1、1用途用途結構復合材料結構復合材料功能復合材料功能復合材料 以其力學性能如強度、以其力學性能如強度、剛度、形變等特性為工程剛度、形變等特性為工程所應用，主要用于結構承所應用，主要用于結構承力或維持結構外形。力或維持結構外形。 以其聲、光、電、熱、磁等以其聲、光、電、熱、磁等物理特性為工程所應用，用于如物理特性為工程所應用，用于如絕熱、透波、耐腐蝕、耐磨、減絕熱、透波、耐腐蝕、耐磨、減振或熱變形等熱、聲、光、電、振或熱變形等熱、聲、光、電、磁的功能要求。磁的功能要求。2組成組成基體材料基體材料(連續相連續相)功能體功能體(分散相分散相)粘結、保護纖粘結、保護纖維作用，某些維作用，某些情況下也起功

2、情況下也起功能作用。能作用。 復合材料的功能特性復合材料的功能特性主要由功能體貢獻，加入主要由功能體貢獻，加入不同特性的功能體可得到不同特性的功能體可得到特性各異的功能復合材料。特性各異的功能復合材料。3 單一功能復合材料中其功能性單一功能復合材料中其功能性質雖然由功能體提供，但基體不僅質雖然由功能體提供，但基體不僅起到粘結和賦形作用，同時也會對起到粘結和賦形作用，同時也會對復合材料整體的物理性能有影響。復合材料整體的物理性能有影響。 多元功能體的復合材料可以具多元功能體的復合材料可以具有多種功能，同時還有可能由于產有多種功能，同時還有可能由于產生復合效應而出現新的功能。生復合效應而出現新的功

3、能。4 (1) 應用面寬。根據需要可設計與制備出不同功能的復合應用面寬。根據需要可設計與制備出不同功能的復合 材料，以滿足現代科學技術發展的需求。材料，以滿足現代科學技術發展的需求。(2) 研制周期短。研制周期短。 一種結構材料從研究到應用，一般需要一種結構材料從研究到應用，一般需要10-15 年左石，甚至更長，而功能復合材料的研制年左石，甚至更長，而功能復合材料的研制 周期要短得多。周期要短得多。(3) 附加值高。單位質量的價格與利潤遠遠高于結構復合材料附加值高。單位質量的價格與利潤遠遠高于結構復合材料(4) 小批量，多品種。功能復合材料很少有大批量，小批量，多品種。功能復合材料很少有大批量

4、， 但品種但品種 需求多。需求多。(5) 適于特殊用途。在不少場合，功能復合材料有著其他材料適于特殊用途。在不少場合，功能復合材料有著其他材料 無法比擬的使用特性。無法比擬的使用特性。5金屬基復金屬基復合材料合材料非金屬基非金屬基復合材料復合材料功能復合材料功能復合材料高聚物基高聚物基復合材料復合材料無機非金屬基無機非金屬基復合材料復合材料樹脂基復樹脂基復合材料合材料橡膠基復橡膠基復合材料合材料熱固性樹脂熱固性樹脂基復合材料基復合材料熱塑性樹脂熱塑性樹脂基復合材料基復合材料基體不同基體不同6功能特性功能特性磁功能復合材料磁功能復合材料電功能復合材料電功能復合材料光功能復合材料光功能復合材料熱功

5、能復合材料熱功能復合材料摩擦功能復合材料摩擦功能復合材料阻尼功能復合材料阻尼功能復合材料防彈功能復合材料防彈功能復合材料輻射功能復合材料輻射功能復合材料7功能復合材料的主要類型功能復合材料的主要類型功能特征功能特征主要類型主要類型用途用途磁功能磁功能復合材料復合材料屏蔽復合材料屏蔽復合材料吸波復合材料吸波復合材料透波復合材料透波復合材料柔韌磁體、磁記錄柔韌磁體、磁記錄隱身材料隱身材料雷達罩、天線罩雷達罩、天線罩導電導電復合材料復合材料聚合物基導電復合材料聚合物基導電復合材料本征導電聚合物材料本征導電聚合物材料壓電復合材料壓電復合材料陶瓷基導電復合材料陶瓷基導電復合材料水泥基導電復合材料水泥基導

6、電復合材料金屬基導電復合材料金屬基導電復合材料導電納米復合材料導電納米復合材料超導復合材料超導復合材料屏蔽屏蔽防靜電、開關防靜電、開關壓電傳感器壓電傳感器高壓絕緣高壓絕緣建筑物絕緣建筑物絕緣高強、耐熱導電材料高強、耐熱導電材料鋰電池鋰電池醫用核磁成像技術醫用核磁成像技術減少電磁波對信息減少電磁波對信息系統的干擾、減弱系統的干擾、減弱電磁波對人體健康電磁波對人體健康的損害。的損害。吸收或衰減入射的吸收或衰減入射的電磁波，使其因干電磁波，使其因干涉而消失或將其電涉而消失或將其電磁能轉換為其他形磁能轉換為其他形式的能量。式的能量。8功能特征功能特征主要類型主要類型用途用途光功能光功能復合材料復合材料

