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《复合材料》课程笔记第一章：复合材料概述1.1 材料发展概述复合材料的发展历史可以追溯到古代，人们使用天然纤维（如草、木）与土壤、石灰等天然材料混合制作简单的复合材料，例如草绳、土木结构等。
然而，现代复合材料的真正发展始于20世纪40年代，当时因航空工业的需求，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢）。
此后，复合材料技术经历了多个发展阶段，包括碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维的研制和应用。
70年代，芳纶纤维和碳化硅纤维的出现进一步推动了复合材料的发展。
这些高强度、高模量纤维能够与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，形成了各种具有特色的复合材料。
1.2 复合材料基本概念、特点复合材料是由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。
复合材料具有以下特点：- 重量轻：复合材料通常具有较低的密度，比传统材料轻，有利于减轻结构重量。
例如，碳纤维复合材料的密度仅为钢材的1/5左右。
- 强度高：复合材料可以承受较大的力和压力，具有较高的强度和刚度。
例如，碳纤维复合材料的拉伸强度可达到3500MPa以上。
- 加工成型方便：复合材料可以通过各种成型工艺进行加工，如缠绕、喷射、模压等。
这些工艺能够适应不同的产品形状和尺寸要求。
- 弹性优良：复合材料具有良好的弹性和抗冲击性能，能够吸收能量并减少损伤。
例如，橡胶基复合材料在受到冲击时能够吸收大量能量。
- 耐化学腐蚀和耐候性好：复合材料对酸碱、盐雾、紫外线等环境因素具有较好的抵抗能力，适用于恶劣环境下的应用。
例如，聚酯基复合材料在户外长期暴露下仍能保持较好的性能。
1.3 复合材料应用由于复合材料的优异性能，它们在各个领域得到了广泛的应用。
主要应用领域包括：- 航空航天：飞机、卫星、火箭等结构部件。
复合材料的高强度和轻质特性使其成为航空航天领域的重要材料，能够提高飞行器的性能和燃油效率。
无机材料和有机材料,复合材料有哪些无机材料、有机材料和复合材料是现代工程和科学领域中广泛使用的重要材料。
它们在各自的领域中具有独特的性质和应用。
本文将介绍无机材料、有机材料和复合材料的基本概念、特点和应用。
无机材料无机材料是由无机元素组成的材料。
无机元素是指在自然界中找不到含有碳、氢的化合物。
无机材料的特点主要包括硬度高、耐高温、耐腐蚀和导电性能好等。
常见的无机材料包括金属、陶瓷和玻璃等。
金属金属是一类具有良好的导电、导热和延展性质的无机材料。
金属的特点包括高硬度、高韧性和良好的塑性。
金属广泛应用于建筑、制造业和电子行业等领域。
常见的金属材料有铁、铝、铜和锌等。
陶瓷陶瓷是一类由非金属元素组成的无机材料。
陶瓷的特点主要包括高硬度、耐高温和化学稳定性好等。
陶瓷广泛应用于陶瓷工艺、建筑材料和医疗设备等领域。
常见的陶瓷材料有瓷器、耐火材料和电子陶瓷等。
玻璃玻璃是一种非晶态的无机材料。
玻璃的特点主要包括透明、硬度高和化学稳定性好等。
玻璃广泛应用于建筑、光学仪器和家居装饰等领域。
常见的玻璃材料有平板玻璃、光纤和玻璃容器等。
有机材料有机材料是由含碳（C）和氢（H）元素组成的材料。
有机材料的特点主要包括柔软、耐化学腐蚀和低密度等。
有机材料广泛应用于化学工业、医药和食品加工等领域。
常见的有机材料包括塑料、橡胶和纺织品等。
