复合材料的性能和应用

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复合材料的力学性能与应用

复合材料的力学性能与应用

复合材料的力学性能与应用复合材料是由两种或以上不同种类的材料组成的材料,它具有优异的力学性能和应用前景。

由于其具有轻重比低、高强高刚性等特点,复合材料广泛用于工程结构、航空航天、运动装备、汽车制造等领域。

本文将从复合材料的基本概念入手,探讨其力学性能和应用。

一、复合材料的基本概念复合材料是由两种或以上不同种类的材料在力学基底上结合形成新材料,其强度和韧性优于单一材料。

因此,复合材料可以做到轻量化、高强化设计,体积比常规材料更小,但在负载作用下性能却更加优异。

复合材料的组成材料主要包括纤维材料和基体材料。

纤维材料可以是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等,而基体材料可以是树脂、金属或陶瓷。

通常,长纤维材料在成型时各向异性的耐力和刚度非常好,而短纤维材料则能增加韧性和强度。

因此,选择不同的组合形式可以得到不同的力学性能和应用效果。

二、复合材料的力学性能从复合材料的力学性能入手,我们可以看到复合材料的优势和多样性。

1.强度在复合材料中,纤维材料的强度是起主导作用的,强度的大小与纤维的质量、方向有关。

通常,碳纤维等高性能纤维材料的强度比金属材料高出3~7倍,强度比玻璃材料高出10倍以上。

2.韧性与传统金属材料相比,复合材料具有更好的韧性。

在纤维材料的吸能过程中,纤维内部会发生韧性破裂,使其能够更多地吸收冲击能量。

同时,采用复合材料结构能够在一定程度上改善传统结构的弯曲、扭转和振动等方面的性能。

3.阻尼性复合材料具有低阻尼性,这意味着其结构的应变能迅速转换成机械能。

这种性能适用于需要快速响应的设备和结构。

4.耐腐蚀性许多复合材料都有很好的耐腐蚀性,这是由于它们的基体材料通常是树脂等材料。

因而,该种材料适用于需要良好耐腐蚀能力的结构件和设备。

5.温度稳定性有些复合材料可以在极具挑战性的高温条件下使用。

例如,一些碳纤维材料的熔点超过了2000°C,这使得它们可以在火箭发动机推力器等极端高温环境下使用。

三、复合材料的应用1.航空航天领域由于复合材料的轻量化和高强化的特点,它们在航空航天领域得到广泛应用。

复合材料的特点及应用

复合材料的特点及应用

复合材料的特点及应用复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的新材料,具有优良的综合性能,被广泛应用于航空航天、汽车、建筑、体育器材、电子等领域。