7、透光復合材料透光復合材料光傳導復合材料光傳導復合材料發光復合材料發光復合材料光致變色復合材料光致變色復合材料感光復合材料感光復合材料光電轉換復合材料光電轉換復合材料光記錄復合材料光記錄復合材料農用溫室頂板農用溫室頂板光纖傳感器光纖傳感器熒光顯示板熒光顯示板變色眼鏡變色眼鏡光刻膠光刻膠光電導攝像管光電導攝像管光學存儲器光學存儲器熱功能熱功能復合材料復合材料燒蝕防熱復合材料燒蝕防熱復合材料熱適應復合材料熱適應復合材料阻燃復合材料阻燃復合材料固體火箭發動機噴管固體火箭發動機噴管半導體支撐板半導體支撐板車、船、飛行器等內裝飾材料車、船、飛行器等內裝飾材料9功能特征功能特征主要類型主要類型用途用途摩擦摩

8、擦復合材料復合材料摩阻復合材料摩阻復合材料減摩復合材料減摩復合材料汽車剎車片汽車剎車片軸承軸承阻尼阻尼復合材料復合材料熱損耗阻尼復合材料熱損耗阻尼復合材料磁損耗阻尼復合材料磁損耗阻尼復合材料電損耗阻尼復合材料電損耗阻尼復合材料洗衣機外殼、網球拍洗衣機外殼、網球拍橋梁減振橋梁減振智能聲控智能聲控防彈防彈復合材料復合材料軟質防彈裝甲軟質防彈裝甲復合材料層合板防彈裝甲復合材料層合板防彈裝甲陶瓷陶瓷/復合材料防彈裝甲復合材料防彈裝甲防彈衣防彈衣防彈頭盔防彈頭盔航空復合裝甲航空復合裝甲抗輻射抗輻射復合材料復合材料防紫外線復合材料防紫外線復合材料防防X射線復合材料射線復合材料防防射線復合材料射線復合材料防

9、中子復合材料防中子復合材料防核輻射復合材料防核輻射復合材料遮陽傘遮陽傘X射線攝影紗射線攝影紗射線防護服射線防護服中子輻射防護服中子輻射防護服核廢料容器核廢料容器10復合效應復合效應 復合材料由兩種或兩種以上組元構成，復合材料由兩種或兩種以上組元構成，組元材料之間的協同作用與交互作用使復組元材料之間的協同作用與交互作用使復合材料表現出的一種特殊物理現象。合材料表現出的一種特殊物理現象。 復合效應不是復合材料的一種特定性復合效應不是復合材料的一種特定性能，但是可通過復合材料的性能而反映。能，但是可通過復合材料的性能而反映。換言之，同種復合材料的不同性能表現出換言之，同種復合材料的不同性能表現出來的

10、復合效應是不同的。來的復合效應是不同的。11基體：基體：(1) 復合材料各組元復合材料各組元 (相相) 作用作用復合材料產生組合力學及其它性能，復合材料產生組合力學及其它性能，復合效應產生的根源。復合效應產生的根源。 將增強材料粘合成整體并使增強材料的位置固定。將增強材料粘合成整體并使增強材料的位置固定。 增強材料間傳遞載荷，并使載荷均勻，自身承受一定載荷。增強材料間傳遞載荷，并使載荷均勻，自身承受一定載荷。 保護增強體免受各種損傷。保護增強體免受各種損傷。 很大程度上決定成型工藝方法及工藝參數選擇。很大程度上決定成型工藝方法及工藝參數選擇。 決定部分性能。決定部分性能。增強體：增強體：功能體

11、：功能體：界面相層：界面相層：主要承受絕大部分載荷、增強、主要承受絕大部分載荷、增強、 增韌增韌賦予一定功能賦予一定功能12界面區域示意圖界面區域示意圖1-外力場；外力場；2-樹脂基體；樹脂基體；3-基體表面區；基體表面區；4-相互滲透區；相互滲透區；5-增強劑表面區；增強劑表面區；6-增強劑增強劑13(2) 復合效應復合效應復合效應表現形式多種多樣大致可分為：復合效應表現形式多種多樣大致可分為：反映為復合材料的混合定則反映為復合材料的混合定則(Rule of Mixture) Pc=f1p1n+f2p2n+f3p3n+f4p4n+線性效應：加和效應、平均效應、相補效應及相抵效應線性效應：加和

12、效應、平均效應、相補效應及相抵效應非線性效應：乘積效應、系統效應、誘導效應及共振效應非線性效應：乘積效應、系統效應、誘導效應及共振效應加和效應(Mean Properties)Pc ：復合材料的某一性質，如強度，模量，熱導率等。：復合材料的某一性質，如強度，模量，熱導率等。 pi ：組成復合材料的基體或增強體：組成復合材料的基體或增強體(或功能體或功能體)的某性質的某性質fi：體積分數體積分數， f1+f2+f3+f4+=100%n：常數，由實驗確定，范圍為：常數，由實驗確定，范圍為-1n1。14 如對材料輸入如對材料輸入X，材料性能輸出為，材料性能輸出為Y，而，而Y又作為又作為另外一種材料的