塑料塑料是一种由合成树脂制成的有机材料。
塑料的特点主要包括透明、耐化学腐蚀和可塑性好等。
塑料广泛应用于包装材料、建筑材料和电子产品等领域。
常见的塑料材料有聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等。
橡胶橡胶是一种由高分子有机化合物制成的弹性材料。
橡胶的特点主要包括柔软、耐磨和弹性好等。
橡胶广泛应用于轮胎、密封件和橡胶制品等领域。
常见的橡胶材料有天然橡胶和合成橡胶等。
纺织品纺织品是由纤维材料制成的有机材料。
纺织品的特点主要包括柔软、透气和吸湿性好等。
纺织品广泛应用于服装、家居用品和工业材料等领域。
常见的纺织品材料有棉纺织品、涤纶纺织品和丝绸等。
复合材料是指由两种以上材料组合而成的、物理和化学性质与原材料不同、但又保持某些有效功能的新材料。
复合材料中，一种材料作为基体，其他材料作为增强剂复合材料是材料家族中最年轻、最活跃的新成员。
所谓“复合”，是在金属材料、有机高分子材料和无机非金属材料自身或相互间进行，从而获得单一材料无法比拟的、具有综合优异性能的新型材料示例：天然复合材料复合材料的特点及应用复合材料的分类复合材料包括三要素：基体材料、增强剂及复合方式（界面结合形式）按增强剂形状不同，可分为颗粒、连续纤维、短纤维、弥散晶须、层状、骨架或网状、编织体增强复合材料等按使用功能不同，可分为结构复合材料和功能复合材料等按照基体材料的不同，复合材料包括聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等热固性、热塑性碳碳复合材料RMC: Resin Matrix CompositesMMC: Metal Matrix CompositesCMC: Ceramic Matrix Composites增强纤维与基体增强纤维玻璃纤维、碳纤维、聚芳酰胺纤维（Kevlar、Apmoc)、硼纤维、碳化硅纤维树脂基体热固性聚合物聚酯、环氧、酚醛、聚酰亚胺热塑性聚合物尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯增强材料的基本形式有纤维丝束、编织布和针织布。
纤维丝束是增强材料的最基本形式。
纤维丝束一般以预浸渍树脂基体的按同一方向（经向）平行排列成的纤维束条带即单向带，供工艺成型结构使用。
为了改善单向带工艺性能，将纤维束用少量维持纤维束经向排列的非承载作用的纬向纤维织成一种特殊的单向织物，又称无纬布或无纺布。
无纬布浸渍树脂后也称为单向带，其纤维增强作用效果与纤维丝束单向带基本相同，但其铺覆工艺性大为改善。
编织布（织物）是由经向纤维与纬向纤维编织而成，分平纹布和缎纹布。
针织布是用非增强纤维（机线）将增强纤维编织在一起形成的织物。
其特点是增强纤维不扭曲，可有效传递载荷。
针织布是制作预成形件的材料，不制成预浸料。
材料科学基础之复合效应与界面引言复合材料是一种由两种或两种以上不同材料组合而成的新材料，通过复合可以获得更好的性能和性质。
在复合材料中，界面起着至关重要的作用。
本文将介绍复合材料的基本概念，复合效应以及界面在复合材料中的重要性。
复合材料的定义复合材料是由两个或多个具有不同性质的构件通过某种方式结合在一起形成的一种新材料。
它们可以是两种不同的材料，也可以是相同材料的不同形式。
复合材料通常具有比单一材料更优越的性能，如高强度、高刚度、低密度、较好的耐热性和耐腐蚀性等。
复合效应在复合材料中，复合效应是指由于不同材料的结合而导致的材料性能的改变。
复合效应包括增强效应和效应协调两种。
增强效应是指由于复合材料中的材料的性能优于单一材料的性能而导致整体材料的性能提高。
