功能性多元复合材料的研究和应用

篁堡　

中国高新技术企业　

纤维增强复合材料在土木工程中的应用和研究　

◇文／袁搜　

【摘要】　纤维增强复合材料（ＦＲＰ）作为一种新型材料具有高强、轻质、耐腐蚀、施工方便等特点已被广泛应　用于工程实践。国内外针对ＦＲＰ在土木工程中的应用和研究也越来越多，已成为土木工程一大研究热点。本　文主要概括了ＦＲＰ在土木工程中的应用和研究现状．为今后的应用和研究提供有益的帮助和指导。　【关键词】纤维增强复合材料（ＦＲＰ）土木工程　

１　ＦＲＰ的发展　ＦＲＰ作为结构材料出现于１９４２年，美国军方用手糊的ＧＦＲＰ　制作雷达天线罩。２Ｏ世纪５Ｏ一６Ｏ年代ＦＲＰ才开始用于民用建筑中　ｔｌ】，７０—８０年代ＦＲＰ在结构工程中的应用与研究逐渐增多，尤其是　价格比较便宜的ＧＦＲＰ（俗称玻璃钢）。但这些应用大多数都是附属　性、临时性的构件．ＦＲＰ材料的优越性能没有得到充分发挥，即使用　ＦＲＰ作为结构材料也多是尝试性的，没有形成规模。同时，多数的结　构工程师不了解ＦｆｕＰ材料，也大大限制了它的应用和推广。近十年　来，尤其在美国北岭地震和日本阪神大地震后，ＦＲＰ材料（主要是片　材）加同补强混凝土结构技术在工程中得到了很好的应用。随着这　项技术在世界各地的推广和发展，ＦＲＰ材料的轻质高强、耐腐蚀、施　工性能好等优越性能被工程界逐渐认可，加上ＦＲＰ材料规模生产的　增加，其价格也较以前有了大幅度的降低，故ＦＲＰ开始以各种形式　应用于各类土木与建筑结构工程中。　２　ＦＲＰ的力学性能及特点　不同的纤维化学成分不同．力学性能也有较大差别，相应ＦＲＰ　的力学性质也表现出很大的差异。常见的几种ＦＲＰ材料的力学性能　见表１。图１是国内研究人员对ＦＲＰ片材的特性进行了大量试验研　究，得到的各种ＦＲＰ应力一应变曲线［１ｌ（ＨＦＲＰ一１ＧＦＲＰ＋２ＣＦＲＰ，片材　厚度：０．５０５ｍｍ）。　表１　ＦＲＰ复合材料的力学性能　ＦＲＰ类型　密度（Ｋｇ／ｍ＇｝　弹性模量（Ｍｐａ）ｌ抗拉强度（Ｍｐａ）ｌ极限应变（％）　玻璃纤维（ＧＦＲＰ）　≈２０００　≈５　１ｘ１０　１　≈１６７０　】　≈３　３　碳纤维（ｃＦＲＰ）　≈１５００　ｌ　５ｘ１　０５　｝　１７００　Ｉ　ｌ　ｌ　芳纶纤维（ＡＦ　）　１３００　６　４ｘ１０　ｌ　１６１０　ｌ　２　５　