复合材料的特点和应用领域有着极其丰富的内容,以下将详细介绍。

一、复合材料的特点1. 高强度和高刚度:复合材料是由不同材料组合而成,可以充分发挥各材料的优点,因此具有很高的强度和刚度。

相较于传统材料,复合材料的强度可以达到甚至超过金属材料,而密度却较低。

2. 轻量化:由于复合材料的密度较低,本身重量很轻,可以有效降低整体产品的重量,对于航空航天、汽车等领域来说,可以减少燃料消耗、提高载重能力。

3. 耐腐蚀性能:复合材料对化学腐蚀和电化学腐蚀具有很好的抵抗能力,能够在恶劣环境下长时间使用,比如在海水中的应用。

4. 自由设计性:复合材料可以通过改变组合材料的种类、布局和结构,实现对材料性能的调控,从而满足不同工程应用的要求。

5. 热性能和隔热性能:复合材料具有较好的耐高温性能和隔热性能,能够在高温环境下保持稳定性能。

6. 高成型性:复合材料可以通过模压、注塑等成型工艺制成各种复杂形状的产品,成型性能很好,可以满足复杂结构产品的需求。

二、复合材料的应用1. 航空航天领域:复合材料在航空航天领域得到了广泛的应用,如飞机机身、翼面、动力部件等。

由于其轻量化和高强度的特点,可以有效降低飞机的自重,提高机身结构的强度和刚度,使飞机更节能、更安全。

2. 汽车工业:随着对汽车轻量化和节能化要求的提高,复合材料在汽车制造领域得到了越来越多的应用。

碳纤维复合材料在汽车制造中尤为突出,可以用于汽车车身、悬挂系统、发动机零部件等,能够提高汽车的整体性能和安全性。

3. 建筑领域:复合材料在建筑领域的应用包括建筑结构、装饰材料等,如玻璃钢、碳纤维等材料广泛用于桥梁、楼梯、管道等建筑结构部件中,其轻量化、耐腐蚀和耐久性能得到了充分发挥。

4. 体育器材:复合材料在体育器材领域应用广泛,如高尔夫球杆、网球拍、滑雪板等,这些产品因为采用了复合材料,具有轻量化、高强度和高刚度等优点,在提高运动员表现的也增加了器材的耐用性。