效应协调是指复合材料中的各个构件相互协同工作以实现更好的性能表现。
复合材料中的界面在复合材料中，界面是指两个不同材料之间的接触面。
界面具有很重要的作用，它影响着复合材料的强度、韧性、耐热性等性能。
在复合材料的界面上，通常存在着一些缺陷，如界面反应、界面应力、界面位移等。
这些缺陷会导致界面的破坏，进而影响整体材料的性能。
影响界面性能的因素界面性能受到多种因素的影响，包括界面分子结构、界面化学键、界面热力学等。
界面分子结构是指两个不同材料之间的分子结构特征，它影响着界面的稳定性和结合力。
界面化学键是指两个不同材料之间的化学键，它影响着界面的强度和稳定性。
界面热力学是指界面上的热力学性质，包括界面能量和界面位移等，它们直接影响着界面的稳定性和性能。
界面改性技术为了改善复合材料中界面的性能，人们开发出了一系列的界面改性技术。
这些技术包括界面改性剂的添加、界面修饰、界面增强等。
界面改性剂是指一种具有特殊功能的材料，它可以在两个不同材料之间形成一层保护膜，从而减少界面的缺陷和提高界面的性能。
界面修饰是指通过改变界面的化学结构和物理性质来改善界面的性能。
界面增强是指通过增加界面的表面积和接触面来增强界面的粘结力和力学性能。
先进复合材料手册先进复合材料是一种由两种或两种以上的基本材料组合而成的新型材料，具有轻量、高强度、耐腐蚀、耐高温等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑、体育器材等领域。
以下是关于先进复合材料的手册，内容涵盖了制备、性能、应用等方面，希望对您有所帮助。
第一章：先进复合材料的概念与分类1.1 先进复合材料的概念1.2 先进复合材料的分类1.3 先进复合材料的特点与优势1.4 先进复合材料的发展趋势第二章：先进复合材料的制备技术2.1 纤维增强复合材料的制备2.2 树脂基复合材料的制备2.3 金属基复合材料的制备2.4 先进复合材料的成型工艺2.5 先进复合材料的表面处理技术第三章：先进复合材料的性能与测试方法3.1 先进复合材料的力学性能测试3.2 先进复合材料的热学性能测试3.3 先进复合材料的电学性能测试3.4 先进复合材料的耐腐蚀性能测试第四章：先进复合材料的应用领域4.1 航空航天领域中的应用4.2 汽车制造领域中的应用4.3 建筑领域中的应用4.4 体育器材领域中的应用第五章：先进复合材料的保养与维护5.1 先进复合材料的保养方法5.2 先进复合材料的维护技巧5.3 先进复合材料的修复与加固第六章：先进复合材料的市场前景与发展趋势6.1 先进复合材料的市场需求分析6.2 先进复合材料的未来发展趋势预测6.3 先进复合材料的环保与可持续发展结语先进复合材料手册通过对先进复合材料的概念、制备技术、性能测试、应用领域、保养维护以及市场前景等方面的介绍，全面了解先进复合材料的相关知识，有助于推动该领域的发展与应用。
希望本手册能为相关领域的研究人员和工程师提供一份有益的参考资料。
纺织结构复合材料第一讲一、引言纺织结构复合材料是一种由纤维和基体组成的材料，具有许多优异的性能和应用潜力。
纺织结构复合材料的制备和性能研究是材料科学和工程领域的一个重要研究方向。
本文将首先介绍纺织结构复合材料的基本概念和研究背景，然后探讨其制备方法和性能特点，最后对其应用领域进行简要介绍。
二、纺织结构复合材料的基本概念和研究背景纺织结构复合材料是由纤维和基体组成的复合材料。
纤维可以是天然纤维、合成纤维或金属纤维，基体可以是塑料、金属、陶瓷等。
纺织结构复合材料的制备过程包括纤维的编织、钉合或缠绕等工艺，以及基体的浸渍和固化等步骤。
