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功能性复合材料摘要随着经济的迅速发展，人们对材料的需求日益增加。为了满足这些现代技术对材料的需求，世界各国都非常重视功能材料的研究和开发。功能材料作为现代技术的标志，引起了各国的关注，已经成为材料科学中的一个分支学科，并在不同程度上推动或加速了各种现代技术的进一步发展。功能复合材料在功能材料领域扮演着相当重要的角色。本文从功能复合材料的设计原则、功能复合材料的设计特点以及其分类和各分类的详细介绍了功能复合性材料。一、功能复合材料的设计原则? 功能复合材料是指除力学性能以外还提供其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料，如有导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸声、摩擦、吸波、屏蔽、阻燃、防热等功能。功能复合材料主要由功能体一种或多种和基体组成。柔韧性磁体：磁粉功能体橡胶和塑料基体黏结和赋形作用，并同时改善材料的物理机械性能复合材料设计的目的: 提高材料的综合性能,也就是材料的优值。材料的优值：复合材料有很多途径以达到高优值，即按照要求调整其特有的参数，经设计来满足材料有关的物理张量组元。二、功能复合材料的设计特点1）具有提高材料优值的广泛途径和自由度??调整复合度复合度是参与复合各组分的体积（或质量）分数。??调整联接方式复合材料中各组分在三维空间中互相连接的形式可任意调整。??调整对称性对称性是功能复合材料组分在空间几何布局上的特征。不同功能复合材料的对称性须选用不同的描述方法。如，0-3型（球形颗粒分散在基体中）复合材料各向同性；1-3型（针行颗粒按一定方向排列）产生双折射行为；2-2型（片状颗粒分散在基体中）则出现负光性。??调整尺寸当功能体尺寸从微米、亚微米减小到纳米时，原有的宏观物理性质会发生变化。这是由于物体尺寸减小时表面原子数增多引起的。??调整周期性2）可利用复合效应创造新型复合功能材料??乘积效应热-形变材料（X/Y）与另一种形变-电导材料（Y/Z）复合，其效果就是即由于两组分的协同作用得到一种新的热-电导功能复合材料。??其他非线性效应例如，彩色胶片是以红、蓝、黄三色感光材料膜组成一个系统，能显示出各种色彩，单独存在即无此作用。这是系统效应的例子。三、复合型功能材料种类介绍1、压电复合材料? 压电材料是指材料在外力作用下产生电流，或反过来在电流作用下产生力或形变的一种功能材料。? 传统的压电材料( 压电陶瓷如锆钛酸铅)密度高、声阻抗大、性脆，不能制成大面积薄片和复杂的形状，不易与水和人体等轻负载匹配；压电聚合物材料（PVDF聚偏二氟乙烯）密度低、柔性好、阻抗低、易与轻质负载匹配，但是压电常数低、有强的各向异性且难极化。? 压电复合材料是70年代发展起来的一类功能复合材料。一般是由压电陶瓷和聚合物基体按照一定的联接方式、一定的体积或质量比例和一定的空间几何分布复合而成。压电复合材料克服了两者的困难。? 压电复合材料类型及制备方法压电复合材料的联接方式是指各相材料在空间分布上的自身连通方式，它决定着压电复合材料的电场通路和应用分布形式。0-3型压电复合材料极化较难是由于压电填充相上的极化电场强度远小于外加极化电场强度。可在复合材料中加入导电相，如少量碳、锗等物质，以提高聚合物基体的导电率。工艺流程：混料-硫化（固化）-上电极-极化1-3型压电复合材料是指由一维连通的压电相平行地排列于三维连通地聚合物中而构成的两相压电复合材料。设计该构型的初衷是考虑到聚合物相比陶瓷相柔软，可以有效传输应力，使应力的放大作用及外加整体介电常数减小，从而实现压电系数gh的增加。聚合物泊松比产生的内应力减小了应力放大系数＝引入发泡剂或玻璃球1.1压电效应某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为压电传感器。1.2压电复合材料研究概况压电材料由于具有响应速度快、测量精度高、性能稳定等优点而成为智能材料结构中广泛应用的传感材料和驱动材料。但是，由于存在明显的缺点，在实际应用中收到了极大的限制。例如，压电陶瓷的脆性很大，经不起冲击和非对称受力，而且其极限应变小、密度大，与结构粘合后对结构的力学性能会产生较大的影响。压电聚合物虽然柔顺性好，但是它的使用温度范围小，而且其压电应变常数较低，因此作为驱动器使用时驱动效果差。为了克服上述压电材料的缺点，人们开发了压电复合材料。由于压电复合材料不但可以克服压电材料的缺点，而且还兼有有机高分子与无机材料两者的优点，甚至可以根据使用要求设计出单项压