生物质复合材料介绍
生物质聚合物复合材料

生物质聚合物复合材料生物质聚合物复合材料是一种由生物质聚合物与其他材料混合而成的复合材料。
生物质聚合物是由可再生资源如植物纤维、木材、稻壳等制备而成的高分子化合物,具有良好的可塑性和可加工性。
而复合材料则是由不同种类的材料通过加工工艺相互结合而成,具有优异的综合性能。
生物质聚合物复合材料具有许多优点。
首先,生物质聚合物具有良好的可再生性,可以降低对有限资源的依赖,减少环境污染。
其次,生物质聚合物具有较低的密度和良好的机械性能,可以在一定程度上降低材料的重量,提高材料的强度和刚度。
此外,生物质聚合物还具有良好的耐热性和耐腐蚀性,能够适应复杂的工作环境。
生物质聚合物复合材料在各个领域都有广泛的应用。
在建筑领域,生物质聚合物复合材料可以用于制作地板、墙板等建筑材料,具有良好的防水性能和耐久性。
在汽车工业中,生物质聚合物复合材料可以用于制作车身零部件,如车门、车顶等,可以减轻车辆重量,提高燃油效率。
在包装领域,生物质聚合物复合材料可以用于制作环保包装袋、食品包装盒等,具有良好的可降解性,对环境友好。
生物质聚合物复合材料的制备方法多种多样。
通常,可以通过热压、注塑、挤出等工艺将生物质聚合物与其他材料进行混合,并通过加热或化学交联等方法使其相互结合。
同时,可以通过添加填料、增塑剂、增强剂等来改善材料性能。
例如,添加碳纤维可以提高材料的强度和刚度,添加纳米颗粒可以改善材料的导电性能。
生物质聚合物复合材料的研究和应用仍处于起步阶段,面临一些挑战。
首先,生物质聚合物的来源和制备方法还需要进一步优化,以提高材料的性能和降低成本。
其次,生物质聚合物复合材料的性能与组分、结构和制备工艺密切相关,需要深入研究。
此外,生物质聚合物复合材料的可持续性和环境友好性也需要进一步评估和改进。
生物质聚合物复合材料具有广阔的应用前景和巨大的发展潜力。
随着可持续发展理念的深入推进,人们对环境友好材料的需求日益增加,生物质聚合物复合材料将成为未来材料领域的重要研究方向。
生物质复合材料

生物质复合材料生物质复合材料是一种由天然植物纤维(如木材、竹材、麻杆等)和高分子基体(如热固性树脂、热塑性树脂等)组成的材料。
它综合了天然纤维的优良性能和高分子基体的可塑性,具有轻质、高强度、环保等特点,被广泛应用于建筑、航空、汽车等领域。
生物质复合材料的制备一般包括纤维制备、基体制备和复合制备三个过程。
纤维制备可以通过切割、磨碎等方式将天然植物纤维加工成一定长度和宽度的颗粒,也可以通过酸碱处理、漂白等方式提高纤维的纯度和力学性能。
基体制备可以选择合适的高分子树脂,并通过聚合反应、交联反应等方式进行合成。
复合制备则是将纤维和基体按照一定的配比混合搅拌,再通过压制、模塑等方式将其成型。
生物质复合材料具有许多优点。
首先,它具有轻质的特点,比重一般在1.0以下,比传统金属材料轻很多。
这可以减轻结构负荷,减少能源消耗。
其次,生物质复合材料具有较高的强度和刚度,可以满足各种对机械性能要求较高的应用场景。
第三,它具有良好的可塑性和加工性,可以根据需要进行模压、注塑等成型工艺,制备各种形状的复合件。
第四,生物质复合材料来源广泛,资源丰富,具有很强的环保性,可以有效减少对传统化石能源的依赖,减少二氧化碳排放。
在建筑领域中,生物质复合材料可以用于制作墙板、地板、门窗等室内装饰材料。
它具有良好的隔热性能和耐候性能,具有一定的防火性能,可以提高室内空间的舒适度和安全性。
在航空领域中,生物质复合材料可以用于制作飞机和直升机等飞行器的结构件。
它的轻质高强特点可以减轻飞行器自重,提高飞行速度和载重能力。
在汽车领域中,生物质复合材料可以用于制作车身、座椅等零部件。
它的高强度可以提高汽车的安全性能,同时具有良好的吸音性能,提高驾乘舒适度。