纺织结构复合材料具有轻质、高强度、耐热、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空航天、汽车、体育用品等领域。
纺织结构复合材料的研究背景可以追溯到20世纪50年代。
随着纤维材料和基体材料的不断发展和进步，纺织结构复合材料的制备和性能得到了很大提升。
近年来，纺织结构复合材料在材料科学和工程领域的研究越来越受到重视，许多学者和科研人员开始关注纺织结构复合材料的制备方法、性能评价和应用。
三、纺织结构复合材料的制备方法纺织结构复合材料的制备方法有多种，常见的方法包括编织法、钉合法、缠绕法等。
编织法是将纤维交叉编织成织物，然后通过浸渍和固化等工艺使基体与纤维相互结合。
钉合法是将纤维钉在基体上，然后进行浸渍和固化等工艺，使纤维与基体紧密结合。
缠绕法是将纤维缠绕在基体上，然后进行浸渍和固化等工艺，使纤维与基体形成一体化结构。
纺织结构复合材料的制备方法选择的关键因素包括纤维的类型、基体的类型、应用环境等。
不同的制备方法可以得到不同的纺织结构复合材料，具有不同的性能和应用潜力。
四、纺织结构复合材料的性能特点纺织结构复合材料具有许多优异的性能特点。
首先，它们具有较高的强度和刚度，比许多传统材料具有更好的机械性能。
其次，纺织结构复合材料具有较低的密度，重量轻，适用于需要减轻重量的应用领域。
此外，纺织结构复合材料具有良好的耐热性和耐腐蚀性，可以适应各种极端环境。
CATIA复合材料结构设计 (一)随着科技和工业的不断发展，材料的种类也愈来愈多，复合材料正逐渐走向广泛应用的道路。
而在制造过程中，使用CATIA复合材料结构设计是不可或缺的。
CATIA作为一款先进的计算机辅助设计软件，可以帮助工程师们更快速、更高效地完成复合材料的结构设计工作。
1、CATIA复合材料结构设计的基本概念首先，我们需要了解复合材料的基本概念。
实际上，所谓复合材料，就是由两个以上不同成分的材料组合而成的一种材料。
复合材料常用的成分包括树脂、纤维加强材料和填料等。
与传统材料不同，复合材料具有重量轻、强度高、抗腐蚀性强等许多优点。
2、CATIA复合材料结构设计的特点相对于传统的制造方式，使用CATIA进行复合材料的结构设计具有以下优点：（1）大幅度提高设计效率和精度。
CAD软件能够提供3D建模、渲染、虚拟表现等功能，使得复合材料的设计与生产变得更加智能两。
（2）CATIA软件可以直接将计算后的图像数据及时显示，方便设计者实时查看，并得出准确的结论。
（3）CATIA软件可以直接将3D模型转换为NC编程，使得复合材料的设计和制造直接关联，从而实现快速、高效和精度高的制造。
3、CATIA复合材料结构设计的相关技术除了基本概念和特点外，还需要掌握诸如利用3D建模技术、虚拟表现技术、应力分析技术等技术的操作流程和注意事项。
其中，3D建模技术的关键在于选用合适的建模技术，根据所要制造的复合材料部件的结构来选择建模方式；虚拟表现技术则是利用虚拟现实技术进行制造前实际预览，包括模拟叠层后的效果、检查是否有缺陷、分析力学性能等；应力分析技术则需要合理地利用模拟检测软件，进一步提高材料的机械性能，从而保证成品的质量。
总之，CATIA复合材料结构设计是我们日常生活和工作中必不可少的一种工具和技术，通过了解与掌握其基本概念与特点以及一些关键的设计技巧，我们可以更加快捷、精准地进行复合材料的结构设计工作。
复合材料的高温性能及其机理研究随着工业进步，对材料性能的要求也越来越高。
特别是在高温环境下，普通材料的性能表现往往难以满足需求。
针对这种情况，复合材料作为一种新型材料，具有很大的应用潜力。
本文将详细探讨复合材料在高温环境下的性能表现及其机理研究。
一、复合材料的概念和种类复合材料又称多相材料，是指至少由两种及以上类型的材料组成的新材料。
