《功能复合材料》PPT课件
功能复合材料
功能复合材料功能复合材料是由两种或以上的不同材料组成，并且能够发挥出多种特殊功能的材料。
这种材料结合了各种材料的优点，弥补了单一材料的不足，具有广泛的应用前景。
下面我们就来探讨一下功能复合材料的特点和应用。
功能复合材料的特点首先体现在其独特的结构和组成。
不同功能的材料可以通过物理或化学的方法结合在一起，从而实现多种功能的综合。
例如，石墨烯和聚合物复合材料，在保持聚合物柔韧性的同时，还能获得石墨烯的高导电性和高强度。
此外，功能复合材料还具有较高的比强度和比刚度，表面平整度好等优点。
功能复合材料的应用领域非常广泛。
在航空航天领域，功能复合材料可以用于制造轻质的飞行器结构，提高其燃油效率和载荷能力。
在汽车工业中，复合材料可以用于制造车身零部件，使汽车更加轻量化和节能。
在电子领域，功能复合材料可以用于制造智能手机和平板电脑的屏幕，使其更加坚固和耐用。
此外，功能复合材料还可以用于建筑、医疗、能源等领域。
功能复合材料在环境保护方面也有重要的应用。
例如，光催化材料可以通过光能将有害气体转化为无害物质。
这种材料可以用于空气净化、废水处理等方面，减少对环境的污染。
另外，功能复合材料还可以用于制备太阳能电池板和燃料电池等可再生能源设备，推动清洁能源的发展。
功能复合材料的研发和应用仍然面临一些挑战。
首先，功能复合材料的制备过程相对复杂，需要精准的控制和加工技术。
其次，不同材料之间的界面问题也需要解决，以保证材料的性能和稳定性。
此外，功能复合材料的成本相对较高，需要进一步研发降低制造成本的技术和方法。
综上所述，功能复合材料具有多种特殊功能和广泛的应用前景。
在科技进步和环境保护的背景下，功能复合材料的研发和应用将会得到进一步的推动和发展，为社会经济的可持续发展做出重要贡献。
功能复合材料-2-磁性复合材料
二、不是用涂敷磁性粉末和粘结剂 混合成的涂料的方法来制造磁性层，而 是依靠真空镀敷Co/Ni合金薄膜的方法， 来制造磁带。
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功能复合材料
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把单一磁性层变成双磁性层的尝试是采 用上层使用高娇顽力的微颗粒金属磁性材料， 厚度为0.4um，下层使用低矫顽力的钴改性 的氧化铁磁性材料，厚度为2.5um。这样， 上层能够高效率地记录，再生用高频和较强 磁场记录的亮度信号。
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显然，选择合适的金属粒子尺寸和包 覆层厚度即可获得所需的相对磁导率r值， 这对电感器和轭源圈的设计是十分重要的。
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由于绝缘物质的包覆，这类材料的电阻 率比其母体合金高得多(高1011倍)，因此在交 变磁场下具有低的磁损耗PL。
下图显示了在1MHz高频下，复合材料 磁损耗与粉末颗粒尺寸D的关系。
Sm2Co17和熔融-淬火法生产的微晶NdFeB磁粉的矫顽力 是由晶粒内部畴壁钉扎所决定，其矫顽力不受颗粒大小影响， 其颗粒大小主要由填充密度和制造工艺等因素决定。
磁粉粒度分布也对磁性复合材料性能有影响。
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功能复合材料
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功能复合材料
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2.2.2 聚合物基体
