员通常利用分子动力学模拟、有限元分析等方法，对碳纳米管增强复合材料的力学性能进行预测和优化。

通过这些模拟方法，研究人员能够探究碳纳米管与复合材料基体之间的相互作用机制，了解复合材料在不同力学加载下的响应行为，并提出相应的改善策略。

另一方面，实验是验证模拟结果和理论分析的重要手段。

通过制备碳纳米管增强复合材料样品，并进行力学性能测试，研究人员可以直接观察和测量复合材料的力学行为。

例如，拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等可以评估复合材料的强度、刚度和韧性等性能指标。

同时，扫描电子显微镜、透射电子显微镜等技术可以观察和分析复合材料中碳纳米管的分散状态和界面结构。

除了研究碳纳米管与复合材料基体之间的相互作用机制，我们还需要考虑制备工艺对复合材料力学性能的影响。

研究人员通过改变碳纳米管的添加方法、复合材料基体的制备过程等控制变量，来研究制备工艺对复合材料力学性能的影响。

例如，通过调整碳纳米管的浓度和分散剂对复合材料的性能进行优化。

功能复合材料是指将不同类型的材料结合在一起，以发挥多种特定功能的材料。

以下是一些常见的功能复合材料类型及其应用：
1. 碳纤维复合材料（CFRP）：
-特点：高强度、轻质、耐腐蚀、高刚性。

-应用：航空航天、汽车工业、体育器材、建筑结构等领域。

2. 碳纳米管复合材料：
-特点：高强度、优异导电性、热导性、机械性能。

-应用：电子器件、传感器、导电涂料、储能装置等领域。

3. 陶瓷基复合材料：
-特点：高温稳定性、硬度高、耐磨损、耐腐蚀。

-应用：热障涂层、高温结构部件、耐磨材料等领域。

4. 纳米复合材料：
-特点：具有纳米尺度的特殊性能，如增强力、导电性、光学性能等。

-应用：电子器件、光电子器件、医疗设备、环境传感器等领域。

5. 高分子复合材料：
-特点：轻质、可塑性好、耐化学腐蚀。

-应用：航空航天、汽车工业、建筑材料、包装材料等领域。

6. 金属基复合材料：
-特点：高强度、高硬度、耐磨损、导热性能好。

-应用：航空航天、汽车工业、电子器件、机械零部件等领域。

7. 智能复合材料：
-特点：具有响应和自适应性能，在外界刺激下产生特定的响应。

-应用：智能结构、传感器、医疗器械、防护材料等领域。

这只是一些功能复合材料的常见类型及其应用领域，实际应用中还会有更多不同类型的功能复合材料出现。

功能复合材料的广泛应用为各个领域带来了新的解决方案，提高了产品的性能、效率和可持续性。

碳纳米管增强复合材料的力学性能研究复合材料是由两种或多种不同类型的材料通过一定的加工方式组合在一起而成，其中一种被称为增强相，另一种则称为基质相。

碳纳米管（Carbon Nanotube，简称CNT）作为一种新型的增强相材料，因其出色的力学性能而受到广泛关注。

本文将重点探讨碳纳米管增强复合材料的力学性能，并评估其潜在应用。

1. 碳纳米管的结构与性质碳纳米管是由由一个或多个由碳原子构成的六角截面的圆柱体组成的纳米级管状结构。

碳纳米管具有极高的比强度和比刚度，同时具有优良的导电性和导热性。

这些特性使得碳纳米管成为增强复合材料理想的增强相材料。

2. 碳纳米管增强复合材料的制备方法碳纳米管可以通过化学气相沉积、热解石墨和碳化物等方法制备得到。