它们在性质和组成上都不同，但是通过互相作用协同工作来达到优异的性能表现。
常见的复合材料有：纤维增强复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、聚合物基复合材料等。
二、复合材料在高温环境下的高温性能表现相较于其他材料，在高温环境下，复合材料具有非常优越的性能表现。
具体表现在以下几个方面：1.高温稳定性能表现在高温环境下，复合材料不易发生膨胀、热变形、软化等情况。
研究表明，这是由于其特殊的材料构成和特性造成的。
例如，陶瓷基复合材料中添加了高温稳定剂，使其在高温下仍能够有效保持稳定性能。
2.高温强度表现在高温条件下，复合材料相较于普通材料具有更高的强度表现。
这归功于复合材料的纤维增强技术。
纤维增强技术可使复合材料达到高强、高刚度、高韧性等性质，且在温度变化过程中也不会发生大量的断裂或其他形式的损坏。
3.高温热传导表现在高温环境下，复合材料也表现出良好的导热性能。
这是由于复合材料中添加了高导热的填料或者纤维，从而导致热量传递更加迅速。
这也为其在高温隔热领域中的应用提供了很大的技术优势。
三、复合材料高温性能机理的研究复合材料在高温环境下的优异性能，得益于其特殊的材料构成和特性。
具体的研究成果如下：1.材料分子间变化的研究随着温度升高，复合材料材料分子间的相互作用也会变化。
通过实验分析，发现这种变化也会对复合材料的性能表现产生影响。
2.材料组成变化的研究另外，随着温度升高，复合材料中成分的比例也会发生变化。
例如，在聚合物基复合材料中，树脂会缩短、环式化、交联等，其性质也随之发生改变。
材料科学与工程复合材料与工程的区别-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在材料科学与工程领域中，复合材料是一种由两种或更多种不同材料组合而成的新材料，具有优异的性能和特点。
复合材料可以充分发挥各种原材料的优点，弥补各种材料的缺点，从而达到性能更加优越的效果。
在工程领域中，复合材料的应用越来越广泛，已经成为推动工程技术创新和发展的重要力量。
在本文中，将探讨复合材料的定义和特点，以及其在材料科学与工程中的应用。
同时，将重点分析复合材料与工程的区别，探讨其在工程领域中的重要性。
通过对复合材料的研究和探讨，可以更好地认识和理解该领域的发展趋势，推动复合材料在工程中的应用和发展。
1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三部分，具体结构如下：- 引言部分首先概述了文章要探讨的主题——材料科学与工程中的复合材料和工程，并介绍了文章的目的和意义。
引言部分旨在引出文章的主要内容和研究方向，引起读者的兴趣。
- 正文部分分为三个小节，分别是复合材料的定义和特点、复合材料在材料科学与工程中的应用以及复合材料与工程的区别。
在这部分，将详细介绍复合材料的概念、特性、种类，以及复合材料在各领域的广泛应用，深入探讨复合材料与工程之间的区别和联系。
- 结论部分将对全文进行总结，强调复合材料在工程中的重要性，并展望复合材料未来的发展方向。
结论部分将为全文的内容做一个完整的总结，强调复合材料在工程中的作用和意义，为读者留下深刻印象。
1.3 目的：本文旨在探讨材料科学与工程领域中复合材料与工程的区别。
通过对复合材料的定义、特点以及在材料科学与工程中的应用进行分析，我们将深入探讨复合材料与工程之间的联系和区别。
深入理解复合材料与工程的关系，对于推动材料科学与工程领域的发展，提高材料设计和工程应用的效率与质量具有重要意义。
