D-78《新型功能复合材料制备新技术》.DOC

新型功能复合材料制备新技术 进修考核大纲 编 兵器工程师进修大学 20年7月 《新型功能复合材料制备新技术》进修考核大纲 一、课程性质 功能复合材料是一大类具有特殊电学、磁学、光学、声学、力学、化学以及生物医学功能的新型材料与产品，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。随着信息社会的到来，特种功能材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是21世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。 二、课程具体内容： 重点与难点 1、理解功能复合效应的定义； 2、掌握功能复合材料结构与性能的关系； 3、了解常用的复合理论； 4、了解功能复合材料的制造方法。 重要概念 功能材料；结构材料；功能复合材料；复合效应；复合度；联结型；对称性；标度；混合定律。 内容简介 功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。 一、复合材料的发展 20世纪40年代纤维增强树脂基复合材料逐渐成为工程材料并开始取代金属以及高聚物材料。材料主要分为结构材料和功能材料两大类，1965年美国贝尔研究所J.A.Morton博士首先提出功能材料的概念。随着复合材料的出现，功能材料得到了极大的发展。 功能复合材料是指除机械性能以外还提供其他物理性能的复合材料。如导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、摩擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等功能统称为功能复合材料。功能复合材料主要由功能体或增强体及基体组成。功能体可由一种或以上功能材料组成。多元功能体的复合材料可以具有多种功能。同时，还有可能由于复合效应而产生新的功能。多功能复合材料是功能复合材料的发展方向。 功能复合材料的分类： 常见6种分类方法，主要是按化学成分分为金属、无机非金属、有机高分子和复合功能材料。 二、功能复合效应 复合材料的复合效应是复合材料特有的一种效应，包括线性效应和非线性效应两类。线性效应包括平均效应、平行效应、相补效应和相抵效应。相补效应和相抵效应常常是共同存在的，相补效应是希望得到的，而相抵效应要尽量能够避免。平均效应、相乘效应、平行效应、诱导效应、相补效应、共振效应、相抵效应、系统效应等各种复合效应，都是复合材料科学所研究的对象和重要内容，这也是开拓新型复合材料，特别是功能型复合材料的基础理论问题。所有这些，可通过相应复合材料的设计来加以实现。 一个复合结构有着单一材料所不具备的可变结构参数，改变这些结构参数可以大幅度的改变材料的物性张量，这些结构参数主要包括复合度、联结型、对称性、标度以及周期性。 四、复合材料的复合理论 五、功能复合材料制造方法 树脂基复合材料主要是热压成型，现在新兴的制造方法主要有原位复合技术、自蔓延复合技术、梯度复合技术、分子自组装技术、仿生技术、微波合成技术等。 六、功能复合材料的应用 功能复合材料在应用中的主要问题是微粒的分散性问题以及分散工艺的研究。 第二章 功能复合材料的界面和优化设计 重点与难点 1、对功能复合材料界面性质的认识与理解； 2、了解常用的复合材料界面表征技术手段； 3、重点掌握复合材料的常见基体及其分类与性质。 重要概念 表面与界面、原位测试技术、组分相容性、复合材料界面作用机理。 内容简介 一、界面概述 复合材料界面是指复合材料的基体与增强材料之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷等传递作用的微小区域。 最早复合材料界面曾被想像成是一层没有厚度的面（或称单分子层的面）。而事实上复合材料界面是一层具有一定厚度（纳米以上）、结构随基体和增强体而异、与基体有明显差别的新相——界面相（或称界面层）。 二、功能复合材料的界面 聚合物基复合材料是由纤维和基体结合为一个整体，使复合材料具备了原组成材料所没有的性能，并且由于界面的存在，纤维和基体所发挥的作用，是各自独立而又相互依存的。聚合物基复合材料界面的形成大体上分为两个阶段，增强体与基体在组份为液态（或粘流态）时的接触与浸润过程。（界面形成与发展的关键阶段），液态（或粘流态）组分的固化过程，即凝固或化学反应。界面的主要作用是使纤维和基体形成一个整体，通过它传递应力。如果纤维表面没有应力，而且全部表面都形成了界面，则界面区传递应力是均匀的。实践证明，应力是通过基体与纤维间的粘合键传递的。若基体与纤维间的湿润性不好，胶接面不完全，那么应力的传递面积仅为纤维面积的一部分，所以为使复合材料内部能均匀传递应力，显示出优良的性能，要求复合材料的制备过程中形成一