复合材料原理复习重点
复合材料力学考试要求和复习要点
考试要求1、考试要求：笔试，主要包括概念、主要公式及推导、原理图和计算题等形式问题；可带计算器，计算和推导要求有必要的过程；2、看清题的每个问题，概念要清晰、计算要准确；3、请给助教留好联系方式，以便通知考试时间和地点。
复习要点一、基本概念和理论1、非均匀性、各向异性以及正交各向异性的含义。
2、复合材料层合板的典型力学特点，能否举例说明，复合材料的高比强度、高比刚度的优势。
3、掌握几种典型纤维的力学性能。
4、用工程常数表示正交各向异性材料的柔度矩阵。
6、简单层板在任意方向上的应力-应变关系6、正交各向异性简单层板的最大应力、最大应变、蔡-希尔、霍夫曼准则等强度理论表达式及其特点。
7、等强度纤维模型（强度-纤维体积分数示意图、公式及相应的解释）。
8、经典层合理论的基本假设及其A、B、D刚度矩阵表达式。
9、层合板强度分析程序的主要步骤。
10、层间应力产生的原因及危害。
11、复合材料层合板的弯曲、屈曲和振动问题主要解决什么，哪些问题值得关注。
12、Halpin-Tsai计算公式及特点。
二、重点复习题1、利用最小余能原理，证明复合材料弹性模量的下限2、利用材料力学分析方法，推导简单层板弹性模量E1、E2的细观力学表达式3、对每一层性质和厚度都相同，按[0,45,-45,90]s 铺设的层合板来说，下面三个刚度矩阵哪些项为零？4、判断：●层合板层数的增加总会提高X方向或Y方向的轴向刚度●对于力学载荷，A矩阵与叠层顺序无关●对平衡铺层的层合板，刚度矩阵中D16和D26项总是零（平衡铺层：对每一个+α铺层，总存在一个具有相同厚度和材料性质的-α铺层）●[90]10 层合板的轴向刚度Ex比[90]4 层合板的大●对称层合板的D11 和D22具有相同的值5、对于下面铺层的层合板，选择每组正确的一项层合板对称中面层合板对称中面6、什么角度的铺层添加到下面层合板中可以消除拉伸载荷引起的剪切变形7、如果想得到最大的D66，如何改变层合板的铺层顺序8、[0°/±θ/90°]s铺层的层合板A16、A26是否为零；D16和D26的含义是什么？增添什么样的铺层可以减小D16和D269、请简要描述一种典型复合材料制备工艺及采用该工艺制备的典型产品和其力学特点；举例说明先进复合材料在国防、航空、航天领域的应用和作用（注意不涉密）。
复合材料（第二版）知识点复习
复合材料（第二版）知识点复习第一章概论1.1物质与材料材料：具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质人类（材料）发展的四大阶段：石器时代→青铜时代→铁器时代→人工合成时代1.2复合材料的定义与特点复合材料：由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质，用适当的工艺方法组合起来，而得到的具有复合效应的多相固体材料。
特点：①人为选择复合材料的组分和比例，具有极强的可设计性。
②组分保留各自固有的物化特性③复合材料的性能不仅取决于各组分性能，同时与复合效应有关④组分间存在这明显的界面，并可在界面处发生反应形成过渡层，是一种多相材料简述复合材料的特点。
①比强度、比模量大②耐疲劳性能好，聚合物基复合材料中，纤维与基体的界面能阻止裂纹的扩展，破坏是逐渐发展的，破坏前有明显的预兆。
③减震性好，复合材料中的基体界面具有吸震能力，因而振动阻尼高。
④耐烧蚀性能好，因其比热大、熔融热和气化热大，高温下能吸收大量热能，是良好的耐烧蚀材料。
⑤工艺性好，制造制品的工艺简单，并且过载时安全性好。