通过本文的研究，我们希望能够为相关领域的研究人员和工程师提供一些有益的参考和启发，促进该领域的进一步发展和创新。
2.正文2.1 复合材料的定义和特点复合材料是由两种或两种以上的不同材料按一定比例混合而成的新材料，具有各自材料的优点，但又能弥补各自的缺点。
4.3 复合材料
一、复合材料
1、材料的分类：
(1) 金属材料：包括纯金属和合金
(2) 非金属材料：包括传统无机非金属材料和新型无机非金属材料
A、传统无机非金属材料：玻璃、水泥、陶瓷
B、新型无机非金属材料：高温陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷、
光导纤维
(3) 有机高分子材料：包括天然高分子和合成高分子材料，其中合成
高分子主要有塑料、橡胶、纤维，
注意：塑料一定是合成的，橡胶、纤维天然也有存在
2、概念：复合材料是指将两种或者两种以上性质不同的材料经特殊
加工而制成的新型材料。
3、组成：包括基体和增强体，基体起粘结作用，增强体起骨架作用。
4、分类：
(1) 按照基体种类分：树脂基复合材料，金属基复合材料、
陶瓷基复合材料
(2) 按照增强体形状分：颗粒增强复合材料、夹层增强复合材料、
纤维增强复合材料
5、特点：密度小、强度大、耐高温、耐腐蚀
6、几种重要的复合材料：
(1) 玻璃钢：基体是合成树脂，增强体是玻璃纤维
(2) 航天材料：基体是金属或者陶瓷，增强体是纤维，主要是碳纤维
(3) 钢筋混凝土：基体是混凝土，增强体是钢筋
1。
1 / 11 1 总论 1） 复合材料概念、命名、分类及其基本性能。 概念：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。 命名：将增强材料的名称放在前面，基体材料的名称放在后面，再加上“复合材料”。
基本性能：可综合发挥各种组成材料的优点，使一种材料具有多种性能，具有天然材料所没有的性能。可按对材料性能的需要进行材料的设计和制备。可制成所需的任意形状的产品。性能的可设计性是复合材料的最大特点。 2） 聚合物基复合材料的主要性能 比强度、比模量大；耐疲劳性能好；减震性好；过载时安全性好；具有多种功能性；有很好的加工工艺性。 3） 金属基复合材料的主要性能 高比强度、高比模量；导热、导电性能好；热膨胀系数小、尺寸稳定性好；良好的高温性能；耐磨性好；良好的疲劳性能和断裂韧性；不吸潮、不老化、气密性好。 4） 陶瓷基复合材料的主要性能 强度高、硬度大、耐高温、抗氧化，高温下抗磨损性好、耐化学腐蚀性优良，热2 / 11
膨胀系数和相对密度较小 5） 复合材料的三个结构层次 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份材料的力学性能、相几何和界面区的性能。 二次结构：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：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） 复合材料设计的三个层次 单层材料设计：包括正确选择增强材料、基体材料及其配比，该层次决定单层板的性能。 铺层设计：包括对铺层材料的铺层方案做出合理安排，该层次决定层合板的性能。 结构设计：确定产品结构的形状和尺寸。 2 基体材料 1）金属基体材料 选择基体的原则、金属基结构复合材料的基体、金属基功能复合材料的基体 原则：金属基复合材料的使用要求；金属基复合材料组成特点；集体金属与增强物的相容性。 结构复合材料的基体可大致分为轻金属基体和耐热合金基体两大类。 金属基功能复合材料的基体是纯铝及铝合金、纯铜及铜合金、银、铅、锌等。 2）无机胶凝材料 主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等。研究和应用最多的是纤维增强水泥基增强塑料 与树脂相比，水泥基体材料的特征 特征： 水泥基体为多孔体系，其孔隙尺寸可由十分之几纳米到数十纳米； 纤维与水泥的弹性模量比不大； 水泥基材的断裂延伸率较低； 水泥基材种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3 / 11
