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FRP玻璃鋼復(fù)合材料論壇

標(biāo)題: 什么是復(fù)合材料（1） [打印本頁]
作者: 玄武    時(shí)間: 2011-6-15 10:55
標(biāo)題: 什么是復(fù)合材料（1）
一．緒言
　　
　　材料是高新技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)代文明的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料科學(xué)一直是活躍的科學(xué)前沿。材料是人類文明發(fā)展的里程碑：歷史上所謂石器—青銅—鐵器時(shí)代，就以材料作為時(shí)代標(biāo)志。材料是技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵。沒有半導(dǎo)體材料，就不會(huì)有計(jì)算機(jī)；沒有耐高溫、高強(qiáng)、低容重的結(jié)構(gòu)材料就沒有宇航事業(yè)。美國(guó)國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)委員會(huì)列定了21項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)中材料占五項(xiàng)：光電子材料、金屬與合金、陶瓷材料、高分子材料、先進(jìn)復(fù)合材料。我國(guó)863計(jì)劃涵括的七大方面：航天、激光、生物工程、新材料、能源、信息、自動(dòng)化。材料是其中之一。材料的開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用對(duì)自然環(huán)境和人類社會(huì)的影響是無與倫比的。因此，人們把能源—材料—信息作為現(xiàn)代文明的三大支柱。
　　
　　為什么材料，特別是高性能新材料受到世界各國(guó)如此重視，得到迅速發(fā)展呢？主要有以下四點(diǎn)原因：（1）國(guó)際軍事工業(yè)激烈競(jìng)爭(zhēng)，航空航天技術(shù)發(fā)展需要。下面舉幾個(gè)例子予以佐證。例1，宇宙飛船或衛(wèi)星返回地面若不控制，外表溫度可達(dá)4000℃。合金鋼2000℃也熔化了。目前沒有任一種單一材料可抵此溫度。飛船宇宙飛行時(shí)，外壁溫度為零下110℃，返回地面，高溫沖擊時(shí)間30min，外壁溫度為1250℃。美國(guó)航天飛機(jī)“哥倫比亞號(hào)”外表覆蓋了可重復(fù)使用的聚合物基復(fù)合材料隔熱瓦片30757塊，成功解決了難題。例2，宇宙飛行器上的雷達(dá)天線，稱為“飛行器眼睛”。為降低信號(hào)損失，對(duì)其尺寸穩(wěn)定性有嚴(yán)格要求：變形小于萬分之一，重量輕強(qiáng)度高。工作環(huán)境卻非常嚴(yán)苛：發(fā)射加速度沖擊與振動(dòng)，-200℃~70℃。高模量碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料幾乎為唯一滿足要求的材料。例3，據(jù)計(jì)算，人造衛(wèi)星減重1kg，運(yùn)載火箭可減輕500kg。美國(guó)MX導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)由碳纖維/環(huán)氧纏繞殼體取代鈦合金，射程由1千公里增至4千公里,CFWRP的比重僅為合金鋼的確1/5。例4，美國(guó)航天飛機(jī)采用了各種先進(jìn)復(fù)合材料：
　　
　　發(fā)動(dòng)機(jī)殼體硼纖維/環(huán)氧聚合物基復(fù)合材料
　　
　　壓力容器硼纖維/聚酰亞胺
　　
　　后部機(jī)體碳纖維/聚酰亞胺
　　
　　機(jī)體中央部分硼纖維/鋁金屬基復(fù)合材料
　　
　　機(jī)頭及主翼前緣碳/碳復(fù)合材料
　　
　　哈爾濱飛機(jī)公司引進(jìn)的法國(guó)海豚直升機(jī)，碳纖維、Kevlar纖維增強(qiáng)環(huán)氧先進(jìn)復(fù)合材料用量占70%以上。以上例子說明高性能新材料、聚合物基復(fù)合材料迅猛發(fā)展的第一個(gè)原因。（2）新技術(shù)的需要促進(jìn)了新材料的發(fā)展。（3）地球上金屬資源與化石能源越用越少，石油天燃?xì)獾缺臼兰o(jì)末將用盡，開發(fā)與節(jié)約能源為當(dāng)務(wù)之急。據(jù)報(bào)導(dǎo)，全世界汽車每天用油約300萬噸，約占世界產(chǎn)油總量的30—40%。采用陶瓷基復(fù)合材料制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，熱效率提高50%，可減重20%，省油30%。碳纖維增強(qiáng)塑料汽車可省油20%。再如:一個(gè)年產(chǎn)4．5萬噸的人工合成橡膠廠就能抵上45萬畝天然橡膠園。（4）科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步為新材料的發(fā)展提供了條件中國(guó)樹脂在線。
　　
　　材料的分類，新材料偏重于應(yīng)用可分為：信息材料、能源材料、功能高分子材料（如高效分離膜）、新型金屬材料（非晶態(tài)金屬、新合金等）、先進(jìn)復(fù)合材料等。從物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)上分為四大類：金屬材料、無機(jī)非金屬材料（陶瓷、玻璃、水泥等）、高分子材料（包括三大合成材料：樹脂、橡膠、纖維等）、復(fù)合材料。人們對(duì)材料的研究，總體歸結(jié)為兩大方面：一是材料組成、結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系（即微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的關(guān)系）。二是設(shè)計(jì)、制造工藝與產(chǎn)品性能間的關(guān)系。代表著結(jié)構(gòu)材料發(fā)展趨勢(shì)的樹脂基復(fù)合材料脫穎而出，日益發(fā)揮重要作用。20世紀(jì)以鋼鐵為主的時(shí)代經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，正逐步演變?yōu)閺?fù)合材料時(shí)代。在發(fā)達(dá)國(guó)家鋼鐵需求量逐年下降，而復(fù)合材料需求量猛增。目前美國(guó)塑料與樹脂基復(fù)合材料需求量比鋼鐵多0.8倍（體積比）。樹脂基復(fù)合材料經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程，其理論研究和工業(yè)生產(chǎn)已取得巨大進(jìn)展，應(yīng)用范圍已擴(kuò)展至人類生活各領(lǐng)域。
　　


摘自：http://www.zxxk.com/huodong/2009jsj/Info.aspx?InfoID=113088



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