复合材料的研究进展.pdf

复合材料的必威体育精装版研究进展 1、引言人类社会正面临着诸多的问题和需求，如矿物 能源、资源的枯竭、环境问题、信息技术以及生活质量等， 这推动了复合材料的发展，也促进了各种高新技术的发展。 但目前人们已不仅仅局限于新材料的创造、发现和应用上， 科学研究已进入一个各种材料综合使用的新阶段，即向着按 预定的性能或功能设计新材料的方向发展。并且，在复合材 料性能取得飞速发展的同时，其应用领域不断拓宽，性能持 续优化，加工工艺不断改善，成本不断降低。复合材料的独 特之处在于其可提供单一材料难以拥有的性能，其最大的优 势是赋予材料可剪切性，从而优化设计每个特定技术要求的 产品，最大限度地保证产品的可靠性、 减轻重量和降低成本。 近年以来，复合材料在加工领域中取得了一系列重要的进 展，由于计算机辅助设计工具的介入和先进加工技术的开 发，使复合材料的市场竞争力有了很大的提高，应用领域不 断扩大，除用于结构复合材料外，还大量的进入了功能材料 市场。我们观察到，复合材料的发展趋势是： （1）进一步提 高结构型先进复合材料的性能； （2）深入了解和控制复合材 料的界面问题； （3 ）建立健全复合材料的复合材料力学； （4 ） 复合材料结构设计的智能化； （5 ）加强功能复合材料的研究。 近年来，复合材料在增强纤维、加工技术、智能材料和非破 坏性检测技术等方面研究较多，并且不断有新的市场应用， 能够代表复合材料的必威体育精装版发展方向。 2. 增强纤维环保化目 前，增强纤维的发展趋势主要是强度、模量和断裂伸长的提 高。但随着全球环保意识的风行，复合材料产品也逐渐受到 环保方面要求的压力，尤其欧洲地区已有相关规定，热固性 复材产品由于无法回收再利用而不易销往欧洲。在树脂之 外，复材产品中的增强纤维迄今绝大部分都是无法回收再利 用的，包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶等，全都是如此。最近 有一种新型增强纤维－玄武岩纤维 (Basalt Filament) ，是由火 山岩石所提炼而成的，堪称 100% 天然且环保，预期在不久 的未来，将会取代相当比例的各种纤维，而加入复合材料产 品中。在我国，黄麻等天然纤维增强复合材料也正在研究之 中，这类纤维不仅环保，而且可循环利用。 3. 加工技术高 效化降低加工成本对复合材料的应用起着十分重要的作用。 当前树脂转注成型 (Resin Transfer Molding, RTM) 系列技术的 盛行，就是因为可以大幅降低模具与制作的成本。 一般而言， 复材产品的制造成本主要取决于模具技术与加工技术两个 主要项目，因此在发展平价复材产品的过程中，模具与制程 是研发改进的重点。在制造复材产品所使用的模具方面，须 同时兼顾精确、 耐用、低成本、 加工容易等要求。 Materia Inc. 公司发展出一种新型高分子材料，可以快速成型成模具，在 收缩率、硬度和耐热各方面都有很适合的平衡性质。同时也 或视需要采用金属粉作为补强，包括铝、铜或钨， 以提高 硬度与耐热性。这种模具材料结合了热塑性树脂的韧性与耐 久性，热固性树脂的简易成型 (低粘度 )与耐高温性、以及氟 系树脂的化学安定性，所以特别适合作为模具材料。另外， 针对大型零件一次成型，或是原型件制作，采用发泡材 (Syntactic Foam) 也可促成快速经济的制程，包括可调整的宽 度，耐热性，以及简易加工性。此种发泡复材中经由添加玻 璃粉、塑胶、陶瓷或金属涂布的球体，可达到各种不同的密 度与耐温性质。在复材制程改良方面，针对复材制程中的加 压技术， Torr Technology lnc. ，约在