综上所述,生物质复合材料是一种具有广泛应用前景的新型材料。
它的轻质、高强、环保等特点使其在建筑、航空、汽车等领域具有很大的潜力。
随着技术的不断进步和生产工艺的不断改进,相信生物质复合材料将会有更广阔的市场前景。
生物质炭基复合材料电化学性能评价

生物质炭基复合材料电化学性能评价一、生物质炭基复合材料概述生物质炭基复合材料是一种新型的多功能材料,它以生物质为原料,经过炭化和复合化工艺制备而成。
这种材料不仅具有生物质的可再生性和环境友好性,还具备炭材料的高比表面积、良好的导电性和优异的化学稳定性等特点。
生物质炭基复合材料在电化学领域展现出巨大的应用潜力,尤其是在超级电容器、锂离子电池、燃料电池等能量存储与转换装置中。
1.1 生物质炭基复合材料的制备生物质炭基复合材料的制备过程通常包括生物质的预处理、炭化、活化以及与其它材料的复合。
预处理步骤主要是去除生物质中的杂质和水分,以提高炭化效率。
炭化过程则是在无氧或低氧条件下将生物质加热至一定温度,使其分解形成炭。
活化过程通过物理或化学方法进一步增加炭材料的比表面积和孔隙结构。
最后,通过化学或物理方法将炭材料与其它功能性材料复合,形成具有特定电化学性能的复合材料。
1.2 生物质炭基复合材料的结构特性生物质炭基复合材料的结构特性对其电化学性能有着重要影响。
炭材料的微观结构包括石墨化程度、孔隙结构、表面官能团等。
石墨化程度越高,炭材料的导电性越好。
孔隙结构的多样性和可控性可以提高材料的比表面积,增加活性位点,从而提高电化学性能。
表面官能团的存在可以增强材料与电解液之间的相互作用,改善电荷转移速率。
二、生物质炭基复合材料的电化学性能评价电化学性能评价是研究生物质炭基复合材料在能量存储与转换装置中应用的关键。
评价指标主要包括比电容、能量密度、功率密度、循环稳定性等。
2.1 比电容的测定比电容是衡量超级电容器性能的重要指标,它反映了材料单位质量或单位面积上存储电荷的能力。
通常通过循环伏安法(CV)和恒流充放电法(GCD)来测定。
循环伏安法通过测量在不同扫描速率下的电流响应,可以计算出材料的比电容。
恒流充放电法则通过测量在恒定电流下的电压变化,来计算比电容。
2.2 能量密度与功率密度的评估能量密度和功率密度是评估能量存储装置性能的两个重要参数。
生物质功能材料

生物质功能材料
生物质材料是指来源于自然界的可再生资源,如植物、动物或微生物等。
这些材料具有独特的结构和性能,在许多领域有着广泛的应用前景。
1. 纤维素材料
纤维素是植物细胞壁的主要成分,是最丰富的可再生天然聚合物。
纤维素具有良好的力学性能、生物降解性和亲和性。
它可用于制造纤维、膜、复合材料等,在包装、纺织、医疗等领域有着重要应用。
2. 木质材料
木质材料是由木质纤维和木质素等组成的天然复合材料。
它具有良好的力学性能、热稳定性和电绝缘性。
木质材料可用于建筑、家具、地板等,也可以制成纳米纤维材料,在环保和能源领域有着广阔的应用前景。
3. 蛋白质材料
蛋白质是生物体内最丰富的大分子化合物之一,具有优良的生物相容性和生物降解性。
蛋白质材料可用于制造生物医用材料,如药物载体、组织工程支架等,在生物医学领域有着重要作用。
4. 多糖材料
多糖是由单糖通过糖苷键连接而成的大分子化合物,广泛存在于植物、动物和微生物中。
多糖材料具有良好的生物相容性、亲水性和离子
交换能力,可用于制造水凝胶、膜材料、药物载体等。
5. 生物质复合材料
通过将不同的生物质材料复合,可以赋予材料新的性能和功能。
例如,纤维素/蛋白质复合材料、纤维素/木质素复合材料等,在力学性能、热稳定性和生物降解性方面表现出优异的综合性能。
生物质功能材料的研究和应用正在蓬勃发展,它们不仅具有良好的环境友好性,而且性能优异、应用前景广阔。