分为橡胶类、热固性树脂类和热塑性树脂类 三种。
2.2.3 加工助剂
为了改善复合体系的流动性，常加入各种助 剂以提高磁功能体沿易磁化轴的方向取向和提高 磁粉含量，常使用一些硬脂酸盐润滑剂、偶联剂 及增塑剂等。其中硅烷偶联剂同时对提高磁功能 体的抗氧化能力起到一定作用。
功能复合材料
功能复合材料制备工艺的影响因素
材料性能
• 复合材料的性能受组成材料的性能影响
• 选择合适的材料是制备高性能复合材料的关键
制备工艺
• 制备工艺对复合材料的性能有很大影响
• 控制制备工艺是制备高性能复合材料的关键
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环境因素
• 环境因素对复合材料的性能有很大影响
• 控制环境因素是制备高性能复合材料的关键
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功能复合材料研究与应用
DOCS
01
功能复合材料பைடு நூலகம்基本概念与特
点
功能复合材料的定义与分类
功能复合材料的定义
• 由两种或多种具有不同性质的材料组成
• 通过物理或化学方法复合，实现单一材料无法达到的性能
• 具有功能性、结构性和外观性的复合材料
电性能
• 导电性能、介电性能等性能指标
• 电性能的评价指标通常与复合材料的应用要求相关
功能复合材料的性能优化与应用改进
材料设计
• 通过材料设计优化复合材料的性能
• 通过材料设计实现复合材料性能的定向调控
制备工艺
• 通过改进制备工艺提高复合材料的性能
• 通过优化制备工艺降低复合材料的制备成本
应用技术
功能复合材料制备技术的发展与创新
制备技术改进
新型制备技术
智能化制备
• 通过改进现有制备技术，提高复合
• 开发新型制备技术，实现新型复合
• 发展智能化制备技术，实现复合材
材料的性能
材料的生产
料制备过程的自动化和智能化
• 通过优化制备工艺，降低复合材料
• 通过新型制备技术，提高复合材料
阻尼功能复合材料PPT课件
另外，金属基复合材料的阻尼性能也受频率和温度的影响。
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阻尼功能复合材料
近年来，泡沫金属的阻尼性能引起了人们的注 意。泡沫金属的阻尼性能虽不如黏弹性材料， 但却明显高于阻尼合金，不过它的力学性能远 不如后者；损耗因子越高，泡沫金属的力学性 能越差，可以说，泡沫金属是以牺牲力学性能 来换取高的阻尼细嫩。
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阻尼功能复合材料
2.用高阻尼增强物 因为纤维的弹性模量通常远大于基体和复合材 料的弹性模量应变能主要集中在纤维上，所以纤维对复合材料 阻尼性能的贡献是主要的，采用石墨颗粒作为高阻尼增强物的 作用，是与铸铁中石墨片变形洗手振动能量的作用一样，把片 状石墨加到Al或其他金属基体形成的金属基复合材料中可大大 提高阻尼性能。例如用SiC颗粒和石墨颗粒混杂的方法可以制 备刚度和阻尼俱佳的复合材料。此类混杂复合材料的阻尼由石 墨颗粒贡献，刚度主要由SiC颗粒贡献。
性能优于单一材料结构的阻尼性能，在VIRALL 叠层板中，环氧树脂有很高的振动衰减损耗因子 ，对维尼纶纤维/环氧树脂层（VFRE）的阻尼贡 献较大。同时因维尼纶本身的黏弹性，使VFRE 层具有较高的阻尼性能。另外，铝合金板与 VFRE层复合，使VIRALL层板的振动能向热能 的转换途径增多，如VFRE层的黏弹性行为，纤 维与树脂的界面内摩擦，VFRE层与Al层的界面 作用，材料的非均匀性引起的应力变化等等。