在制备碳纳米管增强复合材料时，一般将碳纳米管与基质相材料进行混合，通过化学反应、传统制备方法或纳米级的加工方法使其形成复合材料。

3. 碳纳米管在普通复合材料中的作用由于碳纳米管的高比强度和高比刚度特性，将其引入普通复合材料中可以显著提高材料的力学性能。

碳纳米管的加入可以增加复合材料的强度、刚度和韧性，同时降低其密度。

这些改善的力学性能使得碳纳米管增强复合材料在结构材料、航空航天和汽车工业等领域具有广泛的应用前景。

4. 碳纳米管与基质相的界面碳纳米管与基质相之间的界面是影响复合材料力学性能的关键因素。

良好的界面相互作用可以有效地传递应力，提高复合材料的强度。

一些技术，如化学修饰和表面涂覆处理，已经被应用于改善碳纳米管与基质相之间的界面结合性能。

5. 碳纳米管增强复合材料的力学性能评价方法评价碳纳米管增强复合材料的力学性能通常涉及拉伸、压缩和弯曲等力学测试。

通过这些测试，可以了解复合材料的强度、刚度、韧性和疲劳性能等关键力学指标。

此外，还可以使用纳米力学测试方法研究碳纳米管在复合材料中的局部机械性能。

6. 碳纳米管增强复合材料的应用前景由于碳纳米管增强复合材料的出色力学性能和广泛的应用领域，它已经被广泛研究并应用于结构材料、电子器件、能源存储和传感器等领域。

陶瓷基复合材料膨胀系数摘要：一、陶瓷基复合材料的概念及特点二、陶瓷基复合材料的膨胀系数三、影响陶瓷基复合材料膨胀系数的因素四、陶瓷基复合材料的应用领域五、总结正文：一、陶瓷基复合材料的概念及特点陶瓷基复合材料是一种将陶瓷增强体与金属或非金属基体相结合的材料，它兼具了陶瓷的高硬度、高耐磨性、高抗腐蚀性和金属的韧性和导热性等优点。

陶瓷基复合材料具有很高的强度和刚度，而且在高温环境下仍能保持良好的性能，因此在航空航天、汽车、电子和能源等产业领域得到了广泛的应用。

二、陶瓷基复合材料的膨胀系数陶瓷基复合材料的膨胀系数是指材料在温度变化时，其尺寸发生变化的程度。

膨胀系数是衡量材料热稳定性的重要指标，通常情况下，膨胀系数越小，材料的热稳定性就越好。

陶瓷基复合材料的膨胀系数受其组成和结构等因素的影响，因此具有较大的变化范围。

三、影响陶瓷基复合材料膨胀系数的因素1.增强体的类型和含量：增强体的类型和含量对陶瓷基复合材料的膨胀系数具有显著影响。

一般来说，碳纳米管、碳纤维等高模量增强体会使复合材料的膨胀系数降低。

2.基体的类型和组成：基体的类型和组成对陶瓷基复合材料的膨胀系数也有很大影响。

例如，聚氨酯基体的膨胀系数相对较低，而酚醛基体的膨胀系数则较高。

3.制备工艺：制备工艺对陶瓷基复合材料的内部结构和性能有很大影响，因此也会影响其膨胀系数。

例如，高温烧结和溶胶- 凝胶法制备的陶瓷基复合材料具有较低的膨胀系数。

四、陶瓷基复合材料的应用领域陶瓷基复合材料在航空航天、汽车、电子和能源等领域具有广泛的应用前景。

例如，在航空航天领域，陶瓷基复合材料可用于制备发动机叶片、导叶等高温部件，其高热稳定性使得这些部件在高温环境下仍能保持良好的性能。

在汽车领域，陶瓷基复合材料可用于制备刹车盘、排气管等部件，其高耐磨性和抗腐蚀性使得这些部件具有较长的使用寿命。

五、总结陶瓷基复合材料是一种具有优异性能的材料，其膨胀系数受多种因素影响。

通过合理选择增强体、基体和制备工艺，可以有效地调节陶瓷基复合材料的膨胀系数，从而满足不同应用领域的性能要求。