复合材料-第九章纳米复合材料-2复习进程

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纳米复合材料和分子复合材料

未来复合材料将更加注重绿色环保，通过开发可再生、可降解的复合材料，减少对环境的污染和破坏，实现可持续发展。
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催化转化
这些材料可作为催化剂或催化剂载体，提高化学反应的速率和选择性，促进能源的高效转化和利用。
环保治理
纳米复合材料和分子复合材料在环境治理方面具有广泛应用前景，如用于污水处理、大气净化、重金属离子吸附等。

06 总结与展望
当前存在问题和挑战
纳米复合材料的制备技术仍不成熟
尽管纳米复合材料具有优异的性能，但其制备技术仍处于发展阶段，如何实现大规模、高效、低成本的制备是当前面临的主要问题。
应用领域举例
航空航天领域
分子复合材料在航空航天领域具有广泛的应用前景，如用于制造轻质高强度的飞机结构件、耐高温的发动机部件等。
电子电器领域
分子复合材料在电子电器领域的应用主要涉及导电性、导热性以及电磁屏蔽等方面，如用于制造高性能的电子元器件、电磁屏蔽材料等。
汽车工业
在汽车工业中，分子复合材料可用于制造高性能的轮胎、轻量化车身结构件以及提高燃油经济性的发动机部件等。
强度和硬度
纳米复合材料和分子复合材料通常具有优异的强度和硬度，这主要归因
于纳米级或分子级的增强相在基体中的均匀分布和强界面结合。
02 03
韧性
与传统的复合材料相比，纳米复合材料和分子复合材料在保持高强度的同时，往往具有更好的韧性，这主要得益于纳米级或分子级的增强相能够有效地吸收和分散裂纹扩展的能量。
由于纳米级别的尺寸效应和界面效应，纳米复合材料展现出优异的力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能和光学性能等。此外，它们还具有高比表面积、高反应活性等特点。

材料科学基础I第九章-2(回复与再结晶).PPT文档共49页

1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦境
3、人生ห้องสมุดไป่ตู้像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有久久不会退去的余香。
材料科学基础I第九章-2(回复与再结晶). 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮回里有你。
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。 ——刘向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好的教师是幸福，不如说好的教师是不幸。 ——海贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦。——杰纳勒尔·乔治·S·巴顿

九年级化学下册《第9章 9-2 新型材料的研制》复习教案

9-2 新型材料的研制【课时目标】1．知道无机材料有金属材料和无机非金属材料两大类，了解青铜、钢铁等合金在人类历史发展中的重要作用。

2．了解无机非金属材料在生产、生活中的应用。

3．了解合成材料的分类、性质和用途，了解“白色污染”的危害及其防治方法。

4．了解复合材料在生产、生活中的应用。

5．掌握几种纤维的性质，能用简单的方法区分棉纤维、羊毛纤维和合成纤维织成的布料，会区分聚乙烯与聚氯乙烯。

6．通过认识三大类材料，了解材料开发和应用与化学科学之间的密切关系。

【自主复习】1．人们对材料的认识、制造和利用，经历了从天然材料到_______、为特定需求_______的发展过程。

2．我们所用材料分为无机材料[包括_______材料（如_______）和_______材料（如_______）]、材料（如_______）和___________材料(如_______)等。

3．在古代，人们已能制造和使用_______、_______等金属材料。

随着近代工业的崛起，人们从铁矿石中大规模地冶炼_______和_______，以___________为主体的金属材料被广泛应用在人类生产、生活的各个领域。

当冶炼技术进一步发展，人们用_______的方法生产_______等较活泼的金属，并进而制成各种具有优异性能的_______。

随着高科技的突飞猛进，人们又研制出各种高强度、高韧性、耐高温的_______合金以及具有特殊功能的合金材料，如能方便地储存、释放氢气的_______合金和具有“形状记忆”能力的_______合金。