1.3组成与命名以增强体和基体共同命名时：玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料p、w、f下标→颗粒、晶须、纤维M MCs金属基复合材料，聚合物基复合材料PMCs, 陶瓷基复合材料CMCs1.4分类按基体：聚合物基，金属基，无机非金属基（陶瓷、玻璃、水泥、石墨）复合材料按纤维增强体种类：玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、陶瓷纤维按增强体形态：连续纤维，短纤维，颗粒，晶须增强近代的复合材料以1942年制出的玻璃纤维增强塑料为起点第二章增强体2.1增强体（起到增韧、耐磨、耐热、耐蚀等提高和改善性能的作用）纤维是具有较大长径比的材料，具有较高的强度，良好的柔曲性，高比强度，高比模量，与基体相容性好，成本低工艺学好2.1.1玻璃纤维：非晶型无机纤维，二氧化硅（形成骨架，高熔点）和其他元素的碱金属氧化物（二氧化硅提高GF化学稳定性，碱金属降低熔点和稳定性，改善制备工艺）①性能→力学：无屈服无塑性，脆性特征，拉伸强度高，模量较低，直径越小，长度越短，含碱量越低，拉伸强度越高，与水作用强度降低→热性能：耐热性较高，玻璃纤维热处理使微裂纹增加，强度降低→电性能：电绝缘性能优，在纤维表面涂石墨或金属成为导电纤维→玻璃耐酸碱、有机溶剂性能好，玻璃纤维耐蚀性能变差E无碱玻璃纤维：绝缘，机械性能强，耐水性好C中碱玻璃纤维：耐酸性好（酸与硅酸盐生成氧化硅保护膜），耐水性差，A有碱玻璃纤维②结构：微晶结构假说和网络结构假说，GF为无定形结构，三维网状结构，各向同性。
材料复合原理复习资料(偏重于概念)
复合材料特点【】按化学组成（或基本组成）分类：1金属材料2. 无机非金属材料3. 高分子材料（聚合物）4. 复合材料【】复合材料的定义:复合材料由两种或两种以上不同性质的单一材料，通过不同复合方法得到的宏观多相材料。
是多相材料，主要包括基体相和增强相。
基体相是连续相材料，作用是把改善性能的增强相材料固结成一体，并传递应力；增强相起承受应力（结构复合材料）和显示功能（功能复合材料）的作用。
复合材料既保持原材料的重要特色，又通过复合效应使各组分的性能互相补充，获得原组分不具备的许多优良性能。
【】复合材料分类 ( 1）基体种类树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料。
（2）增强材料形状：颗粒、晶须、纤维、织物类型: 无机和有机材料（3）用途结构复合材料（增强体主要起承受载荷的作用，而基体起连接增强体，传递载荷，分散载荷的作用）、功能复合材料功能体赋予材料一定的物理化学功能，而基体主要起连接作用）【】复合材料特点：（1）可设计性复合材料的力学、热、电、声、光等物理化学性能都可通过组分材料的选择、界面控制等设计手段达到。
（2）材料与结构的一致性复合材料的构件与材料同时形成。
（3）存在复合效应区别于任意混杂材料复合材料的性能不是其组分材料性能的简单叠加，可以产生新的性能。
【】复合材料性能的优点; 密度低, 高比强度、高比模量,电绝缘性好，透波材料, 耐疲劳性能好,耐化学物质腐蚀 , 缺点：不耐高温，不易回收利用.【】复合效应 1, 线性效应: 平均效应平行效应互补效应相抵效应2, 非线性效应 ;相乘效应诱导效应共振效应系统效应【】材料的复合效果 1 组分效果只把组分的相对组成作为变量，不考虑组分的几何形态、分布状态和尺度等复杂变量影响时产生的效果。
2 结构效果①几何形态（形状）②分布状态③尺度 3 界面效果界面是影响基体与增强体或功能体复合效果的主要因素。
界面结构(物理和化学结构)的变化会引起复合材料性能的明显变化。
复合材料专业复习要点整理-经典汇总
