12复合材料的性能.ppt

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1、1.2 复合材料的性能复合材料的性能1.2.1 力学性能力学性能 1 1）比强度和比刚性）比强度和比刚性 复合材料一直向着轻量、高强度、高刚性的方向发展。复合材料一直向着轻量、高强度、高刚性的方向发展。材料的比强度和比刚性分别是强度材料的比强度和比刚性分别是强度( )和刚性和刚性(E)与比重与比重( )的比值（的比值（ / , E/ ）。它表示了单位重量的材料特性，常用）。它表示了单位重量的材料特性，常用来作为比较不同材料间性能的指标。来作为比较不同材料间性能的指标。 比强度比强度= =强度强度/ /比重比重 比强度量纲比强度量纲= =（g/cmg/cm2 2）/(g/cm/(g/cm3 3)

2、=cm)=cm各种材料的比强度、比刚性的比较各种材料的比强度、比刚性的比较各类材料的比强度与比刚性材料的比强度随年代的变化2）耐热性 在复合材料的发展中，另一个重要的目标是耐热性的提高。从高分子基复合材料向金属基复合材料的转移就是为了适应这一需求。即使是在高分子基复合材料领域，也由原来的环氧树脂向着高耐热性树脂或PEEK(Poly-ether-ether-keton)、PES(Poly-Ether-Sulphon)等耐热热塑性树脂发展。PMC（树脂基）为450K，MMC（铝基）为600K，CMC（碳基）为2300K。在复合材料领域，陶瓷基复合材料的极限耐热温度是很高的，这主要是由于陶瓷本身就具

3、有高的耐热性。在进行复合化时，除保持其高耐热性、高刚性和一定程度的高强度之外，还应力争获得其它方面的优异性能。各类材料的耐热温度陶瓷与金属的断裂韧性陶瓷与金属的晶体结构的比较 金 属陶 瓷原子结合状态金属结合离子或共价,或二者混合晶体结构对称性高对称性一般较低热膨胀高低热传导高低密度高一般较低断裂行为延性脆性断裂韧性(MPp m1/2) 断裂时的应变(%)维博系数疲劳机理断裂能量(J/m2)耐热冲击性210(碳钢)93(马氏体时效钢)34(铝合金)5以上20以上塑性变形10 （优）5.3(Si3N4)4.5(SiC)5.0(Al2O3)0.2520裂纹扩展10-6 （差）断裂行为延性脆性断裂韧

4、性(MPa m1/2) 断裂时应变(%)维博系数疲劳机理断裂能量(J/m2)耐热冲击性210(碳钢)93(马氏体时效钢)34(铝合金)5以上20以上塑性变形10 （优）5.3(Si3N4)4.5(SiC)5.0(Al2O3)0.2520裂纹扩展10-6 （差）1.2.2 物理性能v力学性能（强度、韧性等）以外的性能v光、电、磁、热、辐射等v由基体与“功能体”（强化体，一种或多种）所构成v基体的作用：粘结、赋形、对性能的影响v物理性能可具有乘积（传递）效应v通过复合能够使材料达到物理性能的高优值1.3 复合材料新的生长点与领域 1.3.1 未来复合材料发展的新领域v该领域的科学性v满足时代的需求

5、v体现特色与优势1）功能、多功能、机敏、智能复合材料2）纳米复合材料3）仿生复合材料 复合材料的可设计度大，更适合于发展功能材料。复合材料所具有的复合效应也为功能材料的研究与开发提供了广阔的途径。功能复合材料电功能磁功能光功能热功能化学功能机械功能导电压电超导绝缘吸波屏蔽半导电软磁硬磁屏蔽磁滞磁流体透光滤光变色光屏蔽声功能吸声声纳导热防热阻燃耐热蚀吸附分离抗腐蚀催化催化阻尼减振自润滑耐磨密封防弹（1）功能复合材料（2）多功能复合材料多功能复合材料成分多元化与自由度成分与组织的可设计性多种功能之间的复合力学性能与物理性能的复合 军用飞机的自我保护的隐身功能：将机壳的吸收电磁波与高强度密切结合。