复合材料的力学性能与应用研究

复合材料的力学性能与应用研究

复合材料的力学性能与应用研究在当今科技飞速发展的时代,材料科学的进步为各个领域带来了前所未有的机遇和挑战。

复合材料作为一种性能卓越的新型材料,凭借其独特的力学性能和广泛的应用前景,成为了材料领域的研究热点。

复合材料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组合而成的一种多相材料。

它结合了各组成材料的优点,克服了单一材料的局限性,从而展现出优异的力学性能。

从力学性能的角度来看,复合材料具有高强度、高刚度、良好的抗疲劳性能和耐腐蚀性等特点。

高强度是复合材料的显著优势之一。

通过合理的设计和制备工艺,复合材料可以在承受较大载荷时保持良好的结构完整性。

例如,碳纤维增强复合材料在航空航天领域的应用,大大减轻了飞行器的重量,同时提高了结构的强度和可靠性。

高刚度也是复合材料的重要特性。

这使得它们在需要保持形状稳定性和尺寸精度的场合发挥着关键作用。

比如在精密仪器制造和高端机械装备中,复合材料的使用能够有效减少变形和振动,提高设备的工作精度和稳定性。

良好的抗疲劳性能使复合材料在长期循环载荷作用下依然能够保持较好的性能。

这在交通运输领域,如汽车和轨道交通中,具有重要意义,能够延长零部件的使用寿命,降低维护成本。

耐腐蚀性则让复合材料在恶劣环境中表现出色,如化工、海洋等领域,减少了因腐蚀而导致的材料失效和安全隐患。

复合材料的这些出色的力学性能为其在众多领域的广泛应用奠定了基础。

在航空航天领域,复合材料的应用已经十分普遍。

飞机的机身、机翼等结构部件大量采用复合材料,不仅减轻了飞机的重量,提高了燃油效率,还增强了飞机的飞行性能和安全性。

卫星和火箭等航天器中,复合材料也发挥着重要作用,用于制造各种结构件和功能性部件。

汽车工业是复合材料的另一个重要应用领域。

复合材料在汽车制造中的应用可以减轻车身重量,提高燃油经济性,同时增强碰撞安全性。

例如,一些高端汽车品牌采用碳纤维复合材料制造车身面板和零部件,以实现轻量化和高性能的目标。

金属复合材料的优势和应用前景

金属复合材料的优势和应用前景

金属复合材料的优势和应用前景金属复合材料(metal matrix composites,MMC)是一种由金属基体和增强相组成的复合材料。

与传统的金属材料相比,金属复合材料具有许多优势,如高强度、高刚度、良好的耐磨性和热稳定性等。

这些优势使得金属复合材料在诸多领域具有广泛的应用前景。

一、金属复合材料的优势1. 高强度和高刚度:金属复合材料采用增强相(如纤维、颗粒等)与金属基体的复合结构,能够显著提高材料的强度和刚度。

这使得金属复合材料在需要承受大应力和重载情况下具有优越的性能。

2. 良好的耐磨性:金属复合材料中的增强相能够有效地抵抗磨损和磨削,这使得金属复合材料在摩擦、磨损和磨削严重的环境下具有较长的使用寿命。

3. 耐高温性能:金属复合材料中的增强相通常具有良好的耐高温性能,可以在高温环境下保持较好的力学性能和稳定性。

这使得金属复合材料在航空航天、汽车发动机等高温应用领域有着广泛的应用前景。

4. 良好的导热性和导电性:金属基体具有良好的导热性和导电性,而增强相通常也具有较高的导热性和导电性。

这使得金属复合材料能够在需要良好导热性和导电性的领域中发挥重要作用,如电子器件散热和电磁屏蔽。

二、金属复合材料的应用前景1. 航空航天领域:金属复合材料由于其高强度、高刚度和耐高温的特点,在航空航天领域具有广泛的应用前景。

例如,金属复合材料可以用于制造飞机结构件、发动机零部件和航天器热防护材料等。

2. 汽车工业:随着汽车行业对轻量化和节能环保要求的提升,金属复合材料作为一种重要的替代材料,其在汽车工业中的应用也越来越广泛。

金属复合材料可以应用于汽车发动机、底盘和车身结构等部件,以减轻整车重量、提高燃油效率和降低尾气排放。

3. 电子行业:金属复合材料具有良好的导热性和导电性,因此在电子行业中具有广泛的应用前景。

金属复合材料可以用于制造散热片、电磁屏蔽材料、半导体基底等,以提高电子器件的性能和稳定性。

4. 能源领域:金属复合材料的高强度、良好的耐高温性能和导热性,使其在能源领域具有潜在的应用前景。

聚合物复合材料的性能研究与应用

聚合物复合材料的性能研究与应用

聚合物复合材料的性能研究与应用一、引言聚合物复合材料作为一种新型的材料,以其轻质、高强、高韧性和抗腐蚀等优越性能,得到了广泛的关注和应用。

在工程领域中,聚合物复合材料已经成为了许多重要工业设备和结构的主要材料,其性能研究和应用也引起了学术界和工业界的极大兴趣。

本文重点研究了聚合物复合材料的性能及其应用的研究进展,通过分析现有文献资料和案例实例,深入探讨了该材料的适用领域及未来的发展方向。