随着科技的进步,生物质功能材料必将在更多领域发挥重要作用。
复合材料的生物基材料研发

复合材料的生物基材料研发在当今科技飞速发展的时代,复合材料的研发成为了材料科学领域的热门话题。
其中,生物基材料作为一种可持续、环保且具有巨大潜力的新型复合材料,正逐渐引起广泛的关注和深入的研究。
生物基材料,顾名思义,是来源于生物质的材料。
生物质包括植物、动物以及微生物等有机体。
这些有机体通过一系列的化学或物理处理过程,可以转化为具有特定性能和用途的材料。
与传统的基于石油等化石资源的材料相比,生物基材料具有许多显著的优势。
首先,生物基材料的来源丰富且可再生。
地球上的生物质资源几乎是取之不尽、用之不竭的。
植物通过光合作用不断生长,为我们提供了源源不断的原材料。
这与日益枯竭的化石资源形成了鲜明的对比。
依赖生物基材料有助于减少对有限的化石资源的依赖,从而保障未来材料供应的稳定性。
其次,生物基材料在生产过程中往往具有更低的碳排放。
传统材料的生产通常伴随着大量的能源消耗和温室气体排放,而生物基材料的生产过程相对较为环保。
例如,植物在生长过程中吸收二氧化碳,当它们被转化为材料时,整体的碳足迹相对较小。
这对于应对全球气候变化具有重要意义。
再者,生物基材料通常具有良好的生物相容性。
这使得它们在生物医学领域有着广泛的应用前景,如制造人工器官、组织工程支架等。
由于其与生物体的相容性较好,能够降低排斥反应的风险,提高治疗效果。
然而,生物基材料的研发并非一帆风顺,仍然面临着诸多挑战。
在性能方面,目前的生物基材料在某些性能指标上可能还无法与传统材料相媲美。
例如,强度、耐热性、耐腐蚀性等方面可能存在不足。
这就需要科研人员通过不断改进工艺和配方,来提高生物基材料的性能,以满足各种应用场景的需求。
成本也是制约生物基材料广泛应用的一个重要因素。
现阶段,生物基材料的生产工艺相对复杂,导致成本较高。
要实现大规模的应用,必须降低生产成本,提高生产效率。
这需要在技术创新、产业化规模等方面下功夫。
此外,生物基材料的质量稳定性和一致性也是需要解决的问题。
生物质复合材料学

生物质复合材料学是研究利用生物质作为基础材料,并与其他添加剂或增强材料相结合,形成具有特定性能和应用价值的复合材料的学科领域。
它结合了生物质资源的丰富性和可再生性,以及复合材料的轻量化、高强度和多功能性等优势。
生物质复合材料学涉及以下几个方面的研究内容:
生物质资源开发与利用:研究利用植物纤维、木质素、淀粉等可再生的生物质资源作为基础材料,通过物理、化学或生物方法进行提取、改性和加工,开发出具有特定性能的生物质基材料。
复合材料制备技术:研究开发生物质基材料与其他添加剂或增强材料的复合技术,包括混合、复合、浸渍等工艺,以实现材料的改性、增强和功能化。
复合材料性能与表征:研究生物质复合材料的物理、力学、热学、阻燃性能等,通过实验测试和表征手段评估材料的性能和特点。
复合材料应用领域:探索生物质复合材料在各个领域的应用潜力,包括建筑、汽车、航空航天、包装、电子等领域,寻求替代传统材料、提高材料性能和降低环境影响的解决方案。
生物质复合材料学的研究目标是开发可持续的、环境友好的材料,促进资源的有效利用和循环利用。
它在可持续发展和环境保护方面具有重要意义,并在新材料研发和应用中发挥着越来越重要的作用。
生物质复合材料

生物质复合材料生物质复合材料是一种由天然生物质和合成树脂或其他增强材料混合而成的复合材料。
它具有轻质、高强度、耐腐蚀、可再生等特点,被广泛应用于汽车制造、建筑材料、家具制造等领域。
生物质复合材料的制备过程中,生物质作为增强材料,可以是木材、竹材、秸秆等,而合成树脂可以是环氧树脂、聚酯树脂等。