13、輸入，另外一種材料產生輸出為另外一種材料的輸入，另外一種材料產生輸出為Z，兩，兩種材料復合得出一種新性能材料。乘積效應對開發新種材料復合得出一種新性能材料。乘積效應對開發新型功能材料指出了方向，可獲得很高的性能，還可創型功能材料指出了方向，可獲得很高的性能，還可創造出任何單一材料不可能存在的功能效應。造出任何單一材料不可能存在的功能效應。乘積效應(Product Properties)又稱傳遞特性，交叉耦和效應。又稱傳遞特性，交叉耦和效應。 如兩種功能材料如兩種功能材料熱熱-形變材料形變材料 (X/ Y表示表示)、形變、形變-電導材料電導材料 (Y/ Z) ，其乘積效果：，其乘積效果：ZXZY

14、YX由于兩組分的協同作用得到一由于兩組分的協同作用得到一種新的熱種新的熱-電導功能復合材料電導功能復合材料15 機理不清楚，但存在，如彩色膠機理不清楚，但存在，如彩色膠片由紅、黃、蘭三種感光層復合，結片由紅、黃、蘭三種感光層復合，結果是五彩繽紛的畫面，復合涂層使材果是五彩繽紛的畫面，復合涂層使材料表面硬度大幅度提高，超過按混合料表面硬度大幅度提高，超過按混合定則的計算值。說明組成了復合系統定則的計算值。說明組成了復合系統才能出現的現象。才能出現的現象。16兩個相鄰物體在一定兩個相鄰物體在一定條件下發生共振。條件下發生共振。在一定條件下，復合材料中的一在一定條件下，復合材料中的一組分材料可以通過

15、誘導作用使另組分材料可以通過誘導作用使另一組分材料的結構改變而改變整一組分材料的結構改變而改變整體性能或產生新的效應。體性能或產生新的效應。實驗發現增強體的晶形會通過界面實驗發現增強體的晶形會通過界面誘導基體結構改變而形成界面層相誘導基體結構改變而形成界面層相17 功能復合材料的設計思路與結構復合材料基本相同：根功能復合材料的設計思路與結構復合材料基本相同：根據使用要求選用功能體、基體等原材料，通過一定的復合工據使用要求選用功能體、基體等原材料，通過一定的復合工藝制成所需要求的功能復合材料。藝制成所需要求的功能復合材料。設計原則與結構復合材料基本相同：設計原則與結構復合材料基本相同：首先考慮關

16、鍵的、主要的性能；首先考慮關鍵的、主要的性能；兼顧其他性能；兼顧其他性能；選擇性能分散性小的原材料選擇性能分散性小的原材料(如功能體、基體等如功能體、基體等)；采取的成型工藝盡可能簡單、方便；采取的成型工藝盡可能簡單、方便；經濟性合理。經濟性合理。 18原因：原因：功能復合材料的設計要比結構復合材料的設計復雜功能復合材料的設計要比結構復合材料的設計復雜 結構復合材料設計主要考慮的是力學性能，而結構復合材料設計主要考慮的是力學性能，而力學性能的計算有相當成熟的理論與數學式。功能力學性能的計算有相當成熟的理論與數學式。功能復合材料的設計則不同，由于功能特性廣，材料的復合材料的設計則不同，由于功能特

17、性廣，材料的功能體現不如力學性質簡單，沒有統一的、成熟的功能體現不如力學性質簡單，沒有統一的、成熟的設計理論，一般只有半經驗性的計算公式，給設計設計理論，一般只有半經驗性的計算公式，給設計帶來很大難度，設計的精度也有影響。帶來很大難度，設計的精度也有影響。19功能復合材料的成型方法與結構復合材料成型方法基本相功能復合材料的成型方法與結構復合材料成型方法基本相同，主要取決于基體。同，主要取決于基體。樹脂基功能復合材料以樹脂基功能復合材料以熱壓成型熱壓成型為主。為主。20原位復合技術：原位復合技術：以材料合成過程于基體中產生彌散相且與以材料合成過程于基體中產生彌散相且與母體有良好相容性、無重復污染

18、為特色。母體有良好相容性、無重復污染為特色。自蔓延復合技術：自蔓延復合技術：以自放熱、自潔凈和高活性、亞穩結構以自放熱、自潔凈和高活性、亞穩結構產物為特征。產物為特征。分子自組裝技術：分子自組裝技術：以攜帶電荷基體通過交替的靜電引力來以攜帶電荷基體通過交替的靜電引力來形成層狀高密度、納米級均勻分散材料為特點。形成層狀高密度、納米級均勻分散材料為特點。仿生技術仿生技術、凝膠澆注技術凝膠澆注技術、微波合成與燒結技術微波合成與燒結技術等。等。新興技術新興技術21 指材料中的第二相或增強相生成于材料的形成過程之指材料中的第二相或增強相生成于材料的形成過程之中，它們不是在材料制備之前就有，而是在材料制備