⑶牌号表示法 （4）折算断裂强度 b
Pb A
100 f 0 N
Pb
纱强度低于单丝强度的原因 ⑴测量标距不同 单丝：10mm， 纱：200mm ⑵各单丝准直不一，不可能同时断裂即分批断裂 ⑶加捻-扭转力 捻度 300 时，影响才明显
.布的品种与规格 ⑴品种 按织法（侧面图）：平纹布、斜纹布、缎纹布 单向布、无捻布、方格布、无纺布（无纬布） ⑵主要规格 表 2-7 经纱、纬纱规格 布的织法：平纹、斜纹、缎纹 布的厚度：反映纤维弯曲程度 布经、纬向纱的排列密度 bL、bT ——指 1cm 宽长度上排了多少根合股纱，反映纱的稀密程度 面密度（织物重量）Gf：单位面积的纤维中重量，g/m2； 拉断力 PB：标距 100mm×25mm 宽度，kg。
冷却速度↑—Tg↑—V↑—密度ρ↓ 4 玻纤性质
力学性能：应力应变关系—直线，脆性特征；强度高，模量低；强度受湿 度影响大 Griffith 微裂缝理论 强度的尺寸效应或体积效应 ① 单丝直径 df 越小，强度越大 ②测试标距 l 愈大，强度愈小 ③纤维强度分散性大
热性能：⑴耐热性(好，但高温下强度下降) ⑵导热系数——低，绝热材 料 电性能：⑴电绝缘性好 ρv= 1011 – 1018 欧.厘米含碱量↑——ρv↓（载流子）
型（IM）、高模型（HM）、超高模型（UHM）
(3) 按碳纤维的制造方法不同分
碳纤维（800-1600℃）、石墨纤维（2000-3000℃）、氧化纤维（预氧化丝
200-300℃）、活性碳纤维和气相沉积碳纤维
. 布的断裂强度
牌号表示法
碳纤维
一、分类：
(1)按先驱体纤维原料的不同
聚丙烯腈基碳纤维 PAN-based
沥青基碳纤维 Pitch-based
复合材料复习重点
1、复合材料：由两种或两种以上不同性质的单一材料，通过不同复合方法所得到的宏观多相材料。
分类：（基体材料不同）无机非金属基复合材料、聚合物基复合材料、金属基复合材料；（工程应用的角度）结构复合材料、功能复合材料。
2、复合材料：是以一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。
分类：（按其组成分）金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料；（按其结构特点）纤维复合材料、夹层复合材料、细粒复合材料、混杂复合材料。
3、纺织复合材料：如果复合材料的组分中含有纤维、纱线或织物，则称之为纺织复合材料。
4、碳纤维：是由90%以上的碳元素组成的纤维。
性能特点：碳原子结构最规整排列的物质是金刚石，碳纤维结构近乎石墨结构，比金刚石结构规整性稍差，具有很高的抗拉强度，它的强度约为钢的四倍，密度为钢的四分之一。
同时具有耐高温、尺寸稳定、导电性好等其他优良性能。
5、陶瓷纤维：新型功能性陶瓷纤维，是通过添加和配合不同种类的陶瓷微粉，采用不同方法制作而成。
（1）防紫外线纤维纤维织物防紫外线整理方法主要有两种：①使用紫外线吸收剂对织物或纤维进行处理。
它主要通过吸收紫外线并进行能量转换，将紫外线变成低能量的热能或波长较短的电磁波，从而达到防紫外辐射的目的。
②利用陶瓷微粉与纤维或织物结合。
增加表面对紫外线的反射和散射作用，以防紫外线透过织物而损害人体皮肤，其中没有光能的转化作用。
这些无机组分与紫外线吸收剂相比，每单位重量的紫外线吸收效果虽稍小，但光热稳定性、耐久性等优良。
此外，紫外线吸收剂与陶瓷微粉在纤维或织物上同时应用，则相互还有增效，防护效果更为优越。
（2）保温纤维①蓄热保温纤维：是一种可吸收太阳辐射中的可见光与近红外线，且可反射人体热辐射，具有保温功能的阳光蓄热保温材料。