的限制。 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不利。 3）陶瓷材料 常用的陶瓷基体、氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷种类 基体：玻璃，玻璃陶瓷，氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷。 氧化物陶瓷种类： 非氧化物陶瓷种类：不含氧的氮化物、碳化物、硼化物和硅化物
3 增强材料 1） 玻璃纤维分类（玻璃原料成分） 这种分类方法主要用于连续玻璃纤维，一般以不同的含碱量来区分。 无碱玻璃纤维，中碱玻璃纤维，有碱玻璃（A玻璃）纤维，特种玻璃纤维 2） 玻璃结构两个假说 微晶结构假说认为，玻璃是由硅酸块和或二氧化硅的“微晶子”组成，在“微晶子”之间由硅酸块过冷溶液所填充。 网络结构假说认为，玻璃是由二氧化硅的四面体、铝氧三面体或硼氧三面体相互连成不规则三维网络，网络间的空隙由Na,K,Ca,Mg等阳离子所填充。二氧化硅四面体的三维网状结构是决定玻璃性能的基础，填充的Na,Ca等阳离子称为网络改性物。 3） 玻璃纤维的化学组成 玻璃纤维的化学组成主要是二氧化硅、三氧化二硼、氧化钙、三氧化二铝等。 4） 玻璃纤维高强的原因及影响因素 （*） 微裂纹假说认为，玻璃的理论强度取决于分子或原子间的引力，其理论强度很高，可达到2000~12000Mpa。 直径：直径变细，拉伸强度增加。 纤维的长度：长度增加，拉伸强度显著下降。 化学组成：含碱量越高，强度越低。 纤维的老化，纤维的疲劳 成型方法与成型条件：玻璃硬化速度越快，纤维强度越高。 4 / 11
5） 影响玻璃纤维化学稳定性的因素有哪些？ 玻璃纤维的化学成分，纤维表面情况对化学稳定性的影响，侵蚀介质体积和温度对玻璃纤维化学稳定性的影响，玻璃纤维纱的规格及性能。 6） 中碱玻璃纤维与无碱玻璃纤维耐酸性那个好，为何？ 中碱纤维含比无碱纤维高二十几倍，受酸作用后，首先从表面上，有较多的金属氧化物侵析出来，但主要是的离析、溶解；另一方面酸与玻璃纤维中硅酸盐作用生成硅酸，而硅酸迅速聚合并凝成胶体，结果在玻璃表面上会形成一层极薄的氧化硅保护膜，这层膜使酸的侵析与离子交换过程迅速缓慢，使强度下降也缓慢。实践证明有利于这层保护膜的形成，所以中碱纤维比无碱纤维的耐酸性好。 7） 玻璃纤维织物有哪些种类？ 玻璃纤维布：平纹布，斜纹布，缎纹布，方格布，单向布，无纺布 玻璃纤维毡：短切纤维毡，表面毡，连续纤维毡 玻璃纤维带 8） 在制造玻璃纤维原丝的过程中为何要用浸润剂，浸润剂起到什么作用，常用的浸润剂有哪些？ 1. 原丝中的纤维不散乱而能相互粘附在一起； 2. 防止纤维间的磨损； 3. 原丝相互间不粘结在一起； 4. 便于纺织加工等。 石蜡乳剂和聚醋酸乙烯酯。 9） 碳纤维概念、性能特点、制造方法、主要原料及其五个阶段。 碳纤维是由有机纤维经固相反应转变而成的纤维状聚合物碳，是一种非金属材料 碳纤维性能优异，不仅重量轻，比强度大，模量高，而且耐热性好，化学稳定性好。其制品具有非常优良的X射线透过性，阻止中子透过性，还可赋予塑料以导电性和导热性。 制造方法：气相法、有机纤维碳化法。 原料：人造丝，PAN纤维，沥青 5 / 11