19、過程中，它們不是在材料制備之前就有，而是在材料制備過程中原位就地產生。中原位就地產生。 原位生成可以是金屬、陶瓷或高分子等物相，它們能原位生成可以是金屬、陶瓷或高分子等物相，它們能以顆粒、晶須、晶板或微纖等微觀組織形式存在于基體中。以顆粒、晶須、晶板或微纖等微觀組織形式存在于基體中。來源于來源于 原位結晶（原位結晶（in-situ crystallization）和原位聚）和原位聚合（合（in-situ polymerization）的概念。的概念。22 根據材料設計的要求，選擇適當的反應根據材料設計的要求，選擇適當的反應劑（氣相、液相或固相），在適當的溫度下，劑（氣相、液相或固相），在適當的

20、溫度下，借助于基體和它們之間的物理化學反應，原借助于基體和它們之間的物理化學反應，原位生成分布均勻的第二相或稱功能相。位生成分布均勻的第二相或稱功能相。原理原理(1)功能相在基體中通過形核長大生成，具有熱力學穩定性；功能相在基體中通過形核長大生成，具有熱力學穩定性； (2)工藝上可以利用傳統大規模鑄造和加工技術的優勢，實現工藝上可以利用傳統大規模鑄造和加工技術的優勢，實現連續生產和近凈成形工藝；連續生產和近凈成形工藝；(3)由于功能相原位生成，污染小，界面結合狀況好。由于功能相原位生成，污染小，界面結合狀況好。優點：優點：23 分子自組裝指分子在氫鍵、靜電、分子自組裝指分子在氫鍵、靜電、疏水親

21、脂作用、范德華力等非共價鍵疏水親脂作用、范德華力等非共價鍵弱力推動下，自發地構筑具有特殊結弱力推動下，自發地構筑具有特殊結構和形狀的集合體的過程。構和形狀的集合體的過程。產生需要的條件：產生需要的條件：(1)自組裝的動力：分子間的弱相互作用自組裝的動力：分子間的弱相互作用力的協同作用，它為分子自組裝提供能力的協同作用，它為分子自組裝提供能量。量。(2)自組裝的導向作用：分子在空間的互自組裝的導向作用：分子在空間的互補性，即要使分子自組裝發生就必須在補性，即要使分子自組裝發生就必須在空間的尺寸和方向上達到分子重排要求。空間的尺寸和方向上達到分子重排要求。24 按照分子自組裝組分不同可將分子自組裝

22、分按照分子自組裝組分不同可將分子自組裝分為表面活性劑自組裝、納米及微米顆粒自組裝及為表面活性劑自組裝、納米及微米顆粒自組裝及大分子自組裝。大分子自組裝。 大分子自組裝指高聚物或低聚物分子自發地大分子自組裝指高聚物或低聚物分子自發地構筑成具有特殊結構和形狀的集合體的過程。構筑成具有特殊結構和形狀的集合體的過程。分子自組裝體系的分類：25 固態結構可通過有效的固態結構可通過有效的X射線晶體衍射的方法；射線晶體衍射的方法；紅外光譜和紅外光譜和X射線光電子能譜來獲得組裝體系的分射線光電子能譜來獲得組裝體系的分子結構信息；子結構信息；X射線反射可測自組裝膜的厚度和粗射線反射可測自組裝膜的厚度和粗糙度；用

23、差示掃描量熱法糙度；用差示掃描量熱法(DSC)和和X射線衍射及極射線衍射及極化光譜來研究自組裝體系的熱力學性質等。化光譜來研究自組裝體系的熱力學性質等。表征手段：26 利用化合物生成時放出的反應熱，使合成利用化合物生成時放出的反應熱，使合成反應自維持下去直至反應結束，從而在很短時反應自維持下去直至反應結束，從而在很短時間里合成出所需材料的一種方法。間里合成出所需材料的一種方法。又稱為燃燒合成技術又稱為燃燒合成技術27(1) 在合成過程中，燃燒前沿溫度極高，可蒸掉揮發性在合成過程中，燃燒前沿溫度極高，可蒸掉揮發性的雜質，因而產物通常是高純度的。的雜質，因而產物通常是高純度的。(2) 由于升溫和冷

24、卻速度很快，易于存在高濃度缺陷和由于升溫和冷卻速度很快，易于存在高濃度缺陷和非平衡結構，可生成高活性的亞穩態產物；非平衡結構，可生成高活性的亞穩態產物；(3) 反應物一旦引燃，就不需外界再提供能量，加工時反應物一旦引燃，就不需外界再提供能量，加工時間只在秒級，而不是常規生產的小時級甚至天級，因間只在秒級，而不是常規生產的小時級甚至天級，因此可顯著節約能源和時間，而且設備也比較簡單。此可顯著節約能源和時間，而且設備也比較簡單。優點：28仿生學仿生學是以生物為研究對象，研究生物系統的結構性質、是以生物為研究對象，研究生物系統的結構性質、能量轉換和信息過程，并將所獲得的知識用來改善現有的能量轉換和信

