复合材料和合成材料有什么不同


复合材料和合成材料有什么不同  

复合材料是由多种不质的材料通过先进的制备技术优化组合而成的新材料。要满足一般定义的复合材料需具备以下条件:

1. 复合材料是人造材料,根据需求设计制造。

2. 复合材料由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料以特定形式、比例、分布组合而成,各组分间存在明显的界面。

3. 它具有结构可设计性,可以进行复合结构设计。

4. 复合材料不仅能保持各组分材料的优点,而且通过各组分性能的互补和关联,可以获得单一材料无法达到的综合性能。

复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等。

按组成结构,复合材料可分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料以及非金属与非金属复合材料。按结构特点又分为纤维增强复合材料、夹层复合材料、细粒复合材料和混杂复合材料。复合材料主要可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。

结构复合材料作为承力结构使用的材料,由能承受载荷的增强体组元与能连接增强体并传递力作用的基体组元构成。功能复合材料除了机械性能外,还提供了其他物理性能的复合材料,如导电、超导、磁性、压电等。

复合材料也可分为常用和先进两类。常用复合材料如玻璃钢,由性能较低的增强体如玻璃纤维与普通高聚物构成,因价格低廉而得到广泛应用。先进复合材料则使用高性能增强体如碳纤维等,与高性能耐热高聚物构成,主要用于国防工业、航空航天等领域。

至于复合材料的应用,其主要应用于航空航天、汽车工业、化工、纺织、机械制造、医学等领域。例如,在航空航天领域,复合材料可用于制造飞机机翼、卫星天线等;在汽车行业,由于其特殊的振动阻尼特性,可减振和降低噪声,用于制造汽车车身和受力构件等。

近年来,聚合物/无机层状纳米复合材料因多方面的优异性能而受到广泛关注。-ZrP是一种稳定的层状结构物质,长径比可控,粒子尺寸分布较窄,可应用于聚合物/层状无机纳米复合材料的制备。为增大其片层间距及其在聚合物基体中的剥离,需对其进行有机修饰。这种修饰可以通过小分子的胺或醇进行,也可以进行大分子插层。采用长链季铵盐与-ZrP进行有机修饰后,再与聚合物熔融共混,可制得性能优异的纳米复合材料。

研究结果显示,适量的有机修饰磷酸锆的加入对聚苯乙烯具有一定的增强增韧效果。当磷酸锆含量为1%时,纳米复合材料的拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率及冲击强度分别有所提升。随着磷酸锆含量的增加,这些性能呈下降趋势。在应用中需要合理控制磷酸锆的含量,以达到最佳的性能效果。

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