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阻尼功能复合材料
8.2.2聚合物基阻尼功能复合材料的阻尼性能
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阻尼功能复合材料
功能复合材料-3-压电复合材料
3.3.2 压电功能复合材料的理论研究
理论研究非常活跃。 理论研究非常活跃。如，对含有空间定向埋 入相的压电复合材料的有效电弹性性能进行了分 析，提出了一个微观力学模型来估计压电功能复 合材料的的电、热和弹性性能， 合材料的的电、热和弹性性能，并将其用于研究 微观结构和性能的关系。 微观结构和性能的关系。
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3.2.3 其它类型的压电功能复合材料
1. 3-0型压电功能复合材料 型压电功能复合材料 压电相是在三维方向上连通的，而基体相互之间不连通。 压电相是在三维方向上连通的，而基体相互之间不连通。 2. 3-1型和 型压电功能复合材料 型和3-2型压电功能复合材料 型和 压电相是三维连通的，而聚合物基体则仅在一维或两 压电相是三维连通的， 维连通。 维连通。 3. 3-3型压电功能复合材料 型压电功能复合材料 两相在三维方向都是自连通的，且可分为珊瑚复合 两相在三维方向都是自连通的， 有机烧去型、夹心型、梯形格式及烛光造孔型。 型、有机烧去型、夹心型、梯形格式及烛光造孔型。
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降低聚合物泊松比， 降低聚合物泊松比，增强复合材料压电性能 的途径： 的途径： 发泡剂或玻璃球引入气孔， （1）向聚合物相加入发泡剂或玻璃球引入气孔， ）向聚合物相加入发泡剂或玻璃球引入气孔 可使制得的复合材料的水声性能有所改善； 可使制得的复合材料的水声性能有所改善； （2）使压电陶瓷柱和周围聚合物相不直接接触， ）使压电陶瓷柱和周围聚合物相不直接接触， 应力传输通过兼做电极的两块金属板实现。 应力传输通过兼做电极的两块金属板实现。 （3）通过横向增强的方法增加应力放大系数， ）通过横向增强的方法增加应力放大系数， 起到减小g 而不影响g 的作用， 起到减小 31而不影响 33的作用，从而使材料的 静水压压电系数得以提高。 静水压压电系数得以提高。
功能复合材料举例
功能复合材料举例
嘿，你知道吗？功能复合材料那可真是太神奇啦！就比如说碳纤维复合材料吧，你想想那些酷炫的赛车，跑起来风驰电掣的，它们很多可就是用碳纤维复合材料做的呢！这就像是给赛车安上了一对翅膀，让它们能在赛道上尽情翱翔。
还有啊，建筑领域用的玻璃纤维增强复合材料，那可是让建筑物更加坚固耐用呀！这就好像给房子穿上了一层坚固的铠甲，能抵御各种风吹雨打。
再说说陶瓷基复合材料，航空航天领域可少不了它们。
就如同给航天器装上了强大的护盾，能够在极端的环境下安然无恙。
还有记忆合金复合材料，哇哦，这简直太有意思了！就好像它有自己的思想一样，能根据不同的情况改变形状呢，你说神奇不神奇！
我记得有一次和朋友聊天，说到这些功能复合材料，他瞪大了眼睛，直呼太不可思议了。
我们就开始热烈地讨论起来，想象着未来这些材料还能有怎样更惊人的应用。
说真的，功能复合材料就是现代科技的魔法呀！它们让我们的生活变得更加精彩，从快速的交通工具到坚固的建筑，从先进的航天器到各种智能设备。
它们就像是一群默默奉献的小英雄，在背后支撑着我们的生活不断进步。
我们可真得感谢这些了不起的功能复合材料啊！它们真的是太重要了！就这样，不需要过多的总结，功能复合材料的厉害之处就在这儿摆着呢！。
功能复合材料
5.磁性复合材料