25、息過程，并將所獲得的知識用來改善現有的或創造嶄新的機械、儀器、建筑結構和工藝過程的科學，或創造嶄新的機械、儀器、建筑結構和工藝過程的科學，使生物科學與工程技術相結合的一門綜合的邊緣學科。使生物科學與工程技術相結合的一門綜合的邊緣學科。29分類分類結構仿生結構仿生功能仿生功能仿生材料仿生材料仿生力學仿生力學仿生通過研究生物肌體的構造，通過研究生物肌體的構造，建造類似生物體或其中一建造類似生物體或其中一部分的機械裝置，通過結部分的機械裝置，通過結構相似實現功能相近。構相似實現功能相近。是使人造的機械能夠部分地實現諸是使人造的機械能夠部分地實現諸如思維、感知、運動和操作等高級如思維、感知、運動和操作

26、等高級動物功能的仿生技術。功能仿生必動物功能的仿生技術。功能仿生必須以結構仿生為基礎，在智能機器須以結構仿生為基礎，在智能機器人的研究中具有重大意義。人的研究中具有重大意義。30分類分類結構仿生結構仿生功能仿生功能仿生材料仿生材料仿生力學仿生力學仿生 指模擬生物的各種特點或特性指模擬生物的各種特點或特性而進行各種材料開發的仿生技術。而進行各種材料開發的仿生技術。它的研究內容以闡明生物體的材料它的研究內容以闡明生物體的材料構造與形成過程為目標，用生物材構造與形成過程為目標，用生物材料的觀點來考慮材料的設計與制作。料的觀點來考慮材料的設計與制作。 主要研究人體結構與精細結構的靜主要研究人體結構與精

27、細結構的靜力學性質，以及人體各個組成部分在體力學性質，以及人體各個組成部分在體內相對運動和人體運動的動力學性質，內相對運動和人體運動的動力學性質，從生物力學角度為疾病的預防、診斷和從生物力學角度為疾病的預防、診斷和治療及人工器官、醫療康復器械的設計治療及人工器官、醫療康復器械的設計與研制提供科學根據。與研制提供科學根據。3132可靠性：系統或部件在給定的使用期間內，在給定可靠性：系統或部件在給定的使用期間內，在給定的環境條件下，能夠順利完成原設計性能的概率。的環境條件下，能夠順利完成原設計性能的概率。(1) 組分材料的多重性組分材料的多重性 功能復合材料是由功能體和基體構成，除了功能體功能復合

28、材料是由功能體和基體構成，除了功能體與基體的相對含量和結合情況對其性能有影響外，功能與基體的相對含量和結合情況對其性能有影響外，功能體與基體本身的性能對復合材料更有直接影響。體與基體本身的性能對復合材料更有直接影響。復合材料既是一種材料，也是一種結構，要提高其復合材料既是一種材料，也是一種結構，要提高其可靠性具有難度：可靠性具有難度：33(2) 材料材料-結構工藝的同步性結構工藝的同步性 復合材料可靠性存在的問題：材復合材料可靠性存在的問題：材料特性知識的缺乏；材料性能的分料特性知識的缺乏；材料性能的分散性；制備工藝的不穩定性；試驗散性；制備工藝的不穩定性；試驗方法的不完善；統計數據不足；對方

29、法的不完善；統計數據不足；對復合材料性能隨時間變化的規律和復合材料性能隨時間變化的規律和知識掌握不夠。知識掌握不夠。34由單功能向雙功能、多功能化發展；由單功能向雙功能、多功能化發展；由功能向機敏、智能化方向發展；由功能向機敏、智能化方向發展；功能功能-承力一體與輕量化；承力一體與輕量化；功能體的高性能化與微細化；功能體的高性能化與微細化；使用性能的穩定性與長壽命；使用性能的穩定性與長壽命；高精確度的設計技術與設計制造一體化；高精確度的設計技術與設計制造一體化；無余量成型與低成本制造技術。無余量成型與低成本制造技術。35根據應用特性根據應用特性電磁波特性復合材料、電磁波特性復合材料、磁光復合材

30、料等磁光復合材料等以磁功能為主要以磁功能為主要應用目的的材料應用目的的材料兼有磁性功能與兼有磁性功能與其他功能特性的其他功能特性的的材料的材料磁性復合材料磁性復合材料10.3 磁性復合材料磁性復合材料36根據基體類型分類：聚合物基磁性復合材料根據基體類型分類：聚合物基磁性復合材料 金屬基磁性復合材料金屬基磁性復合材料根據基體相態分類：固體磁性復合材料根據基體相態分類：固體磁性復合材料 液態磁性復合材料液態磁性復合材料根據磁性功能體的粒徑大小分類：普通磁性復合材料根據磁性功能體的粒徑大小分類：普通磁性復合材料 納米磁性復合材料。納米磁性復合材料。磁性復合材料磁性復合材料由帶有磁性的功能體與基體由

