陶瓷增强聚合物纳米复合材料

第８卷第２期　２Ｏ９２年４月　中国粉体技术　Ｃｈｉｎａ　ｄ”Ｓｄｅｎｅｅ　ａｎｄ　１讪∞ｌ０　８Ｎｏ　２　Ａｐ　２０９２　

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任碑，张书香，解竹柏　

（济南大学化学工程学院，山东济南ｚ５￣０２２）　

摘要：对聚合物／蒙脱土蚋米复合材料的结构、特ｒＩ生和制备　方法做了介绍．并对其基础理论和应用开发研究的最新进展　状况设７综述　关麓词：聚合物；蒙脱土；纳米复合材料　中圈分类号：ＴＢ３８３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—５５４８１２００２１０２一ｏ０２４—０７　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ａｄｖａｎｃｅ　ｏｆ　

Ｐｏｌｙｍｅｒ／Ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ　Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　

ＲＥＮＨａｏ．ＺＨＡＮＧ　Ｓｈｕ—Ｘｉａｎｇ．Ｘ珏　Ｚｈ　一ｂａｉ　

（Ｓｃ　Ｃｈｅ￣ｎｉｃａｔ　Ｅｎｌ０￣ｅｔｍ，．ｇ．Ｊｉｎａｎ　ｕｍ　Ｊｉｎａｎ　２５００２２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｌ￣ｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｘ￣ｌｙｍｅｒ／ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏａｉｔｅ　ｎａｎｏｍｍｏｏｓｉｔｅｓ　ａｒｅ　ｄｅ￣ｈｂａｄ　Ｔｈｅ　ｌａｔｅｓｔ　ａｄｖａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂａ商ｃ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｎａｎｏｃａ－ｎｔｘ￣ｉｔｅｓ　ｎｒｅ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ　Ｋｅｙ　０Ｈｂ：ｐ０ｌｙｒｒ　ｒ；ｒｎ０ｎⅡＴ】ｏ　ｕ０ｎＩｔｅ；ｎ　１ｃ０鲫ｐ皤ｊ峙　

１纳米复合材料概况　

纳米复合材料（ｎａｎｏｅｏｍｐｏｓｌｔｅｓ）一词起源于２０　

世纪８０年代初．是由Ｒｏｙ和Ｋｏｍａｒｎｅｎｉ提出的。他　

们采用溶胶一凝胶法制备了两相和多相的纳米非均　质的材料，并于１９８４年傲了相关报道…。纳米复合　

纳米陶瓷复合材料的研究进展

摘要:综述了近年来关于纳米陶瓷复合材料的研究进展,并着重对纳米陶瓷复合材料的分类、制备方法及力学性能等进行了详细介绍,给出了相关材料的数据和图表。

关键词:纳米陶瓷复合材料 制备 力学性能

纳米陶瓷复合材料是新近发展起来的一种新型复合材料,复合系中至少有一相为纳米尺寸。陶瓷材料是特别有发展前景的耐高温材料,但其最大的缺点是脆性太强,断裂韧性差,这就使得这种高温结构材料在实际使用中受到很大的局限。为进一步改善其断裂性和强度,拓宽其使用领域,1980年K.Niihara等人开始进行陶瓷纳米复合材料的研究。在研究中,他们发现这种特殊的组合既使母体材料的常温力学性能(强度,硬度和断裂韧性等)得到很大提高,而且还能在一定程度上增强高温性能(如高温硬度,强度,蠕变抗力等),同时,也发现了一些有切削加工性和超塑性的陶瓷复合材料。这引起研究者们的广泛兴趣,于是他们对大量的陶瓷系进行了研究,为后来的研究者进一步研究改善纳米陶瓷复合材料提供了很多可鉴之处。

1 分类

根据弥散相的不同分布以及母相的大小差异,可以将纳米陶瓷复合材料分为晶内型、晶间型、晶内-晶间混合型和纳米-纳米型四种常见类型。 当弥散相处在母材晶粒内部时得到晶内型。处在母材晶界时得到晶间型。同时处于晶内、晶界时就可得到晶内-晶间混合型。这种不同的分布是改善陶瓷的力学性能的主要因素。在纳米-纳米混合型中,弥散相的尺寸和母材晶粒的尺寸都是纳米级的,这样陶瓷材料就能获得新的良好特性,像可切削加工性以及超塑性等。