-114- Clinical Journal of Chinese Medicine 2015 Vol.(7) No.13

科医师检查诊断。本病的诊断要点：①育龄妇女有多产及多次

流产史，出现上述症状者。②患者主诉症状严重，而客观阳性

体征轻，检查仅见宫颈肥大呈紫蓝色。子宫后位，无附件条索

状增厚，无明显压痛及反跳痛。③按慢性盆腔炎治疗无效，常

伴有经前乳房胀痛和神经衰弱症状。④腹腔镜检查可清晰地分

辨子宫和周围组织的静脉迂曲、怒张或形成静脉瘤样，而看不

到内异症的深色素病损或出血病灶。⑤本病应与盆腔炎、附件

炎、子宫内膜异位症、子宫肥大、泌尿系感染等相鉴别。

经临床观察，该病西医治疗本病主要采取对症治疗和手术

治疗，治疗效果并不令人满意，手术治疗多数患者难以接受。

中医治疗本病，可缓解症状，特别是运用活血祛瘀，行气止痛法，疗效显著，病人容易接受、疗效满意、治愈率高、副作用

少。故应采用中西医结合治疗本病，发挥中西医各自优势，互

相取长补短，取得良好的效果。

参考文献：

[1]卢启颖,夏永华.中西医综合诊治盆腔静脉瘀血证及盆腔疼痛的研究[J].中

华现代妇产科杂志,2006,12(3):1064-1066 [2]吴大真,柯新桥.中西医结合治疗难治妇产科病的良方妙法[M].北京:中国

医药科技出版社,1998:596-608 编辑：段苏婷 编号：EA-141022192（修回：2015-05-08） 中医疏肝健脾和胃法治疗功能性消化不良的临床

应用研究

Clinical research on treating functional dyspepsia with TCM Shugan Jianpi

Hewei prescription

王 亚 （枣庄市妇幼保健院，山东 枣庄，277000） 中图分类号：R322.4+7 文献标识码：A 文章编号：1674-7860（2015）13-0114-02

【摘 要】 目的：观察功能性消化不良患者应用中医疏肝健脾法治疗的实际效果。方法：选取2012年8月-2014年1月我

熔渗法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用

一、前言

在材料科学与工程专业的本科教学工作中，学生在大三和大四就开始学习材料科学与工程专业的基础课程和专业课程。其中在材料科学与工程专业课程教学中，在讲述材料的制备工艺方法中讲述过液态金属熔渗方法。液态金属熔渗技术是制备金属基复合材料、金属陶瓷复合材料以及金属间化合物/陶瓷基复合材料的主要方法。熔渗法制备陶瓷基复合材料是利用金属间化合物或者金属熔体借助强润湿性产生的毛细管压强效应，自发渗入陶瓷粉末成型的预制件。通常先把陶瓷粉末在一定的压力下压成具有一定形状和致密度的预制件，再把金属间化合物或者金属原材料置于预制件的顶部或者底部，在高温下金属间化合物或者金属熔化渗入预制件孔隙从而形成复合材料。液态金属熔渗技术由于具有可以达到净近尺寸成形的优势，所以能够广泛应用于工程领域中。在材料科学与工程专业的本科课程教学中，在材料加工工程和材料制备方法中都讲述过液态金属熔渗技术。此外还可以将液态金属熔渗技术作为一项实验教学内容安排学生进行实验，使学生认识和了解液态金属熔渗工艺过程。所以液态金属熔渗技术在材料科学与工程教学实践中得到广泛的应用。本文首先讲述液态金属熔渗技术的概述与应用，并讲述液态金属熔渗技术在材料科学与工程教学实践中的研究和讨论。

二、熔渗法制备复合材料的原理和过程

熔渗法是熔体在无外力作用下，借助浸润导致的毛细管压力自发进入颗粒多孔预制件的一种工艺。用传统成型工艺使得陶瓷粉末通过压力成型工艺可以预制成所需要的形状和尺寸的预制体，金属性熔体自发渗入并充满预制件中的孔隙，冷却凝固后获得颗粒在连续基体中均匀分布的复合材料。金属熔体熔融浸渗法是首先将陶瓷粉末通过一定的烧结工艺制成预制体，并在高温下使金属熔体或金属间化合物熔体自发的渗入到陶瓷预制体中形成烧结制品。熔渗法是指在高温下金属熔体依靠毛细管力作用下，向多孔预制件体内渗透，形成复合材料的制备工艺，它包括物理渗透和化学渗透两种机理。物理渗透的原理和工艺过程为：陶瓷与熔融金属接触，在一定的气氛，合金成分和工艺条件下，金属对陶瓷的润湿性增强或熔融金属液和预制体内截留的气体发生反应造成真空从而使金属熔体自发渗入陶瓷材料中。化学渗透的原理和工艺过程为：将陶瓷相的组分元素或其化合物充分混合制成压坯置于合金溶液中，在高温下直接与合金液发生反应生成陶瓷颗粒均匀分布在合金液中形成陶瓷基复合材料或金属基复合材料。可用金属熔体熔融浸渗法制备的金属间化合物/陶瓷基复合材料主要有：fe-al金属间化合物/陶瓷基复合材料，ni-al金属间化合物/陶瓷基复合材料和ti-al金属间化合物/陶瓷基复合材料等。无压熔渗法制备陶瓷基复合材料是利用金属间化合物或者金属熔体借助强润湿性产生的毛细管压强效应，自发渗入陶瓷粉末成型的预制件。通常先把陶瓷粉末在一定的压力下压成具有一定形状和致密度的预制件，再把金属间化合物或者金属原材料置于预制件的顶部或者底部，在高温下金属间化合物或者金属熔化渗入预制件孔隙，从而形成复合材料。因此可以采用熔渗法制备金属间化合物/陶瓷基复合材料。