阶段：拉丝，牵伸，稳定，碳化，石墨化。 10） 纤维的老化、疲劳 关于存放时间对纤维强度的影响，当纤维存放一段时间后，会出现强度下降的现象，称为纤维的老化。 关于施加复核时间对纤维强度的影响，玻璃纤维的疲劳一般是指纤维强度随施加负荷时间的增加而降低的时间。 11）晶须为何具有高强度？ 主要是由于它的直径非常小，容纳不下能使晶体削弱的空隙、位错和不完整的等缺陷。晶须材料的内部结构完整，使它的强度不受表面完整性的严格限制。 第四章 复合材料的界面 1）简述复合材料界面的定义、结构、特点、作用以及界面的结合方式。 复合材料的界面是指基体与增强体之间化学成分有显著变化的构成彼此结合的，能起载荷传递作用的微小区域。 界面的结构：由五个亚层组成：⑴树脂基体⑵基体表面⑶相互渗透区⑷增强剂表面区⑸增强剂及外力场 特点：界面虽然很小，但是它是有尺寸的，约几个纳米到几个微米，是一个区域或一个带，或一个层，厚度不均匀。它包含里基体和增强物的部分原始接触面。基体与增强物相互作用生成的反应产物，此产物与基体及增强物的接触面等。在化学成分上有基体等元素外还有其他杂质，因此界面上的化学成分和相结构是很复杂的。 作用：界面是复合材料的特征，可将界面的技能归纳为以下几种效应：⑴传递效应⑵阻断效应⑶不连续效应⑷散射和吸收效应⑸诱导效应 1、机械结合：基体与增强体材料之间不发生化学反应，借助增强纤维表面凹凸不平的形态而产生的机械铰合和基体与纤维之间的摩擦阻力形成。 2、溶解与浸润结合：基体润湿增强材料相互之间发生原子扩散和溶解形成结合。液态或是粘流态基体对增强纤维的侵润，而产生的作用力，作用范围只有若干原子间距大小。 3、反应结合：基体与增强体材料间发生化学反应，在界面上生成化合物，以化学键连接基体和增强体，是基体和增强材料结合在一起。基体与纤维之间形成界6 / 11
面反应层。 4、交换反应结合：基体与增强材料间发生化学反应，生成化合物，且还通过扩散发生元素交换，形成固溶体而使两者结合。 5、混合结合：上述几种形式的混合结合方式。 3）描述聚合物基复合材料界面的形成过程。简述聚合物基复合材料界面作用机理。 界面的形成可分为两个阶段：第一阶段是基体与增强纤维的接触与润湿过程。增强体对基体分子中不同基团或基体各组分的吸附能力不同；聚合物的界面结构与本体不同。这一阶段是界面形成与发展的关键阶段。 第二阶段是聚合物的固化阶段。聚合物通过物理或化学过程固化形成固定界面层。第一阶段与第二阶段往往是连续的，有时是同时进行的。 界面作用机理： ⑴浸润吸附理论：浸润是形成复合材料界面的基本条件之一，浸润不良会在界面上产生空隙，易因应力集中而开裂，完全浸润则将提高符合材料的强度 ⑵化学键理论：该理论认为基体树脂表面的活性官能团与增强体表面的官能团能其化学反应，在界面形成共价键结合 ⑶物理吸附理论：也称机械作用理论：认为增强纤维与树脂基体之间的结合属于机械铰合和基于次价键作用的物理吸附 ⑷过渡层理论：为消除内应力，界面区应存在一个过渡层，起到应力松弛作用 ⑸拘束层理论：该理论也认为在基体和增强体之间存在一个松弛应力的过渡层，但是该过渡层并非柔性的变形层 ⑹扩散层理论：这种物理结合是指复合材料的增强体和基体的原子或分子越过两组成物的边界相互扩散而形成的界面结合 ⑺减弱界面局部应力作用理论：认为处于基体与增强体界面间的偶联剂提供了一种 “自愈能力” 的化学键，这种化学键在外载荷作用下处于不断形成和断裂的动态平衡状态 ⑻静电吸引理论：合适的偶联剂使复合材料的基体和增强体的表面带有异性电荷，引起相互吸引，从而形成界面结合力，静电引力引起的界面强度取决于电荷密度。