二、性能研究1.力学性能聚合物复合材料的力学性能是其成为优异材料的重要原因,因此力学性能是复合材料评估的最主要指标。

力学性能包括强度和刚度等方面的指标。

目前,许多学者通过微观-宏观理论、分子模拟等方法,研究了聚合物复合材料的力学性能。

研究表明,聚合物复合材料的强度和刚度与复合材料制备技术、纤维增强材料、基体树脂等因素有关。

2.导热性能在一些高技术领域的应用,如热管理和电力电子领域,往往需要对材料的导热性能进行极高的要求。

聚合物复合材料作为一种优异的导热材料,其导热性能对其实际应用具有重要的影响。

研究发现,导热性能的提升可以通过调控填充物的形态和分布、增强相的热传导性能、设计具有层次结构的复合材料等方法来实现。

3.耐久性能聚合物复合材料在实际应用过程中的耐久性能也是一个非常重要的指标。

在复合材料的制备和应用过程中,一些因素,如紫外线、湿度等的影响,可能会导致材料的劣化,影响其使用寿命和应用效果。

因此,研究聚合物复合材料的耐久性能,设计出更好的防护策略和工艺技术,是十分必要的。

三、应用研究1.航空航天领域航空航天领域是聚合物复合材料的主要应用领域之一。

目前,大量的复合材料已经被应用于飞机、卫星、导弹等飞行器的结构以及发动机、螺旋桨等部件中,以提高整体性能、减轻重量和提高耐用性。

2.汽车工业领域近年来,汽车行业面临着不断加强的环保和燃效要求,聚合物复合材料得到了广泛的应用。

聚合物复合材料不仅可以用于车身外壳、内饰和细节部件的制造,还可以用于制作发动机、传动系统和车轮等部件。

建筑中的复合材料应用

建筑中的复合材料应用

建筑中的复合材料应用一、引言随着科学技术的不断发展,新材料的出现在建筑领域产生了重大影响。

复合材料作为一种具有优异性能的新型材料,被广泛应用于建筑中。

本文将介绍建筑中复合材料的应用及其优势。

二、复合材料的定义与特点复合材料是由两种或两种以上不同材料的组合形成的新材料。

与传统材料相比,复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损等优点。

这使得复合材料成为建筑领域中不可或缺的材料之一。

三、建筑中的复合材料应用1. 玻璃纤维增强塑料(GFRP)玻璃纤维增强塑料是一种常用的复合材料,它由玻璃纤维和树脂组成。

在建筑中,GFRP常用于加固混凝土结构,如梁、柱和板等。

与传统的钢筋混凝土相比,GFRP具有重量轻、耐腐蚀和易于加工等优势。

2. 碳纤维增强聚合物(CFRP)碳纤维增强聚合物是一种高强度、高模量的复合材料。

它由碳纤维和树脂组成,广泛应用于建筑中的结构加固和修复。

CFRP可以有效地提高结构的强度和刚度,同时重量轻,对原有结构影响较小。

3. 铝塑板铝塑板由铝合金和塑料复合而成,在建筑立面装饰中得到广泛应用。

铝塑板具有质轻、防火、耐腐蚀等特点,能够满足建筑外墙的美观和保护要求。

4. 复合保温板复合保温板是由保温材料和外层装饰材料组成的复合材料。

它具有保温隔热、防火、耐候等特点,被广泛应用于建筑的外墙保温系统中。

5. 复合地板复合地板是由木质纤维和塑料复合而成的新型地板材料。

它具有美观、耐磨、防水等特点,同时易于安装和维护。

复合地板在建筑室内装饰中得到了广泛应用。

6. 纤维增强水泥板(GRC)纤维增强水泥板是由水泥、石英砂和玻璃纤维等组成的复合材料。

它具有轻质、高强度、防火、耐候等特点,被广泛应用于建筑的外墙装饰、立面构件等。

四、复合材料应用的优势1. 重量轻:复合材料相比传统材料更轻,能够减轻建筑自重,降低结构负荷。

2. 高强度:复合材料具有优异的强度特性,能够提高建筑结构的抗震、抗风等能力。

3. 耐腐蚀:复合材料对于腐蚀性环境具有良好的耐腐蚀性能,能够延长建筑使用寿命。

复合材料的性能

复合材料的性能

复合材料的性能
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料,具有优异的性能,被广泛应用于航空航天、汽车、建筑、体育器材等领域。

复合材料的性能主要体现在以下几个方面:
首先,复合材料具有优异的强度和刚度。

由于复合材料是由不同材料组合而成的,因此可以充分发挥各种材料的优点,使得复合材料具有比单一材料更高的强度和刚度。

这使得复合材料在航空航天领域得到广泛应用,可以减轻结构重量,提高飞行器的载荷能力和飞行速度。

其次,复合材料具有优异的耐腐蚀性能。

由于复合材料通常是由树脂基质和纤维增强材料组成,这些材料对水、酸、碱等腐蚀介质具有较好的耐蚀性,能够在恶劣环境下长期稳定工作。

因此,在海洋工程、化工设备等领域,复合材料得到了广泛的应用。

另外,复合材料具有优异的疲劳性能。

传统金属材料在长期受到交变载荷作用时容易发生疲劳破坏,而复合材料由于其特殊的结构和材料组合,具有较好的疲劳性能,能够在长期交变载荷作用下保持较高的强度和刚度,因此在汽车、船舶等领域得到了广泛应用。