4．陶瓷材料就是一种重要的无机非金属材料。

用石英、_______和_______等为原料生产各种玻璃；用_______等为原料生产的耐高温、高强度的陶瓷，可用来制造发动机零件；用羟基磷酸钙为原料生产的陶瓷甚至能够制造人工_______、人工_______及人造_______等。

新型陶瓷还有_______、_______等。

纳米复合材料的结构和性能

可用于磁热治疗、磁热发电等领域。
04
CATALOGUE
纳米复合材料的应用
电子信息领域
1 2 3
电子封装材料
纳米复合材料具有优异的热导率和绝缘性能，可用于电子器件的封装，提高产品的可靠性和稳定性。
电子元件制造
纳米复合材料可应用于电子元件的制造，如电磁波吸收材料、电磁屏蔽材料等，提高电子产品的性能。
环境领域
空气净化
纳米复合材料可用于空气净化器的滤芯材料，吸附和分解空气中的有害物质，提高室内空气质量。
水处理
纳米复合材料可用于水处理中的吸附剂和催化剂，去除水中的有害物质和重金属离子。
环保材料
纳米复合材料可用于环保材料的制造，如可降解塑料、绿色包装材料等，降低环境污染。
生物医疗领域
生物成像
高强度和硬度
纳米复合材料由于其纳米尺度的增强相，具有高强度和硬度的特性，能够承受更大的压力和抵抗
更高的温度。
良好的韧性
通过优化增强相的尺寸、形状和分布，纳米复合材料可以在保持高强度的同时具备良好的韧性，提高材料的抗冲击性能。
抗疲劳性能
由于增强相的纳米尺度效应，纳米复合材料的抗疲劳性能得到显著提高，能够承受更多的循环载荷。
光学性能
良好的光学透性
01
通过选择透明基体和合适的填料，纳米复合材料可以表现出良
好的光学透性，用于制造光学器件、窗口材料等。
特殊的光学性能
02
一些纳米复合材料具有特殊的光学性能，如光致变色、荧光等
，可用于制造显示器、照明器件等。
光热转换性能
03
一些纳米复合材料可以将光能转换为热能，用于光热治疗、光
热发电等领域。

复合材料复习大纲

一．名词解释1.复合材料：由两种或者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。

2.聚合物纳米复合材料：聚合物基体与至少一维是纳米范畴的添加剂所组成的混合物。

3.比强度：抗拉强度与密度之比。

比强度高的材料能承受高的应力。

4.比模量：弹性模量与密度之比。

比模量高，说明材料轻，刚性大。

5.碳纤维：由有机纤维通过一系列阶段性的热处理碳化而制成的，一种耐高温，抗拉强度高，弹性模量大，质轻的纤维状材料。

6.晶须：由高纯度单晶生长而成的，直径几微米，长度几十微米的单晶纤维材料。

7.环氧树脂：泛指含有两个或者两个以上环氧基，以脂肪族或芳香族等有机化合物为骨架，并能通过环氧基团反应形成有用的热固性产物的高分子低聚物。

8.玻璃钢(FRP)：:即纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体。

以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，称谓为玻璃纤维增强塑料，或称谓玻璃钢。

9.生物降解聚合物：指可由微生物导致断链发生矿化的聚合物。

10.磁性聚合物纳米复合材料：指至少一维是纳米级（1-100nm）的无机磁性组分，以颗粒、纤维和薄片的形式埋入有机聚合物中所构成的材料。

11.不饱和聚酯树脂：指有线性结构的主链上同时具有重复酯键及不饱和双键的一类聚合物。

12.区别高分子，聚合物和聚合物材料的含义？高分子：在结构上由许多个实际或概念上的低分子结构作为重复单元组成的高分子量分子，其分子量通常在10000以上。

聚合物：由一种或几种结构单元通过共价键连接起来的分子量很高的化合物。

聚合物材料：指由许多相同的简单的结构单元通过共价键重复连接而成的高分子量化合物。

弹性体：指硫化的聚合物材料，它们的玻璃化转变低于室温，其他性能还包括具有大形变的能力，并且应力释放后可回复到原始长度。

二．填空题1.聚合材料按基体材料分类：聚合物基复合材料，金属基复合材料，无机非金属基复合材料（陶瓷基和水泥基）2.复合材料按材料作用分为：结构复合材料和功能复合材料。

