第七章 复合材料的发展VIP免费

第七章复合材料的新发展第一节复合材料的发展方向复合材料基础理论问题复合材料新的设计和制备方法功能、多功能、机敏、智能复合材料纳米复合材料仿生复合材料一、复合材料基础理论问题复合材料的基础理论问题较多，但是突出的当属界面问题和可靠性问题，复合材料性能受其界面结构的影响极大，因而前者是复合材料所特有而重要的问题。可靠性问题也是制约复合材料发展的关键问题，因此需要给予足够的重视。界面的研究。首先对各种基体的复合材料结构进行细致的考察，提高包括迄今尚未完善的表征方法。优化界面的设计、界面改性方法和及界面残余应力的行为等研究水平。同时开展目前尚未涉足的功能复合材料的界面研究来了解界面传递功能的行为等新课题。可靠性的研究。复合材料的可靠性与其组分、设计加工工艺和环境等密切相关，同时也需要进一步完善评价检测和监控的方法。二、复合材料新的设计和制备方法计算机技术和信息技术的发展给复合材料的发展带来了新的机遇，发展了逆向设计和虚拟设计等方法。目前复合材料的制备工艺正在不断的改善与提高如树脂迁移模塑法、反应注射成型(含增强体的方式)以及电子束固化等新工艺，提高了工艺效率，并改善了制品质量。同时一些新的复合技术如原位复合、自蔓延技术、梯度复合以及其他一些新技术已经崭露头角，显示各自的优越特点。这也是复合材料发展的驱动力。特别令入注意的是，设计制造一体化已经形成概念，并正向成为现实的方向进展。三、功能、多功能、机敏、智能复合材料传统复合材料多为结构复合材料，其实它的设计自由度大的特点更适合于发展功能复合材料，特别是能在由功能多功能机敏智能复合材料，即从低级形式到高级形式的过程中体现出来。设计自由度大是由于复合材料可以任意调节其复合度，选择其连接形式和改变其对称性等因素，以期达到功能材料所追求的高优值。此外复合材料所特有的复合效应更提供广阔的设计途径。功能复合材料：它涉及的范围非常宽，如用于电学功能的导电、超导、绝缘、吸波(电磁波)、半导电、屏蔽或透过电磁波、压电与电致伸缩等：用于磁学功能则有永磁、软磁、磁屏蔽和磁致伸缩等，在光学功能上有透光、选择滤光、光致变色、光致发光、抗激光、x线屏蔽和透x光等：在声学功能方面有吸声、声纳、抗声纳等；在机械功能方面则有阻尼减振、自润滑、耐磨、密封、防弹装甲等；在化学功能方面有选择吸附和分离、抗腐蚀等多功能复合材料：利用复合材料多组分特点，发展成多功能复合材料，首先会形成功能与结构共存的形式，例如美国军用飞机具有自我保护的隐身功能，即在飞机的蒙皮上使用吸收电磁波的功能复合材料来躲避雷达跟踪，而这种复合材科又是高性能的结构复合材料，从而成为多功能复合材料。目前正在研制兼有吸收电磁波、红外线和结构多功能复合材料。机敏复合材料入类一直期望着材料具有能感知外界且可作出适当反应的能力。目前已经开始试将传感功能材料和具有执行功能的材料，通过某种基体复合在一起，并联外部信息处理系统把传感器给出的信息传达并启动执行材料动作。这样就构成了机敏复合材料(smartcomposite)及其系统，使之能够感知外部环境的变化，作出主动的响应。它的作用可表现在自诊断、自逅应和自修复的能力上。智能复合材料它是功能类材料的最高形式，实际上它是在机敏复合材料的基础上进行自决策，指挥执行材料作出优化动作。这当然对材料的传感部分和执行部分的灵敏度、稳定性和响应速度提出了更高的要求。尽管难度很大但是具有重要意义，值得作为追求的目标。四、纳米复合材料当材料尺寸进入纳米范围时，材料的主要成分集中在表面，例如直径为2nm的颗粒其表面原子数将占有整体的8％。巨大的表面所产生的表面能使具有的米尺寸的物体之间存在极强的团聚而又能令保持纳米尺寸的单个体(颗粒或其他形状物体)发挥其纳米效应。这种效应的产生是来源于其表面原子呈无序分布状态而具有特殊的性质，表现在量子尺寸效应、宏观量隧道效应、表面与界面效应等。由于这些效应的存在使纳米复合材科不仅具有优良的力学性质而且也会产生光学、非线性光学、光化学和电学的功能作...