有机高分子材料常见问题

2009-09-24 10:00来源:互联网 作者:佚名 [打印] [评论]  北京2010新高考方案获教育部批复

    问题:复合材料有哪几种?

    解答:

    按照基体材料的不同,复合材料有如下几种:

    聚合物基复合材料是最早开发的复合材料。它以纤维增强塑料和纤维增强橡胶为代表,其特点是加工性能好、加工周期短、强度高、耐腐蚀性好。

    其中,玻璃纤维增强塑料(“玻璃钢”)是复合材料鼻祖,凭借其轻质、高强度、耐腐蚀性和隔热、隔音、抗冲击等优异性能,广泛应用于建筑、航空。兵器、汽车等领域。碳纤维增强塑料,是最具代表性、性能最优异的塑料基复合材料。

    金属基复合材料与塑料基复合材料比,金属基复合材料耐高温、不燃烧、耐老化,导热导电性、抗辐射性较好,横向强度和模量也较高。与一般传统金属比,金属基复合材料具有质量轻、强度高、耐磨损、高温性能好等显著特点。金属基复合材料的主要应用领域是航空和航天。碳纤维即石墨纤维,可用来增强铝、镁、铜等金属材料,特别是碳/铝复合材料被认为是最有前途的金属基复合材料。

    陶瓷基复合材料陶瓷材料具有高强度、高硬度及耐腐蚀、耐高温等特点,但脆性大。而陶瓷基复合材料具有优良的韧性和热疲劳性能,可克服单一陶瓷材料对裂纹敏感性高和易断裂的致命弱点。它广泛用来制作刀具、滑动构件、航空航天部件、发动机制件、能源构件等。

    问题:前景骄人的复合材料

    解答:

    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,但又保持其原来某些有效功能的新材料。复合材料中,一种材料作为基体,另外的材料作为增强剂。

    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。

    复合材料的发展,经历了古代、近代和现代三个阶段。自古以来,人们就会使用天然的复合材料——木材、竹等。最原始的人造复合材料是在黏土泥浆中掺稻草,制成土砖。在灰泥中掺马鬃或在熟石膏里加纸浆,可制成纤维增强复合材料。近代复合材料最早的有玻璃纤维增强树脂(如酚醛树脂、环氧树脂等)。原子能、航空、航天、电子、化工等的发展,对材料的韧性、耐磨、耐腐蚀、电性能等提出了更高要求,使现代先进复合材料蓬勃发展起来。

    复合材料具有强度高、材料轻、刚性大、抗疲劳性能、减振性能和高温性能好等特点。它最早应用于航空、航天等尖端科学技术领域,近年来,美、日等国的汽车、建筑部门也推广使用复合材料。

    复合材料的制造,目前使用最广、效果最好的是纤维增强,即采用熔铸、浸渍、层压等方法,把玻璃纤维、有机纤维、碳纤维及其织物嵌入树脂基体中;或者采用熔铸、轧压等方法把硼纤维、高强度钢丝、晶须等嵌入铝、镁、钛合金中。这样形成了纤维增强塑料、纤维增强金属和纤维增强陶瓷。除了纤维增强以外,还广泛使用已有工艺制造复合材料,如喷涂、离子注人、层叠及骨架复合等。

    复合材料包括三要素:基体材料、增强剂及复合方式。复合材料的分类,按增强剂形状不同,可分为粒子、纤维和层状复合材料等;按基体材料不同,可分为金属基、陶瓷基、塑料基、水泥基、橡胶基复合材料等;按复合方式不同,可分为结构复合材料和功能复合材料等。