用该纤维制成的服装，平时穿着时装内温度比传统服装高出２～８℃，即使在湿态下也有良好的吸光蓄热性能。
复合材料考点总结
复合材料考试重点1、复合材料的概念：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。
a.性能—取长补短,协同作用；b.基体—连续相2、聚合物基复合材料:1)、热固性聚合物基复合材料性能特点：(1)比强度、比模量高。
(2)加工性能好(流动性好)，可采用手糊成型、模压成型、缠绕成型、注射成型和挤拉成型等。
(3)过载安全性好：过载而有少数纤维断裂时，载荷迅速重，新分配到未破坏的纤维上。
（4）可具有多种功能性：耐烧蚀性、摩擦学性能、电绝缘性、耐腐蚀性、特殊的光、电、磁学性能。
2）、热塑性聚合物基复合材料性能特点：断裂韧性好；可重复再加工。
3、金属基复合材料特点：导电、导热、耐高温、抗老化好。
4、无机非金属基复合材料特点：耐高温(>1000℃)，耐磨，强度高，硬度大，抗氧化，耐化学腐蚀，热膨胀系数小，但是脆性大。
5、复合材料的增强材料分类：纤维及其织物、晶须、颗粒。
特点：提高抗张强度和刚度、减少收缩，提高热变形温度和低温冲击强度等。
6、芳纶纤维(PPT A：聚芳酰胺纤维)-----聚对苯二甲酰对苯二胺，通过液晶纺丝方法制成，分子链伸直平行排列结且晶度很高。
性能特点：1）、芳纶纤维的力学性能：拉伸强度高，冲击性能好，弹性模量高，断裂伸长高，密度小，有高的比强度与比模量；2）、热稳定性: 180℃下可长期使用；低温下(-60℃)不发生脆化亦不降解, T>487℃时，不熔化，但开始碳化→高温下直至分解也不变形；3）、化学性能:耐介质性良好,但易受酸碱侵蚀,耐水性不好。
7、聚乙烯纤维（Polyethylene, PE）优点：高比强度、高比模量以及耐冲击、耐耐腐蚀、耐紫外线、耐低温、电绝缘等。
缺点：熔点低、易蠕变。
8、高强高模PE纤维：又叫超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维。
与碳纤维、芳纶并称为当今世界三大高科技纤维。
性能特点：强度更高；质量更轻，密度只有0.97g/cm ；化学稳定性更好；具有很好的耐候性；耐低温性好，使用温度可以低至-150℃。
【复合材料概论】复习重点应试宝典
第一章总论1、名词：复合材料基体增强体结构复合材料功能复合材料复合材料(Composite materials)，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。
包围增强相并且相对较软和韧的贯连材料，称为基体相。
细丝(连续的或短切的)、薄片或颗粒状，具有较高的强度、模量、硬度和脆性，在复合材料承受外加载荷时是主要承载相，称为增强相或增强体。
它们在复合材料中呈分散形式，被基体相隔离包围，因此也称作分散相。
结构复合材料：用于制造受力构件的复合材料。
功能复合材料：具有各种特殊性能（如阻尼，导电，导磁，换能，摩擦，屏蔽等）的复合材料。
2、在材料发展过程中，作为一名材料工作者的主要任务是什么？（1）发现新的物质，测试其结构和性能；（2）由已知的物质，通过新的制备工艺，改变其显微结构，改善材料的性能；（3）由已知的物质进行复合，制备出具有优良性能的复合材料。
3、简述现代复合材料发展的四个阶段。
第一代：1940-1960 玻璃纤维增强塑料第二代：1960-1980 先进复合材料的发展时期第三代：1980-2000 纤维增强金属基复合材料第四代：2000年至今多功能复合材料（功能梯度复合材料、智能复合材料）4、简述复合材料的命名和分类方法。