31、帶有磁性的功能體與基體經混合、成型、固化而得到。經混合、成型、固化而得到。3710.3.1 聚合物基磁性復合材料聚合物基磁性復合材料優點：密度小；材料機械性能優良，具有很好的沖擊強度優點：密度小；材料機械性能優良，具有很好的沖擊強度和拉伸強度；加工性能好，既可制備尺寸準確、收縮率低、和拉伸強度；加工性能好，既可制備尺寸準確、收縮率低、壁薄的制品，也可生產壁薄的制品，也可生產1kg以上的大型形狀復雜制品，并不需以上的大型形狀復雜制品，并不需二次加工，但若需要也可以方便地進行二次加工。二次加工，但若需要也可以方便地進行二次加工。決定復合材決定復合材料的磁性能料的磁性能影響復合材料影響復合材料的磁性

32、能、力的磁性能、力學性能及成型學性能及成型加工性能加工性能改善材料的成改善材料的成型加工性能型加工性能1. 組分材料與其作用組分材料與其作用組成：磁性功能體組成：磁性功能體(磁粉磁粉)、聚合物基體、聚合物基體(粘結劑粘結劑)和加工助劑三和加工助劑三大部分組成。大部分組成。38主要包括鐵氧體和稀土類材料主要包括鐵氧體和稀土類材料 以氧化鐵和其他鐵族或稀土族氧化物為主要以氧化鐵和其他鐵族或稀土族氧化物為主要成分成分(如如BaO6Fe2O3或或SrOFe2O3)的復合氧化物。的復合氧化物。與稀土類磁粉相比，磁性能較差，其復合材料磁與稀土類磁粉相比，磁性能較差，其復合材料磁能積僅為能積僅為0.51.4

33、MGOe，但價格低廉，僅為稀土，但價格低廉，僅為稀土類復合磁粉的類復合磁粉的1/601/30，而且性能穩定、成型比，而且性能穩定、成型比較容易，占整個磁粉總量的較容易，占整個磁粉總量的90%左右。左右。39(1)SmCo5 其復合永磁性能比鐵氧體復合永磁優異得多，其復合永磁性能比鐵氧體復合永磁優異得多，最大磁能積達到最大磁能積達到8.8MGOe(兆高奧)，其最大缺點是磁，其最大缺點是磁性的熱穩定性差，成型中易氧化，其復合永磁長期使性的熱穩定性差，成型中易氧化，其復合永磁長期使用溫度低，性能不穩定。用溫度低，性能不穩定。主要包括鐵氧體和稀土類材料主要包括鐵氧體和稀土類材料稀土類磁粉的發展經歷了幾

34、個階段：稀土類磁粉的發展經歷了幾個階段：釤鈷磁鐵釤鈷磁鐵(SmCo)稀土永磁鐵之一稀土永磁鐵之一,目前主要有目前主要有SmCo5和和Sm2Co17兩種成分。兩種成分。(2)Sm2Co17 其磁性能與熱穩定性比第一代優異得多，其磁性能與熱穩定性比第一代優異得多，最大磁能積高達最大磁能積高達17MGOe，最高長期使用溫度可達，最高長期使用溫度可達100。耐腐蝕性能優良，但存在價格昂貴的問題，推。耐腐蝕性能優良，但存在價格昂貴的問題，推廣應用困難。廣應用困難。40(3) 稀土類復合永磁稀土類復合永磁 不含不含Sm、Co等昂貴稀有金屬，等昂貴稀有金屬，以以Nd2Fe14B(釹鐵硼磁鐵)為代表的為代表的

35、NdFeB系列。系列。優點：磁性能優異、價格低廉，最大磁能積可高達優點：磁性能優異、價格低廉，最大磁能積可高達50MGOe。缺點：熱穩定性差，易腐蝕生銹，在制造、貯存、使用期間缺點：熱穩定性差，易腐蝕生銹，在制造、貯存、使用期間常常發生磁性裂化現象。常常發生磁性裂化現象。 防止防止NdFeB類復合永磁的氧化腐蝕：一是對磁體的表面類復合永磁的氧化腐蝕：一是對磁體的表面進行抗氧化腐蝕涂層；二是對進行抗氧化腐蝕涂層；二是對NdFeB合金體本身組成改性，合金體本身組成改性，通過加入通過加入Co、Ni等元素來實現。等元素來實現。(4)復合磁粉復合磁粉 磁體中含有兩種以上的不同磁粉磁體中含有兩種以上的不同