材料学中的纳米复合材料

材料学中的纳米复合材料纳米科技是一个以纳米尺度为基础的技术领域。

纳米技术运用了物理、化学、生物和工程学等多种学科的原理和方法，研究和制造功能材料和器件。

随着纳米科技的发展，纳米复合材料也引起了越来越多的关注。

本文将探讨材料学中的纳米复合材料。

1. 纳米复合材料的定义纳米复合材料是由两种或两种以上材料通过纳米级的物理或化学交互作用，形成的新型复合材料。

与传统复合材料相比，纳米复合材料具有更高的强度、硬度、韧性和耐磨性，同时也具有更好的导热性、导电性、光学性、生物相容性和防腐蚀性等性能。

由于纳米复合材料的制造技术不断发展，它们在各种领域中有着广泛的应用，如生物医学、能源、环境保护和航空航天等领域。

2. 纳米复合材料的制备方法纳米复合材料的制备方法主要有物理法、化学法和生物法。

物理法主要包括溶胶-凝胶法、电沉积法、机械合金化法和热喷涂法等。

化学法主要包括水热法、溶剂热法、高分子包埋法和微乳化法等。

生物法主要包括生物矿化法和生物合成法等。

每种制备方法都有其优缺点和适用范围。

选择合适的制备方法可以制备出高性能的纳米复合材料。

3. 纳米复合材料的应用领域纳米复合材料的应用领域非常广泛。

在生物医学领域，纳米复合材料可以用于药物传递、细胞成像和组织工程等应用。

在能源领域，纳米复合材料可以应用于太阳能电池、超级电容器和燃料电池等。

在环境保护领域，纳米复合材料可以用于污染物检测、废水处理和污染物吸附等。

在航空航天领域，纳米复合材料可以用于航空器制造、防护材料和空气净化等。

4. 未来发展方向纳米复合材料具有广泛的应用前景，但是也面临着一些挑战。

其中最大的挑战是提高制备工艺和控制材料结构的方法。

未来的发展主要需要集成先进的技术和方法来研究材料的性能和微观结构。

此外，还需要加强国际合作和知识共享，共同推动纳米复合材料的发展。

5. 结论纳米复合材料是当今材料科学中的一个重要分支，它在各个领域的应用已经成为必然趋势。

为了更好地利用纳米复合材料的优势，我们需要进一步研究纳米复合材料的原理和制备方法，以满足人们对高性能材料的需求。

纳米复合材料的制备步骤详解

纳米复合材料的制备步骤详解纳米复合材料是一种具有优异性能和特殊功能的材料，其制备过程涉及多个步骤。

本文将详细介绍纳米复合材料的制备步骤。

首先，纳米复合材料的制备需要选定合适的基体材料和纳米填料。

基体材料通常是聚合物、金属或陶瓷等，而纳米填料可以是纳米颗粒、纤维或管材等。

选择合适的基体材料和纳米填料是制备优质纳米复合材料的关键。

其次，纳米复合材料的制备一般包括两个主要步骤：纳米填料的分散和基体材料的包覆。

纳米填料的分散是将纳米颗粒或纤维均匀分散在基体材料中的过程。

这一步需要采用适当的分散剂和稳定剂，通过搅拌、超声波或球磨等手段使纳米颗粒均匀分散在溶剂或溶液中。

这样可以避免纳米颗粒的团聚和堆积，确保其在基体材料中的分散度和稳定性。

然后，基体材料的包覆是将分散好的纳米填料与基体材料进行混合和包覆的过程。

混合可以采用机械搅拌、溶胶凝胶法等方法，确保纳米填料均匀分布在基体材料中。

而包覆则可以通过溶液共混、化学反应或热压等方法实现。

包覆的目的是将纳米填料与基体材料充分结合，形成均匀的复合结构。

同时，包覆还可以提高纳米复合材料的力学性能和热稳定性。

接下来，纳米复合材料的制备还需要进行处理和固化。

处理过程中，需要将混合好的材料进行除气处理，以去除其中的气泡和杂质。

这一步可以通过真空处理或超声波处理来实现。

固化是将处理好的纳米复合材料进行热压或光固化等方法，使其固化成固态材料。