生物质复合材料的制备工艺包括原料处理、预处理、成型和后处理等环节。
生物质复合材料的优点之一是可再生性。
生物质作为主要原料,可以通过再生资源得到,有利于环境保护和可持续发展。
同时,生物质复合材料具有较低的成本,可以有效降低制造成本,提高产品的竞争力。
在汽车制造领域,生物质复合材料的应用可以减轻车身重量,提高燃油效率,降低尾气排放,符合现代社会对环保和节能的要求。
生物质复合材料在建筑材料领域也有着广泛的应用。
它可以替代传统的木材、钢材等材料,用于地板、墙板、天花板等部件的制造。
生物质复合材料具有较好的耐候性和防腐性能,可以有效延长建筑材料的使用寿命,降低维护成本。
同时,生物质复合材料的表面可以进行仿木纹、仿石纹等处理,美观大方,符合现代建筑的设计需求。
在家具制造领域,生物质复合材料也得到了广泛应用。
它可以制作成各种家具,如桌子、椅子、柜子等。
生物质复合材料不仅具有较好的强度和稳定性,还可以根据需要进行表面装饰,增加家具的美观性。
与传统的木质家具相比,生物质复合材料的生产工艺更加灵活,可以实现个性化定制,满足消费者多样化的需求。
总的来说,生物质复合材料作为一种新型、环保的材料,在各个领域都有着广阔的应用前景。
随着科技的不断进步和人们对环保的重视,相信生物质复合材料将会在未来得到更广泛的推广和应用。
通过不断的技术创新和工艺改进,生物质复合材料将会成为推动工业发展的重要力量,为人类创造更加美好的生活环境。
新型绿色建材生物质复合材料知识

新型绿色建材生物质复合材料知识新型绿色建材生物质复合材料知识生物质材料具有可降解特性生物质材料是指主要含有纤维素、半纤维素和木素的可再生植物材料及其相关废料,可以在大自然中自然降解成无害有机物质被土壤吸收利用的材料。
可降解生物复合材料生产以及成为废品后的剩余物也不会造成二次污染。
此种生物质材料与使用合成树脂生产的木质复合材料相比,属于完全环保的复合材料,符合现代装饰材料的发展方向。
其利用后的废物在回收后可无害化处理,在一定的温度和湿度条件下可降解。
随着人们对生态环境保护与资源可持续利用的日益重视,可降解生物质复合材料研究将不断深入。
我国生物质材料的原材料资源丰富,为发展生物质材料提供了可靠的保障。
而可降解生物质复合材料也属于生物基的新材料,符合我国中长期环保政策和未来复合材料发展趋势。
现在一些一线大都市在建筑装饰领域开始试验绿色环保材料的综合利用方案,现代建筑及公共设施领域的室内装饰材料是应用的主要方向。
因为这些复合材料可完全降解的特性,可以用于各种对环境保护要求较高的城市发展需要。
生物质复合材料绿色环保生物质复合材料在建筑装饰行业应用范围大,无论是室内还是室外生物质复合材料都可应用。
典型的生物质材料主要是以木屑、竹子、麦秸、花生壳、棉杆等初级生物质材料为主原料,经特殊工艺处理后加工成型的一种可逆性循环利用、形态结构多样的基础性材料。
这些材料不仅不破坏环境,还能保护我们的森林资源,而且绿色无公害,没有毒害气体释放。
这些复合材料力学性能完全符合建筑装饰材料的要求,使用范围正不断扩大,不仅可以做建筑模板材料,也可以作为建筑装饰结构用材等。
在室内装饰中,可以作为吊顶材料、墙面材料和地板材料等。
几个主要特征可以概括为:1.利用效率高,其原材料实现了资源的综合利用和有效利用;2.适用范围广,可根据使用要求生产出不同性能和形状的制品;3.节能环保,木/塑基材、常用助剂以及产成品均安全环保;4.经济效益好,实现了低价值材料向高附加值产品的转移;5.可再生,其报废产品和回收废料均可100%再利用。
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生物质复合材料介绍篇一:生物质复合材料综述摘要:生物质炭复合材料是一种原材料价格低廉,制造成本合理,性能独特,具有广阔的开发应用前景的新型炭复合材料。