36、磁粉41 熱固性基體中，常采用環熱固性基體中，常采用環氧樹脂，其具有良好的粘結性氧樹脂，其具有良好的粘結性能、耐腐蝕性能、尺寸穩定性能、耐腐蝕性能、尺寸穩定性及高強度等特點。目前多采用及高強度等特點。目前多采用添加多種硫化物的方法對環氧添加多種硫化物的方法對環氧樹脂進行改性，以提高其加工樹脂進行改性，以提高其加工穩定性和磁性能。穩定性和磁性能。橡膠類、熱固性樹脂類和熱塑性樹脂類橡膠類、熱固性樹脂類和熱塑性樹脂類 包括天然橡膠與合包括天然橡膠與合成橡膠，主要用于柔磁成橡膠，主要用于柔磁基體復合材料，特別在基體復合材料，特別在耐熱、耐寒的條件下用耐熱、耐寒的條件下用硅橡膠作基體最合適。硅橡膠作基體

37、最合適。但與樹脂類基體相比，但與樹脂類基體相比，一般橡膠成型加工困難。一般橡膠成型加工困難。42橡膠類、熱固性樹脂類和熱塑性樹脂類橡膠類、熱固性樹脂類和熱塑性樹脂類 熱塑性樹脂中絕大多數均可作為磁性材料基熱塑性樹脂中絕大多數均可作為磁性材料基體，對磁性復合材料的磁性能影響不大，但對其體，對磁性復合材料的磁性能影響不大，但對其力學性能、耐熱性能、耐化學性能有影響。最常力學性能、耐熱性能、耐化學性能有影響。最常用的熱塑性基體：尼龍，其熔體黏度低，力學性用的熱塑性基體：尼龍，其熔體黏度低，力學性能好。能好。 要求基體在成型時能提供較好的流動性，所提供要求基體在成型時能提供較好的流動性，所提供的產品有

38、較好的強度。的產品有較好的強度。 樹脂的流動性直接影響到能否得到高功能體含量樹脂的流動性直接影響到能否得到高功能體含量的復合體系、能否很好的充滿模腔，磁粉能否很好的的復合體系、能否很好的充滿模腔，磁粉能否很好的沿外磁場方向定向等問題。沿外磁場方向定向等問題。 43加工助劑加工助劑 潤滑劑、增塑劑與偶聯劑潤滑劑、增塑劑與偶聯劑 改善聚合體系的流動性，提高磁粉的取向改善聚合體系的流動性，提高磁粉的取向度和磁粉含量。度和磁粉含量。4410.4 吸波復合材料吸波復合材料 按照電磁波段來分，有雷達隱身技術、紅外隱身技按照電磁波段來分，有雷達隱身技術、紅外隱身技術、激光隱身技術、可見光隱身技術、聲隱身技術

39、以及術、激光隱身技術、可見光隱身技術、聲隱身技術以及復合隱身技術等。復合隱身技術等。 按照實現目標隱身的技術手段可分為外形隱身按照實現目標隱身的技術手段可分為外形隱身(結構結構隱身隱身)技術和材料隱身技術。材料隱身技術中的關鍵是吸技術和材料隱身技術。材料隱身技術中的關鍵是吸波材料。波材料。隱身技術：隱身技術：在一定的遙感探測環境中降低目標的可探測性。在一定的遙感探測環境中降低目標的可探測性。現代隱身技術分類現代隱身技術分類45 由基體材料由基體材料(或粘結劑或粘結劑)、增強體與損、增強體與損耗介質復合而成，能夠通過自身的吸收作耗介質復合而成，能夠通過自身的吸收作用減少目標雷達的散射截面用減少目

40、標雷達的散射截面(RCS)。與實際目標反射回發射與實際目標反射回發射/接收天線的能接收天線的能量相同的理想電磁波反射體的面積。量相同的理想電磁波反射體的面積。雷達散射截面雷達散射截面46雷達方程雷達方程422trR4GPPPr接收功率接收功率 雷達散射截面雷達散射截面 Pt發射功率發射功率波長波長 G天線增益天線增益 R距離距離 雷達接收到從目標返回的功率與雷達接收到從目標返回的功率與RCS成正比，成正比，為使目標對雷達隱身應該盡量減小其為使目標對雷達隱身應該盡量減小其RCS。使用吸。使用吸波復合材料可達到此目的。波復合材料可達到此目的。47 吸波材料能吸收或衰減入射的電磁波，使吸波材料能吸收

41、或衰減入射的電磁波，使其因干涉而消失或其電磁能轉換為其他形式的其因干涉而消失或其電磁能轉換為其他形式的能量。其基本原理包括干涉作用和吸收作用。能量。其基本原理包括干涉作用和吸收作用。1. 干涉作用干涉作用 干涉作用是將入射的電磁波分成兩部分，一部分從干涉作用是將入射的電磁波分成兩部分，一部分從吸波層表面反射，另一部分透過吸波層后經底層反射后吸波層表面反射，另一部分透過吸波層后經底層反射后再穿過吸波層射出來。若經底層反射的波與吸波層表面再穿過吸波層射出來。若經底層反射的波與吸波層表面反射的波相位正好相反，兩段波便可發生干涉而減弱。反射的波相位正好相反，兩段波便可發生干涉而減弱。吸波基本原理吸波基