2 制备方法

首次制备出纳米陶瓷复合材料所用的方法为化学气相沉积法,并且采用这种方法获得了Si3N4/TiN这种新型复合材料,5 nm左右大小的TiN分布在Si3N4母材晶粒当中,显然,由这种方法能够得到非常好的弥散相。可是,这种方法不太适用于成批生产较大较复杂的构件,而且由于生产成本较高,不符合实际经济效益。因此,这就催生出了一些其他的更适宜制备纳米陶瓷复合材料的方法。

碳纤维增强陶瓷基复合材料

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，本文将对有关碳纤维增强碳化硅陶瓷的有关信息简单介绍。

关键词：陶瓷基复合材料，碳纤维增强。

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。但是,陶瓷不具备像金属那样的塑性变形能力,在断裂过程中除了产生新的断裂表面吸收表面能以外,几乎没有其它吸收能量的机制,这就严重限制了其作为结构材料的应用。碳纤维具有比强度高、比模量大、高温力学性能和热性能良好等优点,在惰性气氛中2000℃时仍能保持强度基本不下降。用碳纤维增强碳化硅复合材料,材料在断裂的过程中通过纤维拔出、纤维桥联、裂纹偏转等增韧机制来消耗能量,使材料表现为非脆性断裂。Cf/SiC复合材料综合了碳纤维优异的高温性能和碳化硅基体高抗氧化性能,受到了世界各国的高度关注,并广泛应用在航空、航天、光学系统、交通工具等领域。

2. 碳纤维材料简介

2.1碳纤维简介

碳纤维是有机纤维或沥青基材料经谈话和石墨处理后形成的含碳量在85%以上的碳素纤维，是20世纪50年代为满足航空航天等尖端领域的需要而发展起来的一种特种纤维。目前，碳纤维的生产原料分为三大体系：聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维。其中聚丙烯腈基碳纤维由于原料资源丰富，含碳量高及碳化率高，成本低，正在被重视。

碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景，综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料)的优异性能，不少人预料，人类在材料应用上正从钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。

圆／本　

纳米纤维素增强复合材料的研究与开发现状　

文Ｉ芦长椿　

摘要：纳米纤维素是一种新型纳米十于料，县有生物可降解性能，．Ｈ．强力高于普通的钢材或芳香族聚酰胺　（Ｋｅｖｌａｒ。），闪具有良好的透叫性、吸湿性以及导电性往业内受到广泛炎注。本文介绍ｒ纳水纤维素的技术　特征、研究　开发现　『犬，并对纳米纤维素复合材料的应用和潜住市场作深人分析。　关键词：纳米纤维素；复合Ｊ：才料；生物　纳朱材料；开发；应Ｉｔ－ｌ　中图分类号：ＴＢ３３２；ＴＱ３５２　文献标志码：Ａ　

．ｗｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｎａｎｏｃｅｌ　

Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　

ｒ　＇｜　求　÷　：　缨素　．Ｌ－。／撅　

纳米纤维素是一种新型纳米材料，具有生物可　

降解性能，且强力高于普通的钢材或芳香族聚酰胺　

（Ｋｅｖｌａｒ　），因具有良好的透明性、吸湿性以及导电性　

在业内受到广泛关注。　

纳米纤维素制品极高的性。Ｆ‘ｉ‘ｔ／重量比，使其在应用市　

场展现出巨大的潜力。如北欧ＹＴＴ技术中心的研究报告　

预测，纳米原纤化纤维素（ＮＦＣ）２０２０年全球市场的需　

求量住１０万ｔ左右，２０２５年将达￣ＩＩ４０万ｔ；而纳米晶纤维素　

（ＮＣＣ）２０２０年市场规模应在８　０００　ｔ左右，２０２５年将超　

过５万ｔ。　目前纳米纤维素已在多个领域完成了商业化应用。　

无毒和优良的生物相容性使其在医用组织支架、绷带、　

人造血管和药液控释等领域的应用取得进展；经过改性　

的纳米纤维素使增强相的复合材料表现出巨大的市场潜　

力；纳米纤维素超高的比表面积（约ｌ　０００　１ＴＩ　儋）使其成　

为优良的电池隔膜材料；纳米纤维素具有优良的吸水、　

持水和控制释放能力，其产品已在纸尿裤、医用创伤敷　

作者简介：芦长椿，男，１９４１年生，高级工程师。　作者单位：全国化纤新技术开发推广中心。　料、卫生巾和低热值产品中使用；用作造纸填料，添加剂　

量为２％～１０％时，可使纸制品的强力和韧性提高５０％～　

９０％。纳米纤维素薄膜柔软且透明，可用作功能性包装材