功能复合材料绪论ppt培训课件

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1、功能复合材料材料科学与工程学院授课教师:许红亮xhlxhl@zzu.edu.cnhlx_20032002@yahoo.com.cn139390229167/20/20212功能复合材料复合材料按使用目的可分为两类:结构复合材料和功能复合材料1.绪论7/20/20213功能复合材料功能复合材料是指除力学性能以外而提供其他物理性能（并包括部分化学和生物性能）的复合材料，如导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸声、摩擦、吸波、屏蔽、阻燃、防热、隔热等功能复合材料。1.1功能复合材料概述7/20/20214功能复合材料功能复合材料

2、主要由一种或多种功能体和基体组成。1.2功能复合材料的设计1.2.1功能复合材料的设计原则柔韧性磁体：磁粉功能体橡胶和塑料基体黏结和赋形作用，并同时改善材料的物理机械性能7/20/20215功能复合材料在单一功能体的复合材料中，其功能性质虽然由功能体提供，但基体不仅起到粘结和赋形作用，同时也会对复合材料整体的物理性能有影响。7/20/20216功能复合材料多元功能体的复合材料可以具有多种功能，同时还有可能由于产生复合效应而出现新的功能。因此，多功能复合材料成为功能复合材料的发展方向。7/20/20217功能复合材料功能复合

3、材料的主要设计原则：（1）首先考虑关键的、主要的性能；（2）兼顾其它性能；（3）选择性能分散性小的原材料;（4）采取的成型工艺尽可能简单、方便；（5）经济性合理。7/20/20218功能复合材料复合材料设计的目的：提高材料的综合性能,也就是材料的优值。材料的优值：是由几个物理量综合起来对材料的使用性能进行评价的量。复合材料有很多途径以达到高优值，即按照要求调整其特有的参数，经设计来满足材料有关的物理量组元。也可通过复合材料的复合效应设计制造各种功能复合材料。7/20/20219功能复合材料1.2.2功能复合材料的设计特点复

4、合材料的最大特点在于它的可设计性。因此，在给定的性能要求、使用环境及经济条件限制的前提下，从材料的选择途径和工艺结构途径上进行设计。7/20/202110功能复合材料1）具有提高材料优值的广泛途径和自由度调整复合度复合度是参与复合各组分的体积（质量）分数。调整联接方式复合材料中各组分在三维空间中互相连接的形式可任意调整。调整对称性对称性是功能复合材料组分在空间几何布局上的特征。不同功能复合材料的对称性须选用不同的描述方法。如，0-3型（球形颗粒分散在基体中）复合材料各向同性；1-3型（针行颗粒按一定方向排列）产生双折射行为

5、；2-2型（片状颗粒分散在基体中）则出现负光性。调整尺寸当功能体尺寸从微米、亚微米减小到纳米时，原有的宏观物理性质会发生变化。这是由于物体尺寸减小时表面原子数增多引起的。调整周期性7/20/202111功能复合材料2）可利用复合效应创造新型复合功能材料例如，利用线性效应的混合法则，通过合理铺设可以设计出某一温度区间膨胀系数为零或接近于零的构件。又如XY平面是压电，XZ平面呈电致发光性，通过铺层设计可以得到YZ平面压致发光的复合材料。模仿生物体中的纤维和基体的合理分布，通过数据库和计算机辅助设计可望设计出性能优良的仿生功能材

6、料。7/20/202112功能复合材料材料在复合后所得的复合材料，依据其产生复合效应的特征，可分为两大类：一类复合效应为线性效应；另一类则为非线性效应。在这两类复合效应中，又可以显示出不同的特征。1.3功能复合材料的复合效应7/20/202113功能复合材料平均效应　　　　　　　　相乘效应平行效应　　　　　　　　诱导效应相补效应　　　　　　　　共振效应相抵效应　　　　　　　　系统效应线性效应非线性效应复合效应不同复合效应的类别下表列出了不同复合效应的类别。7/20/202114功能复合材料平均效应是复合材料所显示的最典型的

7、一种复合效应。它可以表示为：式中，Ｐ为材料性能，Ｖ为材料体积含量，角标c、m、f分别表示复合材料、基体和增强体（或功能体）。7/20/202115功能复合材料复合材料的某些功能性质，例如电导、热导、密度和弹性模量等服从平均效应这一规律。例如，复合材料的弹性模量，若用混合率来表示，则为7/20/202116功能复合材料平行效应显示这一效应的复合材料，它的各组分材料在复合材料中，均保留本身的作用，既无制约，也无补偿。7/20/202117功能复合材料对于增强体（如纤维）与基体界面结合很弱的复合材料，所显示的复合效应，可以看作是

8、平行效应。7/20/202118功能复合材料相补效应组成复合材料的基体与增强体，在性能上相互补充，从而提高了综合性能，则显示出相补效应。7/20/202119功能复合材料对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合时，两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料，其性能显示为增强体与基体的互补。7/20/202