增强材料+（/）基体+复合材料按增强材料形态分：连续纤维复合材料，短纤维复合材料，粒状填料复合材料，编织复合材料；按增强纤维种类分类：玻璃纤维复合材料，碳纤维复合材料，有机纤维复合材料，金属纤维复合材料，陶瓷纤维复合材料，混杂复合材料（复合材料的“复合材料”）；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；按材料作用分类：结构复合材料，功能复合材料。
5、简述复合材料的共同性能特点。
(1)、综合发挥各组成材料的优点，一种材料具有多种性能；(2)、复合材料性能的可设计性；(3)、制成任意形状产品，避免多次加工工序。
6、简述聚合物基复合材料的主要性能特点。
复合材料考试重点
填空1强度材料在外力作用下抵抗永久形变或断裂的能力。
2 比强度材料极限强度与密度的比值。
3模量材料在弹性变形阶段，应力与应变成正比例关系，比例系数为模量。
4 比模量模量与密度的比值。
5复合后的产物为固体时才称为复合材料，若复合产物为液体或气体时就不称为复合材料。
6用两种或两种以上纤维增强同一基体制成的复合材料称为混杂复合材料。
7 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8 按材料作用分类结构复合材料功能复合材料9 连续纤维增强金属基复合材料，在复合材料中纤维起着主要承载作用。
10 水泥混凝土制品在压缩强度、热能等方面具有优异的性能，但抗拉伸强度低，破坏前的许用应变小，通过用钢筋增强后，一直作为常用的建筑材料。
11 在连续纤维增强金属基复合材料中基体的主要作用应是以充分发挥增强纤维的性能为主。
12非连续增强金属基复合材料，基体是主要承载物，基体的强度对非连续增强金属基复合材料具有决定性的影响。
13 铁、镍元素在高温时能有效地促使碳纤维石墨化，破坏了碳纤维的结构，使其丧失了原有的强度，做成的复合材料不可能具备高的性能。
14 结构复合材料的基体大致可分为轻金属基体和耐热合金基体两大类。
15 连续纤维增强金属基复合材料一般选用纯铝或含合金元素少得单相铝合金，而颗粒、晶须增强金属基复合材料则选择具有高强度的铝合金。
16用于1000℃以上的高温金属基复合材料的基体材料主要是镍基、铁基耐热合金和金属间化合物，较成熟的是镍基、铁基高温合金。
17 无机胶凝材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等。
18 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是不利的。
19常用的陶瓷基体主要包括玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等。
20 复合材料中的基体有三种主要的作用：把纤维粘在一起；分配纤维间的载荷；保护纤维不受环境影响。
21 降解指聚合物主链的断裂，它导致相对分子质量下降，使材料的物理力学性能变坏。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
X/Y × Y/Z
= X/Z
2、对于含有 2 中组分的复合材料，其典型的结构 0-3 型、1-3 型、2-3 型、2-2 型和 3-3 型分 别指什么结构？ 见 P8 答：0-3 型指增强体或功能体为弥散、孤立的颗粒状材料，基体为网络体状的连续材料。 1-3 型指增强体或功能体为纤维状材料，基体为网络体状的连续材料。 2-3 型指增强体或功能体为片状材料，基体为网络体状的连续材料。 2-2 型指增强体或功能体、基体均为片状的连续材料。 3-3 型指增强体或功能体、基体为网络体状的连续材料。