《玻璃纤维》2018年 第3期 

35纤维更长，机遇更多 —— 热塑性复合材料的研究和应用

当今热塑性复合材料的研究和创新主要集中在长纤维增强热塑性塑料（LFRTs）和连续纤维增强热塑性塑料（CFRTs）上。RePortLink的市场研究预计，2017年至2021年之间LFRTs的全球复合年增长率为8.5%，CFRTs的复合年增长率为9.5%。相比之下，到2021年短纤维增强热塑性塑料的复合年增长率只有4.5%。LFRTs可以粒料形式供应，主要用于注塑和压塑，而CFRTs则主要是单向带（UD），用于织造片材、纤维缠绕和拉挤成型。尽管形式不同，这些热塑性材料都具有许多理想的特性。“连续纤维增强热塑性塑料的应用基于3个基本品质：相对于传统材料如木材、热固性塑料或金属，它们可以降低重量而不损害结构强度；它们具有更高的物理性能，如刚度；它们可以循环利用。”普立万高级复合材料公司全球营销总监Kelly Wessner说。长纤维和连续纤维增强热塑性塑料提高了制造效率，因为它们比传统材料更方便使用，并且可以简化加工。此外，与金属或连续纤维增强热固性塑料相比，它们具有更好的柔顺性来成型复杂的几何形状。Wessner补充说：“因为热塑性塑料可以后成型（再熔化），所以可以用于多材料加工过程，例如含有PET（泡沫）蜂窝芯的板材或用带和层合片进行重叠注塑，用作局部增强。”与必须用紧固件连接或用胶粘接的热固性部件不同，热塑性部件可以焊接在一起。这省去了紧固件的重量和成本，这是对汽车和航空航天工业的一大利好。“在航空业，每减轻一磅，航空公司一年就可节省1000美元的成本。”阿克玛公司的Kepstan聚醚酮酮（PEKK）业务经理说。但是广泛使用热塑性复合材料的壁垒依然存在。其一，它们不象热固性材料那样被人了解。“热固性复材已经在复合材料和制造业根深蒂固了一段很长的时间，因此转用一些热塑性加工技术并充分实现投资的积极回报需要有不同的心态，”阿克玛公司的科学主管Mark Aubart说。“那些愿意采用这些创新技术的公司可以看到更长远的景色，并将收获效益。”高端热塑性复合材料容易具有高的基体粘度，材料的流动性不会象某些低粘度树脂那样好。这会给纤维浸透带来挑战，进而影响制件的性能和外观。热塑性复合材料的前期成本也可能有问题。Lyons说：“如果制造商把注意力集中在每磅的价格上，热塑性塑料的固有价值就会被忽略。”阿克玛的Kepstan产品为耐受高温而开发，它比传统热固性体系更昂贵。“我们将价值与周期时间相关联。如果你衡量制造一个成品的时间和成本不仅限于每磅，那就是它的竞争力所在。” Lyons说。由于许多制造商已经在热固性成型设备上做了大量投资，所以也许他们很难考虑花费更多的钱用于热塑性成型设备。但从长远来看，热塑性复合材料的许多好处可能会赢得更多的客户。