42、本原理48衰減特性：衰減特性：電磁波在材料內產生電損耗或磁損耗，使電電磁波在材料內產生電損耗或磁損耗，使電磁波的電磁性能轉為其他形式的能量散失掉，達到減少磁波的電磁性能轉為其他形式的能量散失掉，達到減少反射的目的。反射的目的。2. 吸收作用吸收作用 材料對電磁波產生吸收作用有兩個條件材料對電磁波產生吸收作用有兩個條件：(1) 電磁波入射到材料上時能最大限度地進入到材料內部，電磁波入射到材料上時能最大限度地進入到材料內部，即電磁匹配要好即電磁匹配要好(匹配特性匹配特性)；(2) 進入材料內部的電磁波能迅速地被衰減掉，即電磁損進入材料內部的電磁波能迅速地被衰減掉，即電磁損耗要大耗要大(衰減特性衰減

43、特性)。49 電損耗機理：電損耗機理：依靠電介質的極化機理吸收、衰減電磁波。依靠電介質的極化機理吸收、衰減電磁波。極化的基本形式包括位移式極化和松弛極化。極化的基本形式包括位移式極化和松弛極化。 彈性，瞬時完成，其彈性，瞬時完成，其極化過程不消耗能量，一極化過程不消耗能量，一般發生在物質結構緊密、般發生在物質結構緊密、規則的地方。規則的地方。 與熱運動有關，非與熱運動有關，非彈性，需一定時間，需彈性，需一定時間，需消耗一定的能量。消耗一定的能量。 電損耗介質的吸波機理主要是松弛極化。松弛極化與電電損耗介質的吸波機理主要是松弛極化。松弛極化與電場作用和熱運動有關。熱運動的作用力圖使材料中的質點場

44、作用和熱運動有關。熱運動的作用力圖使材料中的質點分布混亂，而電場力圖使這些質點按電場規律分布，最終分布混亂，而電場力圖使這些質點按電場規律分布，最終結果是使質點按電場規律分布，然而在質點移動過程中克結果是使質點按電場規律分布，然而在質點移動過程中克服了一定的勢壘，時間較長，需吸收一定能量。服了一定的勢壘，時間較長，需吸收一定能量。50抗輻射復合材料抗輻射復合材料在高劑量輻射在高劑量輻射(電離輻射電離輻射)能量照射環境下，能量照射環境下，能長時間使用的復合材料。能長時間使用的復合材料。10.8 抗輻射復合材料抗輻射復合材料電離輻射電離輻射天然輻射天然輻射人工輻射人工輻射來源于地球外的宇來源于地球

45、外的宇宙線和地球本身的宙線和地球本身的天然放射性核素。天然放射性核素。 來源于各種人為制造或來源于各種人為制造或利用的輻射源。包括核工業、利用的輻射源。包括核工業、輻射加工、醫療照射以及生輻射加工、醫療照射以及生產過程中產生的輻射源或加產過程中產生的輻射源或加工過的天然輻射源。工過的天然輻射源。51抗輻射復合材料的分類與特點抗輻射復合材料的分類與特點輻射類型輻射類型抗紫外線復合材料抗紫外線復合材料抗抗X射線復合材料射線復合材料抗抗射線復合材料射線復合材料抗中子射線復合材料抗中子射線復合材料基體材料基體材料聚合物基抗輻射復合材料聚合物基抗輻射復合材料陶瓷基抗輻射復合材料陶瓷基抗輻射復合材料碳基抗

46、輻射復合材料碳基抗輻射復合材料金屬基抗輻射復合材料金屬基抗輻射復合材料52 復合材料的抗輻射能力主要由組分材料決定，如重復合材料的抗輻射能力主要由組分材料決定，如重金屬化合物、稀土金屬氧化物和陶瓷粉末具有很強的抗金屬化合物、稀土金屬氧化物和陶瓷粉末具有很強的抗輻射能力，將它們添加到基體材料中，可以制成性能優輻射能力，將它們添加到基體材料中，可以制成性能優越的抗輻射復合材料。越的抗輻射復合材料。 纖維或織物增強的復合材料一般都具有良好的抗輻纖維或織物增強的復合材料一般都具有良好的抗輻射能力，目前廣泛應用于抗輻射復合材料的纖維種類主射能力，目前廣泛應用于抗輻射復合材料的纖維種類主要有金屬纖維、金屬鍍層纖維、涂覆金屬鹽纖維、碳纖要有金屬纖維、金屬鍍層纖維、涂覆金屬鹽纖維、碳纖維和碳化硅纖維。這些纖維具有良好的抗輻射性能以及維和碳化硅纖維。這些纖維具有良好的抗輻射性能以及優異的力學性能、熱性能等。優異的力學性能、熱性能等。53 紫外線是波長在紫外線是波長在180400nm之間的電磁波。之間的電磁波。 益處：適量的紫外線輻射能促進人體維生素益處：適量的紫外線輻射能促進人體維生素D的生成和的生成和對鈣的吸收以及抑制細菌的生長。對鈣的吸收以及抑制細菌的生長。 害處：過量的紫外線照射會傷害皮膚；聚合物在有氧環害處：