化学键理论：偶联剂--架桥剂 内容： 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起化学反应。 因此树脂基体与增强体之间形成化学键的结合， 界面的结合力是主价键力的作用。 偶联剂正 是实现这种化学键结合的架桥剂。 优点： 在偶联剂应用于玻璃纤维复合材料中得到了很好的证明， 也被界面研究 的实验多证实。 不足：聚合物不具备活性基团 不具备与树枝反应的集团，但仍能让偶联剂达到良好处理效果 硅烷偶联剂中双键的作用： 当硅烷偶联剂分子结构带有不饱和双键时， 由于不 饱和双键可与聚酯树脂反应，故提高了聚酯玻璃钢的强度（Br2）---41 页 非树脂基复合材料的基体与界面结构 1.非树脂基复合材料的界面类型 P47 2.非树脂基复合材料的界面结合形式 机械结合 溶解与浸润结合 反应界面结合 为能达到化学相容性，使界面处于稳定状态，可采取的办法： 在复合温度下使其热力学平衡 利用退化反应的化学动能与化学势能相平衡 使特殊表面能的影响最小 控制凝聚作用使总表面能最小 氧化结合 混合结合
复合体系的界面结合特性 1.复合材料界面形成过程： （界面是怎样形成的） 1、.基体与增强材料的接触和浸润过程 2．基体与增强材料通过相互作用使界面固定阶段。 2.按照怎样固化分类：有固化剂引发树脂官能团反应固化 以树脂本身官能团进行反应固化 3.胶束（胶粒） ：密度大 4.胶絮：密度小 5.树脂抑制层：在增强体表面形成的有序树脂胶束层 6.界面区的作用：使基体与增强体结合形成材料整体，并在外力场作用下的应力传递 7.以连续纤维为增强体的树脂基复合材料，增强体沿纤维的轴向是连续的，但其界面的微观 结构与非连续纤维为增强体的复合材料仍是一致的 8.树脂基复合材料的界面结合理论 润湿理论：指出：要使树脂对增强体紧密接触，就必须使树脂对增 强体表面很好地 浸润。 前提条件：液态树脂的表面张力必须低于增强体的临界表面张力。 结合方式：属于机械结合与润湿吸附（范德华力） 。 优点：解释了增强体表面粗化、表面积增加有利于提高与基体树脂界面结合力的事实。 不足：不能解释施用偶联剂后使树脂基复合材料界面粘结强度提高的现象。
3、材料的符合效果 组分效果、结构效果、尺度效果、界面效果 P11 会考名词解释 4、P13 建立材料的微观模型往往包含两方面内容：一是材料的几何结构模型；二是材料的 物理模型，即计算场量的理论和方法。 5、复合材料的性质与一般规律 P16
复合材料的界面状态解析 1.界面的特点 P20 2.界面效应的分类 P20 3.界面的研究对象 增强体表面的有关问题 表面处理物质的有关问题 表面处理的最优化技术 粉体材料在基体中的分散 复合技术的优化及其机理 3、反应界面结合：基体与增强材料间发生化学反应，在界面上形成新的化合物、以主价键 力相互结合。这是一种最复杂、最重要的结合方式。 反应结合受扩散控制，扩散包括反应物质在组分物质中的扩散（反应初期）和在反应产物中 的扩散（反应后期） 。要实现良好的反应结合，必须选择最佳的制造工艺参数（温度、压力、 时间、气氛等）来控制界面反应的程度。 界面反应层是非常复杂的组成，有时发生多个反应，产生交换反应结合。界面的反应产物大 多是脆性物质，达到一定厚度时，界面上的残余应力可使其发生破坏，因此，界面结合先随 反应程度提高而增加结合强度，但反应达到一定程度后，界面结合有所减弱。 4、混合结合：上述界面结合方式的混合，实际情况中发生的重要的界面结合形式。 十五、简述影响增强材料与基体粘结性能的因素。 固-液复合过程中，固体表面与液体的浸润性。 不同组分的分子或原子彼此相互接近时的状态，形成化学结合时相互作用的强弱。