本文综述了生物质资源状况、竹炭的特性及研究现状,着重对多孔固体和生物质炭复合材料的结构与性能的研究进展进行了分析,并对生物质炭复合材料目前存在的问题进行了分析,对多孔固体材料和生物质炭复合材料的发展方向进行了展望。
关键词:生物质,复合材料,研究进展我国有比较丰富的生物质资源,据联合国粮农组织资料,我国每年有亿吨麦秸,居世界第一位。
具体到林业可利用生物质方面,我国目前拥有用材林7 万公顷,薪炭林2139万公顷,竹林万公顷。
每年约有亿吨森林采伐剩余物和木材加工产生的废弃物,每年约有1亿吨疏伐树木整枝生物质。
这些林业生物质资源为我国林产工业发展生物质产业提供了丰富的原料,展现了林化行业发展生物质产业的良好前景。
同时,在我国石油资源短缺、能源严重依赖进口、“白色污染”严重的背景下,作为可循环利用天然资源的生物质及其废弃物的资源化利用,具有良好的经济、社会和生态效益,已逐渐成为21世纪主要的新材料和新能源之一。
推动物质材料的应用,乃至催生一个新的生物质材料产业已成为我国新材料发展的一个重大方向。
1生物质资源概述生物质是指任何可再生的或可循环的有机物质,包括专用的能源作物与能源林木,粮食作物和饲料作物残留物,树木和木材废弃物及残留物,各种水生植物、草、残留物、纤维和动物废弃物、城市垃圾和其它废弃材料。
2003年11月在日本召开的第一届生物基聚合物国际会议上提出了可持续发展的生物基聚合物全新概念,对生物基聚合物定义为:生物基聚合物是由可再生资源(如淀粉、秸秆等)、二氧化碳等为原料生产的聚合物。
生物质资源在中国主要包括农业废弃物和能源生物资源(能源/化工专用动植物和藻类)。
目前,能源生物资源主要是指能源农业、能源林业种质资源,包括现有种质资源的挖掘、保护和开发及专用品种的培育。
同时也包括利用高效能源植物进行的规模化、商品化的生物质原料生产。
从国外研究情况来看,生物质能源为主的生物质资源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。
有许多国家都制定了相应的开发研究计划,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等发展计划。
其它诸如丹麦、荷兰、德国、法国、加拿大、芬兰等国,多年来一直在进行各自的研究与开发,并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系,拥有各自的技术优势。
在国内,国家中长期科技发展规划(2005~2020)中,“农林生物质工程”被列为重大专项之列,并作为国家能源战略的重要组成部分。
通过走农业工业化之路,解决农民的增收和“三农”问题。
生物质产业可望在未来15~20年内为解决21世纪中国面临的能源短缺、环境污染、食品安全等重大社会经济问题,乃至全面建设“小康”社会作出重大贡献。
同时,在由中国工程院主办的2005年中国生物质工程论坛上,活跃在生物质工程技术前沿领域的专家指出,我国发展生物质产业的时机已经成熟,要不失时机地利用我国在资源、技术、人才等方面的优势发展这一朝阳产业。
田野里不仅生产粮食,还能提供优质原料生产清洁能源和化工产品,显著改善生态环境。
但是,现实与远景还有很大差距。
生物质产业为我国提供了一次历史机遇,生物质产业使农林废弃物和污染物无害化、资源化,这是继传统农业由初级农产品生产向农产品加工领域拓展之后,为农业和农民增收开辟的第三战场。
2复合材料概述复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料,它可以发挥各组元材料的优点,克服单一组元的缺陷。