此外,复合材料还具有优异的导热性能和电磁性能。

由于复合材料通常是由导热性能较好的纤维增强材料和绝缘性能较好的树脂基质组成,因此具有良好的导热性能和电磁性能,能够在电子器件、通讯设备等领域发挥重要作用。

总的来说,复合材料具有优异的性能,包括强度和刚度、耐腐蚀性能、疲劳性能、导热性能和电磁性能等方面,因此在各个领域得到了广泛的应用。

随着科技的不断发展,复合材料的性能将会得到进一步提升,为人类社会的发展做出更大的贡献。

复合材料的界面性能与应用

复合材料的界面性能与应用

复合材料的界面性能与应用复合材料,这玩意儿听起来是不是有点高大上?其实啊,它就在咱们的日常生活中到处都是!先来说说复合材料的界面性能。

啥是界面性能呢?就好比两个人合作完成一项任务,他们之间的沟通和配合好不好,直接影响任务完成的质量和效率。

复合材料也是这样,不同的材料组合在一起,它们之间的接触面,也就是界面的性能,决定了整个复合材料的表现。

比如说碳纤维增强复合材料,碳纤维和树脂这两种材料结合的时候,界面就得处理好。

如果界面结合不牢固,就像两个闹别扭的小伙伴,劲儿不往一处使,那这材料的强度和韧性就大打折扣啦。

我记得有一次,我去一个工厂参观。

看到工人们正在制作一种新型的复合材料板材。

他们小心翼翼地把纤维材料和基体材料一层层铺好,然后进行固化处理。

我好奇地问一位师傅:“师傅,这界面处理是不是特别关键啊?”师傅笑着说:“那可不,界面处理不好,这板子用不了多久就得出问题。

”他指着旁边一块有缺陷的板子说:“你看这块,就是因为界面结合不行,稍微一受力就开裂了。

”我凑近一看,果然,那裂缝就出现在两种材料的交界处。

再说说复合材料在航空领域的应用。

飞机的很多部件可都离不开复合材料。

比如机翼,既要轻,又要结实,传统的金属材料可满足不了这要求。

复合材料就大显身手啦,它能让飞机更轻,飞得更远,还更省油呢!汽车行业也是复合材料的用武之地。

现在很多汽车的车身都采用了复合材料,不仅减轻了车重,还提高了安全性。

有一回我在路上看到一辆出事故的车,别人的车都撞得面目全非了,它只是车身有点小凹陷。

后来一打听,原来是用了先进的复合材料,这强度就是牛!在体育用品方面,复合材料也是常客。

像那些高级的自行车车架、网球拍、高尔夫球杆,很多都是用复合材料做的。

有个朋友特别喜欢打网球,买了一把很贵的复合材料网球拍,跟我们炫耀说这拍子打着又轻又有力,回球速度都快了不少。

在建筑领域,复合材料也逐渐崭露头角。

有些新型的桥梁就用到了复合材料的拉索,耐腐蚀又耐用。

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摘要:近年来,各种复合材料制备技术日益更新,从陶瓷基复合材料、金属基复合材料到聚合物基复合材料,各种制备技术都得到了很大改善,使得复合材料的性能和应用得到了显著提高。

本文综述陶瓷基复合材料、金属基复合材料、聚合物基复合材料等几种重要的研究方法以及应用。

关键词:先进,复合材料,制造技术。

正文:一·陶瓷基复合材料
工程陶瓷的开发是目前国内外甚为重视的新型材料研究领域。

纯陶瓷材料因其脆性,不能满足苛刻条件下的使用要求。

因此,目前广泛采取增韧技术来提高陶瓷的使用性能。

纤维和晶须增韧陶瓷是一类有效的方法。

用纤维来增韧陶瓷的技术是十年代以后开始的,最初是用碳纤维增强陶瓷,八十年代以来又开发了用陶瓷纤维和晶须增韧陶瓷,增韧效果不断取得进展,增韧技术也不断有所创新。

连续纤维增强陶瓷基复合材料是最有前途的高温结构材料之一,以其优异的高韧性、高强度得到世界各国的高度重视。

连续纤维补强陶瓷基复合料(Continuous Fiber Reinforced Ceramic Matrix Composites,简称CFCC)是将耐高温的纤维植入陶瓷基体中形成的一种高性能复合材料。

