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細說復合材料的出現
- 作者：admin
- 發布時間：2023-03-24 10:30
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近年來，復合材料 這個詞用得多了起來。那么什么是復合材料呢？簡單說，復合材料是由兩種或多種不同的的材料組合而成的材料。其中的一種材料作為基體，其它的材料作為增強相，基體通常是連續的，增強相可以是顆粒、纖維、層板。可以認為增強相是鑲嵌在基體里的。這種組合成的材料的性質與它的任何一種成分的材料都顯著不同。
復合材料中各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優于原組成材料而滿足各種不同的要求。復合材料較以往的材料能夠具有許多優點：高的強度重量比、高抗疲勞性和耐腐蝕性、增強的耐摩擦和耐磨損性、低導熱系數和低熱膨脹系數、材料屬性具有可調整性以滿足設計要求。例如陶瓷材料有耐高溫的優點，但是它比較脆，為了增強它的韌性，采用高強度、高彈性的纖維與陶瓷基復合后，這種復合材料就可以用作液體火箭發動機噴管、導彈天線罩、航天飛機鼻錐、飛機剎車盤和高檔汽車剎車盤等，成為高技術新材料的一個重要分支。
復合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強粘土，用石灰沫墻其中摻入麻刀和頭發以防開裂，已使用了上百年的鋼筋混凝土，制造家具的層合板，加有高強度纖維線的橡膠輪胎。它們都是由兩種或兩種以上的材料復合而成。我們現在所說的復合材料當然不是指這些，而是指二十世紀40年代以后發展起來的新的復合材料，有時稱為先進復合材料。
20世紀40年代，因航空工業的需要，發展了玻璃纖維增強塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現了復合材料這一名稱。50年代以后，陸續發展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度和高模量纖維。70年代出現了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強度、高模量纖維，能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等
在這種新的復合材料出現以前。人類所用的結構材料，有如下三類：
金屬材料：鋼鐵、鋁與鋁合金、銅、鎂、鈦等；
無機非金屬材料：磚、瓦、玻璃、陶瓷、水泥、石墨、碳等；
高分子材料：橡膠、樹脂、塑料、纖維 、粘合劑、涂料等。
現在出現的第四類材料——復合材料，就是以上三類材料復合而成的材料。以上三類材料都可以作為復合材料的基體，也都可以作為增強相加入基體中。
關于復合材料，最重要的，有以下三方面的問題需要研究。
首先，是復合材料的組成、構造與加工問題。選取的基體是什么，增強相是以什么方式加入基體的以及增強相自身的分布和編織方式，如何加工和實現這種復合材料。復合材料的構成結構是多種多樣的，如下面圖示。有增強體無規則分散的，有纖維單向增強的，有以層合板的形式疊加的，有夾層結構的，有三維編織的等等，不一而足，而且還會研究發展新的構造形式。
20世紀40年代，因航空工業的需要，發展了玻璃纖維增強塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現了復合材料這一名稱。50年代以后，陸續發展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度和高模量纖維。70年代出現了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強度、高模量纖維，能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復合，構成各具特色的復合材料。
復合材料興起雖然只有半個多世紀，但是已經取得令人矚目的成就，他在改變著許多高技術結構的面貌。因此，它是國際上激烈競爭的高技術領域之一。誰在這種高技術領域占上風，就可能在航空、航天、國防上領先。
復合材料中各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優于原組成材料而滿足各種不同的要求。復合材料較以往的材料能夠具有許多優點：高的強度重量比、高抗疲勞性和耐腐蝕性、增強的耐摩擦和耐磨損性、低導熱系數和低熱膨脹系數、材料屬性具有可調整性以滿足設計要求。例如陶瓷材料有耐高溫的優點，但是它比較脆，為了增強它的韌性，采用高強度、高彈性的纖維與陶瓷基復合后，這種復合材料就可以用作液體火箭發動機噴管、導彈天線罩、航天飛機鼻錐、飛機剎車盤和高檔汽車剎車盤等，成為高技術新材料的一個重要分支。
復合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強粘土，用石灰沫墻其中摻入麻刀和頭發以防開裂，已使用了上百年的鋼筋混凝土，制造家具的層合板，加有高強度纖維線的橡膠輪胎。它們都是由兩種或兩種以上的材料復合而成。我們現在所說的復合材料當然不是指這些，而是指二十世紀40年代以后發展起來的新的復合材料，有時稱為先進復合材料。
20世紀40年代，因航空工業的需要，發展了玻璃纖維增強塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現了復合材料這一名稱。50年代以后，陸續發展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度和高模量纖維。70年代出現了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強度、高模量纖維，能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等
非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復合，構成各具特色的復合材料。
在這種新的復合材料出現以前。人類所用的結構材料，有如下三類：
無機非金屬材料：磚、瓦、玻璃、陶瓷、水泥、石墨、碳等；
高分子材料：橡膠、樹脂、塑料、纖維 、粘合劑、涂料等。
現在出現的第四類材料——復合材料，就是以上三類材料復合而成的材料。以上三類材料都可以作為復合材料的基體，也都可以作為增強相加入基體中。
關于復合材料，最重要的，有以下三方面的問題需要研究。
20世紀40年代，因航空工業的需要，發展了玻璃纖維增強塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現了復合材料這一名稱。50年代以后，陸續發展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度和高模量纖維。70年代出現了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強度、高模量纖維，能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復合，構成各具特色的復合材料。
復合材料興起雖然只有半個多世紀，但是已經取得令人矚目的成就，他在改變著許多高技術結構的面貌。因此，它是國際上激烈競爭的高技術領域之一。誰在這種高技術領域占上風，就可能在航空、航天、國防上領先。
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