复合材料按用途可分为结构复合材料和功能复合材料,根据基体种类可分为金属基复合材料、陶瓷基复合材料、聚合物基复合材料和炭基复合材料等,按增强相可分为颗粒增强、晶须增强或纤维增强复合材料。
复合材料已广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、体育器材、医疗器械等领域,近几年更是得到了突飞猛进的发展。
复合材料使用的历史可以追溯到古代。
从古至今沿用的稻草或麦秸增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。
20世纪40年代,因航空工业的需要,发展了玻璃纤维增强塑料,从此出现了复合材料这一名称。
50年代以后,陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。
70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。
这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合,构成各具特色的复合材料。
现代高科技的发展离不开复合材料,复合材料对现代科学技术的发展,有着十分重要的作用。
复合材料的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模,已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。
进入21世纪以来,全球复合材料市场快速增长,亚洲尤其中国市场增长较快。
2003~2008年间中国年均增速为15%,印度为%,而欧洲和北美年均增幅仅为4%。
2007年中国行业中,复合材料玻璃纤维产量160万吨,其中万吨用于玻璃钢工业;不饱和聚酯树脂产量135万吨,其中万吨用于玻璃钢领域、占51%;乙烯基树脂产量12640吨,胶衣树脂产量15870吨。
2008年我国复合材料整个行业全年经济运行平稳,产量增长达12%左右。
行业规模以上企业全年实现工业增加值亿元,工业总产值258亿元,新产品产值亿元,销售产值253亿元。
现阶段,我国玻璃钢、复合材料行业面临一个新的大发展时期,如城市化进程中大规模的市政建设、新能源的利用和大规模开发、环境保护政策的出台、汽车工业的发展、大规模的铁路建设、大飞机项目等。
在巨大的市场需求牵引下,复合材料产业的发展将有很广阔的发展空间。
从2010年年初起,国家发改委、科技部、财政部、工信部四部委联合制定下发了《关于加快培育战略性新兴产业的决定》代拟稿,经过半年的意见征求,主要领域从7个扩为9个,其中“新材料”中分列了特种功能和高性能复合材料两项。
在“十大产业振兴规划”之后,“战略性新兴产业”已经被认为是振兴经济的又一重大举措,此后的政府大规模投资也被市场普遍期待,所以这也被认为是继国家“4万亿”投资计划之后又一个大型产业投资计划。
3复合材料领域的国际前沿热点及进展金属基复合材料金属基复合材料是包括颗粒、晶须、纤维增强金属基体的复合材料。
金属基复合材料兼具金属与非金属的综合性能,材料的强韧性、耐磨性、耐热性、导电导热性及耐候性能适应广泛的工程要求,且比强度、比模量及耐热性超过基体金属,对航空航天等尖端领域的发展具有重要作用。
在该类材料中,所用基体金属包括轻合金、高温合金与金属间化合物,以及钢、铜、锌、铅等;增强纤维包括炭、碳化硅、硼、氧化铝、不锈钢及钨等纤维;增强颗粒包括碳化硅、氧化铝、氧化锆、硼化钛、碳化钛、碳化硼等;增强晶须包括碳化硅、氧化硅、硼酸铝、钛酸钾等。
以上各种基体和增强体可组成大量金属基复合材料,但目前多数处于研发阶段,只有少数得到应用。