由于其具有高强度和高韧性,特别是具有与普通陶瓷不同的非失效性断裂方式,使其受到世界各国的极大关注。

连续纤维增强陶瓷基复合材料已经开始在航天航空、国防等领域得到广泛应用.20世纪70年代初,科学家在连续纤维增强聚合物基复合材料和纤维增强金属基复合材料研究基础上,首次提出纤维增强陶瓷基复合材料的概念,为高性能陶瓷材料的研究与开发开辟了一个方向。

随着纤维制备技术和其它相关技术的进步,人们逐步开发出制备这类材料的有效方法,使得纤维增强陶瓷基复合材料的制备技术日渐成熟。

由于纤维增强陶瓷基复合材料有着优异的高温性能、高韧性、高比强、高比模以及热稳定性好等优点,能有效地克服对裂纹和热震的敏感性[5-6],因此,在重复使用的热防护领域有着重要的应用和广泛的市场。

连续纤维增韧陶瓷基复合材料具有类似金属的断裂行为,对裂纹不敏感,不会发生灾难性破坏。

其耐高温和低密度特性,使其成为发展先进航空发动机、火箭发动机和空天飞行器防热结构的关键材料。

二·金属基复合材料
金属基复合材料具有比强度高,比刚度高,耐热,耐磨,导热,导电,尺寸稳定等优点,是一种很有发展前途的新材料,金属基复合材料广泛应用于制造航空抗天零部件,也用于制造各种民用产品。

按基体分,金属基复合材料分为:铝基、镁基、钛基、锌基、铁基、铜基等金属基复合材料;按增强材料分,可分为:纤维增强金属基复合材料;其纤维有C、SiC、Si3N4、B4C、Al2O3等纤维;粒子增强金属基复合材料,增强粒子有:Al2O3、TiC、SiC、Si3N4、BN、SiC、MgO等。

纤维增强金属基复合材料的制造方法:
(1)叠层加压法:工艺过程是:将金属(合金)箔片或纤维增强金属片按要求剪裁,并一层一层的进行叠层,然后加热加压进行成型和连接,一般是在真空或气体中进行。

适于这种方法的材料有铝、钛、铜、高温合金,其增强纤维随需要而定。

为了改善连接性能,有事在两片之间加入中间金属或在待连接表面涂覆或沉积一层中间金属。

(2)辊轧成型连接法:其主要的基材是铝、钛箔片,增强纤维主要是B、C、SiC、Si3N4等,有时在基材表面要涂覆一层低熔点的中间金属,增强纤维表面要预先浸沾铝或经物理气相沉积(PVI)、化学气相沉积(CVI)处理。

(3)钎焊法:在增强纤维与基材之间加入箔状、粉末状或膏状的钎料,经真空钎焊或保护钎焊而成。

钎焊法可以制造管材、型材、叶片等。

(4)热等静压法:如图2所示,其工艺过程是:将纤维与基材进行叠层并装入一模具中,
使其在高温下受到各个方向均匀压力而进行成型和连接。

其典型的实例是,制造航天飞机用的B/Al复合管。

其工艺过程如下:将B/Al纤维增强在铁芯上,外面用铁管密封,与520℃,68.6MPa下进行热等静压成形和扩散连接,处理后去除铁芯、铁管,再用电子束焊上钛接头。

短纤维增强金属基复合材料的制造方法
(1)铸造法:目前利用铸造法制造纤维增强金属基复合材料是最简单易行且成本低廉的方法,因此不仅在航空航天工业应用,汽车、轮船等民用工业也有应用。

其铸造方法有:金属型铸造法、砂型铸造、熔模铸造、高压铸造、既可以铸造出标准铸锭,通过挤压或轧制成各种型材、管状、板材也可以直接铸出各种零件。

(2)液态铸造法:工艺如图所示,将SiC纤维排列在钢骨架上并预热,然后放入铸模中,冲入熔融的金属合金,铸型内加49-98MPa压力并保压下凝固。

经过二十多年的发展,金属基复合材料已经成功地从实验室走向市场,并在诸多应用领域站稳了脚跟,这受益于广泛而深入的基础研究工作,为低成本、高效率生产金属基复合材料提供有力的技术支撑。