第一章 1.复合材料定义 P1 2.发展历史：原始复合材料 现代意义上的复合材料 3.复合材料类型 从工程应用的角度分类 1.结构复合材料 2.功能复合材料
绪论
3.各相的作用:复合材料的结构通常是一个相为连续相， 称为基体； 起到将材料粘结为一个整 体，并赋予材料一定形状、传递外界作用力、保护增强体免受外界环境侵蚀的作用 而另 一相是以独立的形态分布在整个连续相中的分散相， 与连续相相比， 这种分散相的性能优越， 会使材料的强度增加和性能改善作用，故常称为增强体 (也称为增强材料、 增强相等)。 在 基体与增强体之间存在着界面。 （极为重要的微结构） 。界面的作用，相互置换与转线性效应：线性指量与量之间成正比关系。平行效应、平均效应、相补效应、 相 抵效 应。 ① 平均效应：它是复合材料所显示的最典型的一种效应。它可以表示为： Pc=PmVm+PfVf 式中，P 为材料性能，V 为材料体积含量，角标 c、m、f 分别表示复合材料、基 体和增强体 ② 平行效应：显示这一效应的复合材料，其组成复合材料的各组分在复合材料中，均 保留本身的作用，既无制约，也无补偿。 ③ 相补效应：组成复合材料的基体与增强体，在性能上能互补，从而提高了综合性能， 则显示出相补效应 ④ 相抵效应：基体与增强体组成复合材料时，若组分间性能相互制约，限制了整体性 能提高，则复合后显示出相抵效应。 （2）非线性效应：非线性指量与量之间成曲线关系。相乘效应、诱导效应、共振效 应、 系统效应。 相乘效应：两种具有转换效应的材料复合在一起，即可发生相乘效应。即：
1、微裂纹破坏理论 2、界面破坏理论； 3、化学结构破坏理论 复合材料界面优化设计 复合材料界面的优化设计： 1、首先应该注意材料的应用要求 2、弹性模量的设计； 3、界面的残余应力； 4、基体与增强体的相容性； 5、相间的动力学效果； 6、偶联剂的性能。
复合体系的典型界面反应 1.基材间的粘结性直接相关因素：P61 无机---有机 1.玻璃纤维-聚合物体系进行表面处理的目的：P61 2.表面处理结构：表面处理剂一般都带有能与硅羟基起化学反应的活性羟基 3.以硅烷偶联剂为例来说明这种反应的历程：P6 4.碳纤维-聚合物体系--常用极性表面官能团来解释碳纤维的表面特性 5.通过各种途径来改变表面官能团的种类和数量，就有可能使纤维和树脂形成更好的粘结而 提高其复合材料的综合性能。 6.填充材料--炭黑，水合二氧化硅，玻璃纤维。 无机--无机 1.纤维增韧陶瓷 例如： 在氮化硅中加入短纤维或晶须可以大幅度的提高材料的断裂韧性 2.水泥基复合材料 P65 玻璃纤维增强混凝土 目的： 两种类型的侵蚀： 一种化学侵蚀，二是应力侵蚀 3.碳纤维增强混凝土，经处理的碳纤维有富集 Ca2+的作用，这种作用的影响：可能导致纤维 表面的水泥早期水化，表现为碱处理-水泥浆体的屈服应力及表观粘度增大。 无机--金属(不重要) 1.复合材料的界面必须保持良好的结合状态，且在使用的高温条件下保持长时间的化学稳定 性，使之不能因发生化学反应而降低力学性能。 有机--有机(不重要)
4. 复合材料区别于任意复合材料的一个主要特征是多相结构存在着复合效应 5.复合材料的主要特点： 1 不仅保持其原组分的部分优点，而且具有原组分不具备的特性； 2 材料的可设计性 3 材料与结构的一致性。 6.复合材料区别于一般混合材料的重要标志----界面、界面效应对复合材料性能的巨大影响 第二章 复合材料的复合效应
