有機、無機復(fù)合材料

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1、WORD格式整理有機無機復(fù)合材料一、有機、無機復(fù)合材料的定義復(fù)合材料是指結(jié)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(jié)合而成，擷取各組成成分的優(yōu)點，以構(gòu)成需要之結(jié)構(gòu)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(yīng)，使復(fù)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(fù)合材料PMCS最先得到發(fā)展，已有半個多世紀(jì)的歷史，在工業(yè)、民用、航天航空、生態(tài)、智能等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用[1]。有機、無機復(fù)合材料即用有機材料與無機材料通過某種方式結(jié)合而成的全新材料。復(fù)合后的新材料具有有

2、機、無機材料的各自優(yōu)點，并且可以在力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和生物學(xué)等方面賦予材料許多優(yōu)異的性能，正在成為材料科學(xué)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(fù)合材料的特點復(fù)合材料中以纖維增強材料應(yīng)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(fù)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(xué)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(fù)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

3、位的強度要求設(shè)計纖維的排列。以碳纖維和碳化硅纖維增強的鋁基復(fù)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(fù)合，不但鈦的耐熱性提高，且耐磨損，可用作發(fā)動機風(fēng)扇葉片。碳化硅纖維與陶瓷復(fù)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(gòu)成耐燒蝕材料，已用于航天器、火箭導(dǎo)彈和原子能反應(yīng)堆中。非金屬基復(fù)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(fù)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(dāng)。三、有

4、機、無機復(fù)合材料的應(yīng)用1有機一無機納米復(fù)合材料納米復(fù)合材料是一類新墊復(fù)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(fù)合于基質(zhì)中構(gòu)成一種復(fù)合材料．納米復(fù)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(xué)性質(zhì)帶來特殊的變化，正日益受到關(guān)注．納米材料被譽為21世紀(jì)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(fù)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(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)和生物學(xué)等方面賦予材料許多優(yōu)異的性能，正在成為材料科學(xué)研究的熱點之一．<1>有

5、機一無機納米復(fù)合技術(shù)最先制得的納米復(fù)合材料是無機納米復(fù)合材料，如金屬、非金屬．陶瓷和石英玻璃等．目前，納米復(fù)專業(yè)知識分享WORD格式整理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(fù)合材料制備方法的研究，特別是薄膜制備法的研究．納米復(fù)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(fù)合材料；嵌入法在分子材料領(lǐng)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(jì)中期,Ebelman和Gr

6、ahmanC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(yīng)：水解反應(yīng)TEOS+4H2O—Si(OH)4+4EtOH縮合反應(yīng)Si(OH)4+Si(OH)4J→(HO)3Si—O—Si(OH)3+H2O當(dāng)另外的-=Si-OH四配位體互相鏈接，則發(fā)生如下縮聚反應(yīng)，并最終形成三維的si

7、O。凝膠網(wǎng)絡(luò)．(OH)3Si-O-Si(OH)3+6Si(OH)4→((HO)3Si-O)3Si-O-Si(O—Si(OH)3)3+6H2O凝膠的結(jié)構(gòu)取決于水解反應(yīng)速率和縮合反應(yīng)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(qū)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(yīng)與聚合反應(yīng)巧妙的組合，制備有機一無機納米復(fù)合材料已成為材料科學(xué)新的熱點．通過選擇不同的原料和控制合成反應(yīng)，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(fù)合材料[4]．溶膠一凝膠法已被

8、越來越廣泛地應(yīng)用到電子陶瓷、光學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)以及復(fù)合材料等鋇域．<1.2>嵌入法(IntercalationProcess)嵌入法是將客體嵌人到層狀結(jié)構(gòu)的主體中去的復(fù)合方