复合材料10道题答案

1、复合材料 10 道题答案1.什么是复合材料，它的特性是什么？结合复合材料的特点解释了其 广泛应用的原因。定义 :复合材料是指含有多种成分的新材料，不同成分有机结合，具 有新的材料特性。 既能保留原组分或材料的主要特性， 又能通过复合 效应获得原组分所不具备的性能； 通过材料设计， 各部件的性能可以 相互补充和关联，从而获得新的优异性能。特点 :(1) 在特定的基质中填充一种或多种填料。(2) 它既能保留原部件或材料的主要特性，又能通过复合效应获得原 部件所不具备的性能。 (3)通过材料设计，各部件的性能可以相互补 充和关联，从而获得新的优越性能。 (4)材料可按要求设计和制造。(5)它可以制成

2、任何形状的产品。复合材料的形成与产品的形成是同 步的，因此避免了多重加工过程。应用领域 :(1) 热稳定性好，比强度和比刚度高，可用于航空航天领域。(2) 特殊的减振特性可以减少振动和噪音，抗疲劳性能好，损坏后易 于修复，便于整体成型，可用于汽车领域。(3) 碳纤维与树脂基体复合形成的具有良好耐蚀性的人才可用于化 工、纺织和机械制造领域。(4) 优异的机械性能和不吸收 X 射线，可用于医疗领域。 (5)生物相容 性和血液相容性，可用于生物医用材料。此外，复合材料也用于制造 运动器材和建筑材料。2.简要描述 RTM 过程，解释过程的特征，可以制备什么样的产品， 给出实际产品的例子，并解释制备产品

3、的过程和过程条件。 树脂传递模塑法，在这种方法中，增强材料被切割或制成预成型件， 然后放入模腔中。 将预成型件放置在合适的位置， 以确保模具的密封。 模具闭合后，树脂被注入模腔，流过加强件，排出气体，并润湿纤维 (加强件 )，多余的树脂将从排气孔排出到模腔。之后，树脂在一定条 件下固化并取出，得到产品。工艺特点 :产品尺寸由模具型腔决定，产品尺寸精度高，内外表面精 确，不需要额外加工，但工艺难度大，注胶周期长，注胶质量不易控 制。该产品树脂含量高，模具成本高。操作人员不接触胶液，工作条 件良好。它适用于具有一定厚度和尺寸要求的零件， 如飞机机头固体壁结构天线罩、复合材料汽车保险杠、 A3XXX

4、X 年左右甚至更长时间，而功 能基复合材料的开发周期要短得多。(3) 附加值高，单位质量价格和利润远高于结构复合材料。 (4)小批量、 多品种。功能复合材料数量不多，但需求品种很多。(5) 适合特殊用途。在许多场合，功能复合材料具有其他材料无法比 拟的使用特性。 结构复合材料主要用作承重结构的材料， 由能够承受 载荷的加强体部件和既能耦合又能传递力的基体部件组成。差异 :(1) 结构材料研究周期长，功能复合材料研究周期短。(2) 功能复合材料的单位质量价格和利润远高于结构复合材料。(3) 功能复合材料通常由一个或多个功能体和基体组成，基体起粘结 和成型的作用； 该结构复合材料由增强体和基体组成

5、， 基体起到粘结和成型的作用，同时还起到传递载荷的作用。 (4)功能复合材料难以用物理量来衡量，需要用材料的优越价值来综合评价。 (5)功能复合 材料具有很大的设计自由度。 未来，功能复合材料的比重将超过结构 复合材料，成为复合材料发展的主流。发展趋势是从低级到高级 :功 能 -多功能 -敏捷 -智能。(1) 从单一功能向双重功能、多功能发展。 (2)从功能到敏捷和智能。 功能承载一体化和轻量化。 (4)功能体的高性能和精细化。 使用性能稳定， 使用寿命长。 高精度设计技术与设计和制造的集 成。无余量成型和低成本制造技术。8.什么是纳米复合材料？制备纳米复合材料有什么困难，如何用具体 的例子来

6、解决？纳米复合材料是指分散相尺寸至少一维小于 100 纳米的复合材料 (含 纳米单元相的复合材料 )。根据基体颗粒大小与分散相的关系，复合 材料可分为微米 -微米、微米 -纳米、纳米 -纳米复合材料。 影响聚合物纳米材料研发的最大技术障碍是无机纳米粒子在有机聚 合物中的均匀分散。 在聚合物纳米复合材料的制备过程中， 可以通过 改变无机纳米粒子的表面组成和结构来改善无机和有机物质之间的 相容性以及两相之间的结合。由于纳米组分的粒径小、比表面积大， 容易形成较大尺寸的聚集体， 因此很难发挥纳米相的独特作用， 因为 纳米复合材料中没有或只有很少的纳米相。 例如，碳纳米管用于增强 碳/碳复合材料时，由

7、于粒径小，碳纳米管容易团聚，不容易分散在 基质沥青中，因此需要改性，获得更好的分散效果。分散方法 :(1)超声波分散。利用超声波产生的局部高温、高压或强冲击波和微 射流削弱纳米粒子之间的纳米作用能量，防止团聚；(2) 机械搅拌和分散。 纳米粒子在外力的剪切作用下分散在介质中； (3) 分散剂分散。加入絮凝剂或加入表面活性剂； (4)化学改性和分散 (以 下四种方法 )。(1)表面化学反应。使无机纳米粒子与偶联剂或相应的 能与无机物及聚合物反应的有机化合物反应， 在无机纳米粒子表面形 成牢固结合的新的有机分子膜，从而提高聚合物相容性的作用能力； (2)表面物理涂层。将无机纳米粒子分散到应用的聚合

8、物稀溶液中， 充分浸泡吸附， 蒸发掉溶剂或用沉淀剂在运动状态下在无机纳米粒子 表面进行聚合物包覆；(3) 表面聚合。聚合物的单体吸附在无机纳米粒子的表面，或插入无 机纳米粒子的孔中， 通过适当的方法聚合， 制备无机纳米粒子的低聚 物母料，可进一步用于制备高填充量的聚合物纳米材料。(4)聚合物接枝改性。 聚合物通过溶液法或熔融法接枝或嵌段改性， 以增加聚合 物对无机纳米粒子的作用力和相容性。10.给出一个复合树脂系统的例子，并说明每个组成部分的功能。环 氧树脂在碳纤维 /环氧树脂复合材料基体中的作用 :(1)将分散的填料 结合在一起，形成整体复合材料，并赋予成品一定的形状；(2) 保护填料免受不利环境的影响或受其影响较小； (3)填充物的载体，其向 填充物传输负载或信号； (4)确定复合材料的加工性能； (5)实现填料 功能。复合材料的拉伸、压缩、剪切、耐热和耐腐蚀性能与基体密切 相关 增强碳纤维 :抗拉强度高，弹性模量大，重量轻；