固化的温度和压力需要根据材料的性质和要求来确定，以确保纳米复合材料的最佳性能。

最后，制备好的纳米复合材料需要进行表征和性能测试。

表征可以通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射等技术来观察材料的形貌、结构和成分。

性能测试则可以通过力学测试、热分析、电学测试等手段来评估材料的力学性能、热稳定性和导电性等特性。

总结起来，纳米复合材料的制备步骤包括纳米填料的分散、基体材料的包覆、处理和固化以及表征和性能测试。

每个步骤都需要精确控制条件和技术，以确保制备出具有优异性能和特殊功能的纳米复合材料。

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第九章纳米复合材料
高科技的飞速发展对高性能材料的要求越来越迫切，纳米技术为发展高性能新材料和对现有材料的性能进行改善提供了一个新的途径。
纳米复合材料与传统复合材料在结构和性能上有明显区别，成为材料学、物理化学和聚合物化学和物理等多门学科交叉的前沿领域，成为研究的热点。
纳米材料的典型代表-纳
纳米α-Al2O3 与环氧树脂的复合材料，提高了
环氧树脂的玻璃转化温度, 模量增加.
3、0-2 复合体系
共沉积法直接将Fe 粒子束直接沉积在Cu 和Ag 的膜基体上，产生的巨磁阻效应(GMR)。
LB 膜技术可以组装分子取向和膜厚可控的有机超薄膜，厚度可达纳米量级,如在花生酸LB膜内的得到粒径2. 0 ～ 3. 0 nm 稳定的PbS 微粒。
0 - 0 复合：即不同成分,不同相或者不同种类的纳米粒子复合而成的纳米固体,这种复合体的纳米粒子可以是金属与金属,金属与陶瓷,金属与高分子,陶瓷与陶瓷,陶瓷和高分子等构成纳米复合体;
0 - 3 复合：即把纳米粒子分散到常规的三维固体中,例如把金属纳米粒子弥散到另一种金属或合金中, 或者放入常规的陶瓷材料或高分子中, 纳米陶瓷粒子(氧化物、氮化物) 放入常规的金属、高分子及陶瓷中;
α- Fe /Nd2Fe14B 具有高的矫顽力和
高残余磁化。
2、0-3 复合体系
纳米级SiC 晶粒/Al2O3 的陶瓷基复合材料,其强度可高达1500 MPa ,最高使用温度也可从原基体的800 ℃提高到1200 ℃。
纳米Al2O3 弥散到透明的玻璃中既不影响透明度又提高了高温冲击韧性,放入有机玻璃 ( PMMA) 中，产生良好的宽频带红外吸收性能。
米碳管
纳米复合材料：是指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料。
性能优异：刚度大、强度和韧性比单组分纳米材料提高2～5倍，重量轻，综合性能优异，可根据作用条件的要求进行设计和制造，以满足各种特殊用途的需要。
§9-1 纳米复合材料的分类
按照复合方式不同, 主要分为四大类
0-0 复合体系 0-3 复合体系 0-2 复合体系纳米层状复合体系
工具钢表面的AlN/TiN纳米复合耐磨涂层
16
原因：纳米颗粒散布于非晶态涂层中，提高显微硬度。纳米结构的涂层致密度高达95%98%。
2. 高力学性能材料
高强度合金
日本仙台东北大学材料研究所用非晶晶化法制备高强、高延展性的纳米复合材料。
纳米Al-Ce-过渡族金属合金复合材料比常规同类材料好得多的延展性和高的强度。
材料结构特点是在非晶基体上分布着30-50nm 的Ce 粒子，外部包有10nm厚的晶态A1。这种复杂的纳米结构是导致高强、高延展性的主要原因。
这类材料结构上的特点是在非晶基体上分布纳米粒子.
