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1、有機無機復合材料一、有機、無機復合材料的定義復合材料是指結合兩種或兩種以上不同有機、無機相的物質(zhì)以物理方式結合而成，擷取各組成成分的優(yōu)點，以構成需要之結構材。往往以一種材料為基體，另一種材料為增強體組合而成的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應，使復合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。高聚物基復合材料PMCS最先得到發(fā)展，已有半個多世紀的歷史，在工業(yè)、民用、航天航空、生態(tài)、智能等領域取得了廣泛的應用[1]。有機、無機復合材料即用有機材料與無機材料通過某種方式結合而成的全新材料。復合后的新材料具有有機、無機材料的各自優(yōu)點，并
2、且可以在力學、光學、熱學、電磁學和生物學等方面賦予材料許多優(yōu)異的性能，正在成為材料科學研究的熱點之一。目前，國內(nèi)外這方面的研究成果正不斷見諸報道[2,3]。二、有機、無機復合材料的特點復合材料中以纖維增強材料應用最廣、用量最大。其特點是比重小、比強度和比模量大。例如碳纖維與環(huán)氧樹脂復合的材料，其比強度和比模量均比鋼和鋁合金大數(shù)倍，還具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、減摩耐磨、自潤滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等性能。石墨纖維與樹脂復合可得到膨脹系數(shù)幾乎等于零的材料。纖維增強材料的另一個特點是各向異性，因此可按制件不同部位的強度要求設計纖維的排列。以碳纖維
3、和碳化硅纖維增強的鋁基復合材料，在500℃時仍能保持足夠的強度和模量。碳化硅纖維與鈦復合，不但鈦的耐熱性提高，且耐磨損，可用作發(fā)動機風扇葉片。碳化硅纖維與陶瓷復合，使用溫度可達1500℃，比超合金渦輪葉片的使用溫度（1100℃）高得多。碳纖維增強碳、石墨纖維增強碳或石墨纖維增強石墨，構成耐燒蝕材料，已用于航天器、火箭導彈和原子能反應堆中。非金屬基復合材料由于密度小，用于汽車和飛機可減輕重量、提高速度、節(jié)約能源。用碳纖維和玻璃纖維混合制成的復合材料片彈簧，其剛度和承載能力與重量大5倍多的鋼片彈簧相當。三、有機、無機復合材料的應用1有機一無機納米復合材料
4、納米復合材料是一類新墊復合材料，它是指一種或多種組分以納米量級的微粒，即接近分子水平的微粒復合于基質(zhì)中構成一種復合材料．納米復合材料因其分散相尺寸介于宏觀與微觀之間的過渡區(qū)域，將給材料的物理和化學性質(zhì)帶來特殊的變化，正日益受到關注．納米材料被譽為21世紀最有前途的材料”，該類材料研究的種類已經(jīng)涉及到無機物、有機物和非晶態(tài)材料等．有機一無機納米復合材料因其綜合了有機物和無機物各自的優(yōu)點，并且可以在力學、熱學、光學、電磁學和生物學等方面賦予材料許多優(yōu)異的性能，正在成為材料科學研究的熱點之一．<1>有機一無機納米復合技術最先制得的納米復合材料是無機納米復合
5、材料，如金屬、非金屬．陶瓷和石英玻璃等．目前，納米復合材料研究的種類已涉及到有機物和非晶態(tài)材料等．各國首先著重于納米復合材料制備方法的研究，特別是薄膜制備法的研究．納米復合方法常用的有三種：溶膠一凝膠法、嵌入法和納米微粒填充法．其中溶膠一凝膠法較早用于制備有機一無機分子雜化材料或納米復合材料；嵌入法在分子材料領域表現(xiàn)出很好的前景，特別是將不同的性能綜合到單一的材料中去．<1.1>溶膠一凝膠法(Sol—GelProcess)在l8世紀中期,Ebelman和GrahmanC在對二氧化硅凝膠的研究中，產(chǎn)生了用溶膠一凝膠工藝制備無機陶瓷和玻璃的興趣．溶膠一凝
6、膠產(chǎn)品最早出現(xiàn)在50年代，除了粉末材料外，多孔固體、纖維、涂層和薄膜也相繼被制備．溶膠一凝膠工藝的基本過程是液體金屬烷氧化物M(OR)(M為si、T等元素，R為cH、CIHs等烷基)與醇和水混合，在催化劑作用下發(fā)生如下水解一縮合反應：水解反應TEOS+4H2O—Si(OH)4+4EtOH縮合反應Si(OH)4+Si(OH)4J→(HO)3Si—O—Si(OH)3+H2O當另外的-=Si-OH四配位體互相鏈接，則發(fā)生如下縮聚反應，并最終形成三維的siO。凝膠網(wǎng)絡．(OH)3Si-O-Si(OH)3+6Si(OH)4→((HO)3Si-O)3Si-O-S
7、i(O—Si(OH)3)3+6H2O凝膠的結構取決于水解反應速率和縮合反應速率。影響速率的因素包括：溫度、溶劑的性質(zhì)、烷氧化物先驅體的性質(zhì)、電解質(zhì)(酸、堿)的性質(zhì)和濃度、R比值(H2O]／[TEOS])和壓力等．近年來，利用金屬烷氧化物的溶膠一凝膠反應與聚合反應巧妙的組合，制備有機一無機納米復合材料已成為材料科學新的熱點．通過選擇不同的原料和控制合成反應，可以制備出具有不同性能和滿足廣泛需要的有機一無機納米復合材料[4]．溶膠一凝膠法已被越來越廣泛地應用到電子陶瓷、光學、熱學、化學、生物學以及復合材料等鋇域．<1.2>嵌入法(Intercalatio
8、nProcess)嵌入法是將客體嵌人到層狀結構的主體中去的復合方法，它包括：(1)將有機單體分散到無機介質(zhì)中
