复合材料导论
高分子复合材料
第一讲:序论
就单一的材料而言,高分子材料性能无疑是最
全面的,因为…….
但高分子材料同时并非最完美的,因为……
材料科学的目的:
就是制备性能完美,功能更多,价格更便宜的材料。高分子复合材料的学习要求你们有更博大的胸怀,是高分子和其他材料的交叉科学。
2.1 复合是自然界的基本规律
天然材料是最完美的材料,
人的心脏,75*60分*24小时*365
天*80年
=3,153,600,000跳/一生
该完美的特性就来源于复
合与自修复
2.3 复合是科学的基本思想
超分子科学
诺贝尔奖
白川英树
vs
导电复合材料导电聚合物
材料发展简史---石器时代
旧石器时代—早在100
万年以前,人类开始以石头做工具
新石器时代
—1万年前,人类对石头进行加工纤维增强聚合物基复合材料Copyright reserved
材料发展简史---陶器时代
新石器后期,人类发明了用粘土成型,再火烧固化而制成陶器,从而进入陶器时代。目前考古发现的陶器,在亚洲有中国江西省万年县大源乡仙人洞的陶器和日本最早的绳纹陶(公元前8000年左右);在欧洲,在希腊半岛发现的陶瓷约在公元前6000至5000年;在美洲大陆,已发现的陶器约在公元前6000年前左右。陶器时代是人类文明史上的重要飞跃,陶器的发明不仅成为这一阶段的最重要的物质文明的创造,同时也成为这
一时期最重要的生产工具。
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材料发展简史---青铜时代
烧制陶器过程中还原出金属铜和锡,创造了炼铜技术,生产出各种青铜器物,进入了青铜时代古希腊大约在公元前3000年以前,埃及是公元前2500年前,中国是夏代(公元前2000年左右),欧洲是公元前1800年前后进入青铜器时代。这是人类大量利用金属的开始,是人类文明发展的重要里程碑。
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材料发展简史---新材料时代⏹高分子时代——20世纪初,人工合成高分子材料问世,如1909年的酚醛树脂(胶木),1925年的聚苯乙烯,以及1941年的尼龙等,并发展十分迅速。如今,世界年产量已超过钢
陶瓷时代——20世纪50年代后,通过一些特殊制备方法,制造出一系列先进陶瓷,由于其资源丰富、比重小、耐高温、耐磨等优点,很有发展前途,用途在不断扩展。
复合材料时代——最具有发展前途的是复合材料,因为这类材料具有每
种单质材料所不具备的性能。⏹⏹
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复合材料与其他材料的比强度与比模量的对比图•插入图1-1(复合材料)
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复合材料和高分子复合材料
3. 复合材料的基本概念:
复合材料是由两种或两种以上异质、异形、异性的材料复合形成的新型材料。一般由基体组元与增强体或功能组装所组成。复合材料可经设计,即通过对原材料的选择、各组份分布的设计和工艺条件的保证等,使原组份材料优点互补,因而呈现出色的综合性能。
5 复合材料在21世纪中应起的作用•IT产业:
•信息获得:热电材料
•信息处理:散热板
•信息存储:磁盘,光盘
•信息传输:光导纤维
•信息执行:压电复合材料在微操作中的应用•生物医学(略)
•环境友好材料
•军事自增强的淀粉材料•生活,房屋,汽车,体育
6.高分子复合材料的研究发展趋势
•结构复合材料
•先进复合材料
•发展功能,多功能,机敏和智能复合材料•仿生复合材料
•纳米复合材料
复合材料和高分子复合材料
3. 复合材料的基本概念:
复合材料是由两种或两种以上异质、异形、异性的材料复合形成的新型材料。一般由基体组元与增强体或功能组装所组成。
复合材料可经设计,即通过对原材料的选择、各组份分布的设计和工艺条件的保证等,使原组份材料优点互补,因而呈现出色的综合性能。
常用增强纤维
主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、Kevlar 有机物
纤维等。
玻璃纤维布
玻璃纤维绳
玻璃纤维绳
纳
米
碳
管
纤
维
玻璃纤维纸碳纤维绳
聚合物基复合材料:
•热固性树脂基体:不饱和聚酯树脂,环氧树脂,酚醛树脂
由低分子的合成树脂(固态或者液态)在加热、固化剂或者紫外光等作用下,发生交联反应并经过凝胶化阶段和固化阶段形成不溶、不熔的固体,因此必须在原料凝胶化之前成型,否则无法加工。
这类聚合物耐高温性好,尺寸稳定性好,但是一旦成型后就无法重复加工。
•热塑性树脂基体:聚乙烯,聚丙稀,聚酰胺,涤纶,即通称的塑料,该聚合物在加热一定温度时可以软化甚至流动,从而在压力和模具的作用下成型,并在冷却后硬化固定。这类聚合物一般软化点较低,容易变性,但是可以再加工使用。
复合材料按用途分:
•结构复合材料:
用于主承力和次承力结构,要求质量轻、
强度和刚度高,能耐一定温度,在某种情况下还要求有膨胀系数小、绝热性能好耐介质腐蚀等其他性能
由增强体和基体组成
•功能复合材料
除力学性能以外提供其他物理性能的复合材料由功能体和基体组成。
如:电、磁、光、热、声、机械(指阻尼、摩擦)等
课程学习内容
•序论
•结构复合材料
–聚合物基体材料
–增强材料
–复合材料界面
•功能复合材料
•仿生复合材料
•纳米复合材料
独立大作业2学时6学时4学时2学时6学时4学时4学时4学时
命题作业:
与高分子复合材料相关的自由命题介绍相关知识的获得来源
1 课本《复合材料》,科学出版社
《复合材料基体与界面》,赵玉庭、姚希曾编华东化工学院出版社
2.期刊:
《复合材料学报》《高分子学报》《功能高分子学报》《功能材料》3 网络:
浙江大学图书馆: http://libweb.zju.edu.cn/user/user-index.jsp维普中文数据库
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ELSIVER 英文全文数据库
专利检索数据库www.jiansuo.com