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纳米复合材料具有比强度、比模量高等特点。
复合系统
抗拉强度
MPa
拉伸模量 GPa
密度比强度
比模量
纳米薄膜材料用于金属表面上的复合镀层,可获得超强的耐磨性,自润滑性,热稳定性和耐腐蚀性。TiN/MoS2 , TiB2/MoS2 , ZnO/ WS2 等一系列纳米复合膜已经研制成功。
4、纳米层状复合体系
层状结构复合材料,即由不同材质交替形成的组分或结构交替变化的多层膜,当各层膜的厚度减少到纳米级时,会显示出比单一膜更为优异的特殊性能。
纳米ZrO2/Al2O3增韧陶瓷
发动机用陶瓷部件
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纳米陶瓷增韧原因： “细化理论”，认为纳米相的引入能抑制晶粒的异常长大，使得基体结构均匀细化，从而提高纳米陶瓷复合材料的韧性。
按复合方式不同划分
晶内型、晶间型、晶内-晶间型、纳米-纳米型
晶内型和晶间型纳米复合材料：纳米粒子主要弥散于基体晶粒内或基体晶粒间，其目的不仅为了改善室温力学性能及耐用性，而且要改善高温力学性能，如硬度、强度、抗蠕变和疲劳破坏性能。
纳米-纳米型复合材料：由纳米级增强体和纳米基体晶粒构成，使材料增加某些新的功能。
例：可加工性和超塑性等。
按基体类型分类：纳米陶瓷复合材料纳米金属复合材料纳米聚合物复合材料纳米催化复合材料纳米半导体复合材料
§7-2 纳米复合材料的研究进展
1、0-0 复合体系
Si3N4/SiC 高强度、高韧性和优良的热和化学稳定性。 Y2O3/ZrO2 超塑性，800％。 Al2O3/Fe2O3 出现宽的蓝绿光波段。
在普通钢表面涂上TiN和金刚石的纳米复合膜，不仅与钢有很好的附着力，而且显示出高硬度和很好的耐冲击能力。
芬兰技术研究中心用磁控溅射法成功地在碳钢上涂上纳米复合涂层(MoSi2/SiC)，热处理后涂层硬度达 20.8GPa，比碳钢提高几十倍，而且有良好的抗氧化、耐高温性能，同时克服单层纳米MoSi2容易开裂的缺点，充分显示纳米复合涂层的优越性。
0 - 2复合：即把纳米粒子分散到二维的薄膜材料中, 分为均匀弥散和非均匀弥散两大类;
纳米层状复合：即由不同材质交替形成的组分或结构交替变化的多层膜,各层膜的厚度均为纳米级,如 Ni/ Cu 多层膜, Al/ Al2O3 纳米多层膜等。
按增强体形状划分
零维(颗粒增强)、一维(纤维、晶须增强)、二维（晶片、薄层、叠层增强）。
g/cm3 MPa/(g/cm3) GPa/(g/cm3)
Al2O3P/Al
900
130
2.9
310
45
SiCP/Al
510
100
2.8Βιβλιοθήκη 18836SiCf/Al
900
110
2.6
436
轧制+热处理 LY12合金
435
——— 2.9
150
42 ——
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增韧陶瓷
德国Jullch材料研究所用粒径小于20nm的SiC粉体作基体材料。再加入10％或20％的粒径为10μm的SiC粗粉，热等静压下合成了纳米结构的SiC块体材料，在强度等综合力学性能没有降低的情况下，断裂韧性提高10-25％。
两种软金属(如Cu/ Ni , Cu/ Ag等)层状交替复合成层厚为纳米级的多层结构时,材料表现出优异的机械性能,如高的屈服强度和高的弹性模量。
在钢基体上交替地喷镀上TiN 和CNx 纳米层,得到的膜层硬度为45～55GPa , 已接近金刚石的硬度。
§7-3 纳米复合材料的应用
1、纳米复合涂层材料