树脂基复合材料界面的破坏机理 1.能量流散概念：在裂纹的扩张的过程中，将随着裂纹的发展逐渐消耗能量，并且由于能量 的流散而减缓裂纹的发展，对于垂直纤维的裂纹峰还将减缓对纤维的冲击 2.树脂在玻璃纤维界面上生成的键分类 如果界面上的化学键是集中的，当裂纹发展时，能量流散少或能量集中于裂纹峰， 可能没有引起集中键的破坏就冲断纤维，造成材料的破坏。 当键集中时，当裂纹扩展时，未冲断纤维仅引起集中键的破坏，此时能量流散主要 在于键能的破坏而造成界面脱粘。此时如果增加能量也可能引起纤维破坏。 如果化学键是分散的，树脂自界面逐渐分离，键逐渐破坏，这样，应力没有集中 与裂纹峰而逐渐消耗能量，引起脱粘破坏。 3.介质引起界面破坏的机理 水引起玻璃纤维增强树脂基复合材料的破坏为例： 玻璃纤维经多层吸附形成了不易除去的水膜。 发生水与玻璃纤维和树脂的化学变化，引起界面脱粘，造成复合材料的破坏。 进入界面的水将使树脂发生溶胀，界面上产生拉伸应力，界面遭受破坏。 4.复合材料界面破坏机理的观点
1.有机纤维---芳纶纤维 2.芳纶纤维的特点：本身表面惰性，也是用来增强高性能树脂
复合材料的界面处理技术 1.目的：为了获得好的界面粘结，通常要对增强材料的表面进行有针对的处理，以改善其表 面性能，获得与基体的良好界面粘结。 增强材料的表面处理 1.玻璃纤维表面处理的目的和意义： 所谓表面处理，就是在增强体表面涂覆上一种称为表面处理剂的物质，这种表面处理剂 包括浸润剂及一系列偶联剂和助剂等物质， 它有利于增强体与基体间形成一个良好的粘结界 沃兰(Vo1an)，结构式为 ： 面，从而达到提高复合材料各种性能的目的。 2.偶联剂的定义： 答：偶联剂是这样的一类化合物，它们的分子两端通常含有性质不同的基团，一端的基团与 增强体表面发生化学作用或物理作用，另一端的基团则能和基体发生化学作用或物理作用， 从而使增强体和基体很好地偶联起来，获得良好的界面粘结，改善了多方面的性能，并有效 地抵抗了水的侵蚀。 3.偶联剂的分类 按化学组成，偶联剂主要可分为有机铬和有机硅两大类， (1)有机酸氯化铬络合物类偶联剂
化学结合的形式（主价键结合：共价键、离子键、金属键等；次价键作用：静电作用、诱导 力、色散力、氢键、分子间的扩散等） 。 表面及界面化学基础 1.表面张力名称解释 P22 2.比表面积名词解释 P23 3.表面张力的影响因素 表面张力与物质结构.性质有关。不同物质性质结构的分子间相互作用力不同，分子 间作用力越大，相应的表面张力越大。 物质的表面张力与他相接触的另一相物质有关。 表面张力随温度不同而不同，一般温度升高，表面张力下降。 恒温恒压下， 任何物质都有自动向自由能减小的方向移动的趋势， 表面能也有自动减 小的趋势。 4.降低表面能的方法 通过自动收缩表面积实现 通过降低比表面能来实现 5.表面吸附按作用力分为：物理吸附、化学吸附 6.按作用力分类（定义，特点）P24 物理吸附 化学吸附 7.粘附功与内聚功;都是分离物质 P24 8.接触角 掌握 Young 公式 P25 Young 公式讨论了液体对固体的润湿条件： 降低液-固表面能和液-气表面能或者增大固-气表面能有助于润湿。 =0（lv=sv-sl） ，完全浸润；0<<90（lv>sv-sl>0） ，部分浸润；>90（sv<sl） ，完全不浸润。 9.接触角和表面张力都是表征物质表面的重要参数 10.滞后效应=前进角-后退接触角 11.产生滞后效应的原因 污染---化学实验洗涤仪器 亚稳态 固体表现的粗糙度 表面的化学不均匀性 12. 液体对于固体表面的润湿规律是：增强体（固体）的表面张力必须大于基体（液体）的表面 张力才能实现，因此，知道固体的表面张力是必要的 。 13.增强体或功能体的表面张力必须大于基体的表面张力才能实现增强体与基体相互间良好 的侵润。 14.界面的相容性与粘结----相容性的判定 相容性是根据在混合时的吉布斯(Gibbs)的自由能变化△G 来确定。