今后的研发工作主要应着眼于两个方面,即在进一步完善已有金属基复合材料材料和技术的同时,寻求新一代金属基复合材料设计与制备的突破口,从而为金属基复合材料的可持续发展奠定基础。

目前金属基复合材料研发工作呈现3个趋势:1,复合构型设计将受到更多重视,重点是通过调控增强体的空间分布实现强韧化; 2,结构功能一体化、多功能化将成为未来金属基复合材料高性能化的必然途径;3,尽管备受争议,以碳纳米管为代表的金属基纳米复合材料终将登上历史的舞台。

三·聚合物基的复合材料
聚合物/纳米复合材料是今年来研究的热点,聚合物纳米复合材料是指具有纳米尺寸的其他材料与高分子材料以各种方式复合而成的一种新型复合材料。

聚合物纳米复合材料由于既保持了聚合物体本身的各种优异性能,又能充分发挥纳米单元的特异性能。

当聚合物基纳米复合材料中纳米基元(分散相)的尺寸达到纳米尺度时,其材料将产生纳米尺寸效应,出现以宏观尺寸分散的复合材料所不具备的、特殊的物理性能。

聚合物/纳米复合材料研究的方法主要是插层法,溶胶-凝胶法,共混法,原位聚合法等。

下面将着重讨论聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料。

插层复合法是目前制备聚合物纳米复合材料的主要方法。

艾春玲等[16]用蒙脱土插层纳米复合材料改性水性涂料,并进行了性能测试表征,结果显示,经改性涂料的性能均有不同程度的提高。

高振滨等[17]采用直接注射法制备HDPE/LLDPE/OMMT纳米复合材料,结果表明:蒙脱土的加入大大提高了纳米复合材料的力学性能和热变形温度。

根据复合过程,插层复合法可分为三类,(1)插层聚合法:原理是将聚合物单体分散,插层进入层状硅酸盐片层中,然后再原位聚合,利用聚合时放出的大量的热量克服硅酸盐片层间的库仑力,使其剥离,从而使硅酸盐片层与聚合物基体以纳米尺度相复合;(2)熔体插层法:原理是将插层无机物与高聚物插入层状无机的层间,该方法优点是不需要其它介质,不污染环境,操作简单,适用面广。

( 3)溶液插层法:原理是高分子链在溶液中借助于溶剂而插入无机物层间,然后再挥发除去溶剂。

采用插层法制备的聚合物/纳米复合材料具有优异的性能,同普通的聚合物基复合材料相比,聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料,聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料具有以下优异的性能:
(1)对聚合物的增强、增韧作用;
(2)提高了材料的耐热性能(高的热变形温度和分解温度);
(3)提高了材料的阻燃和耐烧蚀性能;
(4)提高了材料的阻隔性能;
(5)提高了材料的尺寸稳定性,减少了材料内部的残余应力。

由于聚合物纳米复合材料既能体现出纳米微粒尺寸小、比表面积大、表面效应、量子效应等特点,又能保持聚合物体本身各种优异性能,使得聚合物纳米复合材料表现出常规材料所不具备的特性,具有了广阔的应用前景。

聚合物/纳米复合材料的应用主要在涂料、医用材料、电子功能材料、包装材料、催化剂等,有着广泛的应用前景。

开发优异性能的聚合物纳米复合材料是我们今后工作的重点,尽管目前对高分子基纳米复合材料的研究已经取得了很大的进展,但是由于其结构复杂,微区尺寸小,有表面效应,量子效应等因素的影响,对材料的结构形态特征与材料性能之间的关系还有待于进一步深入研究;在合成方法上还有待突破现有的合成方法;特别是在拓宽其应用领域范围方面更是目前急需要解决的问题。

结语:经过几十年代发展,复合材料制备技术日趋完善,从实验室成功的走向了市场,并在诸多领域站稳了脚跟,这些都是受益于科研人员广泛而又深入的基础研究工作。

在优化现有工艺,降低制造成本,解决与环境的适应性,实现其再生循环利用,实现社会可持续发展等方面,将逐渐受到人们的关注。

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