如硼、石墨纤维增强铝用于卫星、航天飞机结构、空间望远镜部件,碳化硅纤维与颗粒增强钛合金用于大推比飞机压气机部件,颗粒增强铝基复合材料广泛用于航空、航天及汽车、电子领域。
在金属基复合材料中颗粒增强铝基复合材料最具发展潜力。
该材料具有比强度和比模量高,耐磨性、阻尼性及导热性好,热膨胀系数小等优异性能。
其主要应用领域一是航空、航天和军事领域,二是汽车、电子信息和高速机械等民用领域。
发展目标是代替铝合金、钛合金、钢等用于制造高性能的构件,减重并提高性能和仪器精度。
电子器件用金属基复合材料使用性能要求高、用量大,将成为金属基复合材料最主要的发展方向之一。
汽车、高速列车和高速机械用金属基复合材料是当前及今后另一个重要研究方向。
铝基复合材料具有重量轻、导热性好和耐磨的特点,是一种新型的刹车盘、活塞、连杆材料,成为汽车及高速列车轻量化的关键新材料。
3. 2 陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料(CMC)的增韧材料主要有碳纤维、碳化硅纤维、玻璃纤维、氧化物纤维,以及碳化物和氧化物颗粒等,基体材料主要有氧化物陶瓷、碳化物陶瓷和氮化物陶瓷等。
CMC种类繁多,由于其“耐高温和低密度”特性优于金属和金属间化合物,因而美国、英国、法国、日本等发达国家一直把 CMC列为新一代航空发动机材料的发展重点,而连续纤维增韧的CMC是重中之重。
Cf/SiC、SiCf/SiC和SiCf/Al2O3等连续纤维增韧的 CMC 具有耐高温、密度低、耐腐蚀、类似金属的断裂行为、对裂纹不敏感和没有灾难性损毁的特点。
目前,Cf/SiC、SiCf/SiC和SiCf/Al2O3等连续纤维增韧的CMC已在推重比 9~10一级的多种型号军用发动机和民用发动机中等载荷静止件上试验成功,主要试验应用的部位有燃烧室、燃烧室浮壁、涡轮外环、火焰稳定器和尾喷管调节片等。
实践表明,航空发动机采用 CMC 构件大大节约了冷却气量,提高了工作温度,降低了结构重量并提高了使用寿命。
美国、英国和法国在推重比5~20 发动机的研制中,CMC更成为不可缺少的材料,应用部位显著增加,目前已进行了大批试验和应用。
在 CMC 中碳化硅陶瓷基复合材料还是一种新型制动材料。
聚合物基复合材料聚合物基复材料是以热固性或热塑性树脂为基体材料和另外不同组成、不同性质的短切的或连续纤维及其织物复合而成的多相材料。
常用的增强纤维材料有玻璃纤维、碳纤维、高密度聚乙烯纤维等。
聚合物基复合材料密度低、比强度高,耐腐蚀、减振性能好,模量高和热膨胀系数低,是一种高性能工程复合材料,广泛应用于汽车、航空航天和军事等领域。
聚合物基复合材料应用于汽车,可显著减轻汽车自重,降低油耗,提高汽车安全舒适性,降低汽车的制造与使用综合成本。
另外聚合物基复合材料在交通、建筑、环保体育用品等方面的应用也日趋广泛,已占复合材材料天地47料用量的90%以上。
在民用领域,某些功能性聚合物基复合材料具有防静电、抗菌除臭的效果,市场上出现的抗菌冰箱,无菌塑料餐具等便是这种技术的应用。
自20世纪90年代以来,纳米技术和纳料材料得到飞速发展,科学家将具有纳米尺寸的金属或金属氧化物材料采用填充、共混、增强等技术分布于聚合物基体中,利用纳米材料独特的小尺寸效应、界面效应及量子效应引起的一系列特异的声、光、热、电等性能,开发出具有特殊功能的聚合物基纳米复合材料,能吸收和衰减电磁波、减少反射和散射,用于隐形飞机、隐形军舰等其他需要电磁波屏蔽场所的涂敷。
炭/炭复合材料炭/炭复合材料是以碳纤维增强炭基体的复合材料,其使用温度高达 2000℃以上,密度低于 /cm3,比强度是高温合金的5倍,是一种优秀的轻质高温结构材料。
从 20 世纪60年代美国 NASA的Apollo登月计划实施以来,C/C 复合材料已成为航空航天领域不可替代的热结构材料。