• 成型技术 – 橡胶体系采用常规的混炼工艺，即将磁粉作 为填料加入生胶，混合并压成胶片后再模压硫 化成型。 –热固性树脂基则用常规方法在未凝胶状态下 与磁粉湿混，并模压固化成型；亦可将磁性材 料制成预成形体，放入模具后用树脂传递模塑 法成型。 –热塑性树脂基的成型方法较多，例如用粉状 树脂与磁粉混合，再模压或压延成型，也有用 双螺杆挤出机挤出并切粒后再模压或注射成型， 较新的方法是原位成型，即将聚合物单体在活 化处理的磁粉表面上聚合，成为磁粉颗粒包裹 聚合物的微粒，然后按需要热压成型。
调整对称性 对称性是功能复合材料组分在空间几何布局上的特征。不同功 能复合材料的对称性须选用不同的描述方法。如，0-3型（球形颗粒分散在 基体中）复合材料各向同性；1-3型（针行颗粒按一定方向排列）产生双折 射行为；2-2型（片状颗粒分散在基体中）则出现负光性。 调整尺寸 当功能体尺寸从微米、亚微米减小到纳米时，原有的宏观物理性 质会发生变化。这是由于物体尺寸减小时表面原子数增多引起的。 调整周期性
复合材料设计的目的: 提高材料的综合性能,也就是材料的优值。 材料的优值：复合材料有很多途径以达到高优值，即按照要求调整其特有 的参数，经设计来满足材料有关的物理张量组元。
2 功能复合材料的设计特点
1）具有提高材料优值的广泛途径和自由度
调整复合度 调整联接方式 复合度是参与复合各组分的体积（或质量）分数。 复合材料中各组分在三维空间中互相连接的形式可任意调整。
3.压电复合材料
• 压电材料是指材料在外力作用下产生电流，或反过来在电流作用下产 生力或形变的一种功能材料。 • 传统的压电材料( 压电陶瓷如锆钛酸铅)密度高、声阻抗大、性脆， 不能制成大面积薄片和复杂的形状，不易与水和人体等轻负载匹配； 压电聚合物材料（PVDF聚偏二氟乙烯）密度低、柔性好、阻抗低、易 与轻质负载匹配，但是压电常数低、有强的各向异性且难极化。 • 压电复合材料是70年代发展起来的一类功能复合材料。一般是由压电 陶瓷和聚合物基体按照一定的联接方式、一定的体积或质量比例和一 定的空间几何分布复合而成。压电复合材料克服了两者的困难。
材料导论第十四章复合材料ppt课件
复合材料的种类
金属基
陶瓷基
按基体相分
聚合物基
水泥基
复 合 材
按增强相 的形态分
颗粒增强 纤维增强 晶须增强
碳纤维 玻璃纤维 有机纤维
复合纤维
料
编织物增强
按用途分
结构复合材料 承受载荷，作为承力结构使用
功能复合材料
电、磁、光、热、声、摩 擦、阻尼、化学分离性能
复合材料的特点
多相: 至少两相 复合效应：不仅保留了原组成材料的特色，而且
3、石墨/镁复合材料
这种材料密度低、线膨胀系数为零，尺寸的稳定性好，是金属基复合材料中具 有最高比强度和比弹性模量的复合材料。可在石墨纤维表面沉积TiB2，提高石 墨纤维的润湿性。
金属基复合材料
长纤维增强金属基复合材料
4、碳化硅/钛复合材料
碳化硅纤维比强度高、比模量高，高温强度高，耐热、耐氧化，与金属的反 应小，润湿性好。
主要应用于飞机发动机部件和涡轮叶片以及火箭发动机箱体材料。
5、氧化铝/铝复合材料
氧化铝纤维在氧化气氛中稳定，能在高温下保持其强度、刚度， 且硬度高，耐磨性好。这种复合材料具有高强度和高刚度，可用于 汽车发动机活塞和其他发动机零件。
金属基复合材料
1、氧化铝/铝复合材料
短纤维/晶须增强金属基复合材料 2、碳化硅/铝复合材料 3、氧化铝/镍复合材料
突出特点
性树脂基体—热塑性玻璃钢。
密度低：1.6～2.0g/cm3；
比强度高：较最高强度的合金钢还高3倍；
耐烧蚀
耐腐蚀
应用
航空航天工业：如雷达罩、机舱门、燃料箱、行李架和地板等。 火箭：发动机壳体、喷管。 汽车工业：如汽车车身、保险杠、车门、挡泥板、灯罩、内部装饰件等。 石油化工工业：如玻璃钢贮罐、容器、管道、洗涤器、冷却塔等