6、兼有吸收电磁波、红外线等功能。（3）机敏复合材料机敏复合材料传感功能材料 命令执行功能材料外部环境主动响应 有希望得到应用的领域：国防尖端技术、建筑、交通运输、水利、医疗卫生、海洋渔业等。节省能源、减少污染、提高安全性。自诊断、自适应、自修复（4）智能复合材料v是功能复合材料的高级形式v机敏复合材料 + 自决策能力v具有人工智能系统v可对外部信息详细分析并做出决策v指挥执行材料做出优化动作v传感部分与执行部分具有高的灵敏度、精确度和响应速度v是本世纪所追求的目标2）纳米复合材料纳米效应 纳米粉末的原子主要集中在表面，当颗粒尺寸为2nm时，80%的原子位于颗粒表面。量子尺寸效应 宏观量子隧道效应

7、 表面效应 界面效应力学性能光学性能磁学性能热学性能电学性能3） 仿生复合材料向天然材料学习v竹子：管式纤维、外密内疏、正反螺旋形排列v贝壳：无机质与有机质层状交替叠层，高强韧v骨骼：表面坚硬光滑，内部疏松的粘弹性体v树木：定向排列的纤维结构，长寿命的秘密v藤、蔓、稻草：天然的优质纤维材料适应自然环境、优胜劣败、信息丰富、道理深奥1.3.2 基础理论,设计与制备方法,开拓与创新复合材料迅速且稳步发展的前提深入研究基础问题提高设计水平创造新的制备方法1）复合材料的基础理论问题界面界面的重要性界面的重要性复合材料中特有且重要的问题性能受界面组织结构的影响极大研究内容研究内容q对界面结构进行仔细的考

8、察q提高与完善表征方法q优化设计与界面改性q充分认识界面应力q功能材料的界面的功能传递行为2）新的设计与制备方法新的设计方法计算与信息技术的高度发展虚拟设计计算机模拟新的制备方法新制备技术：树脂迁移膜塑法、含增强体的注射成形、电子束固化新的复合技术： 原位复合 自蔓燃高温合成 梯度功能材料v航空航天航空航天v电子信息电子信息v建筑建筑v汽车汽车v农业农业v生物材料生物材料v体育运动体育运动应用举例应用举例航空航天航空航天vr-4直升机直升机旋翼材料结构技术经历了几个阶段：40年代至50年代为金属木翼混合结构，50年代中期至60年代中期为金属结构，60年代中期至70年代中期为玻璃纤维结构，70年

9、代中期以后发展成为新型复合材料结构。西科斯基身后是他造的西科斯基身后是他造的r-4直升机直升机 v速度为音速5倍的超音速和高超音速客机能容纳250位乘客，飞行速度约11100千米/小时。由于速度快，飞机外壳将发热到350摄氏度，用复杂的碳复合材料来代替原有的材料。预计2030年这种飞机可以投入使用。 (俄罗斯) v美国的无人驾驶飞机完全独立飞行，计算机自动控制。飞行高度可达20362米，在空中可停留几昼夜。采用了最现代化的超轻复合材料。机翼翼展61米，用环氧树脂的形成蜂窝结构的石墨纤维制造。 激光陀螺仪导航装置激光陀螺仪导航装置的内部结构的内部结构 v美国贝奇飞机制造公司制造出世界上第一美国贝

10、奇飞机制造公司制造出世界上第一架全复合材料密封飞机。它使用了耐热性架全复合材料密封飞机。它使用了耐热性能好的碳纤维层，中间夹有环氧化物。石能好的碳纤维层，中间夹有环氧化物。石墨和环氧化物的保护层包裹着一种蜂窝状墨和环氧化物的保护层包裹着一种蜂窝状材料。由材料。由2600个部件组成，部件少也降低个部件组成，部件少也降低了发生事故的概率。这种新型复合材料飞了发生事故的概率。这种新型复合材料飞机具有重量轻、航速快等优越性。机具有重量轻、航速快等优越性。v印度研制成功高级轻型直升机，它采用合成材料，如玻璃纤维环氧树脂合成材料，芳族聚酰胺纤维环氧基树脂合成材料等。航速可达250千米/小时，飞机重量约40

11、00千克，总寿命4000小时，实际上很可能长达5000飞行小时。 这是一种新研制成功的轻型飞机 v俄罗斯苏霍伊军事工业集团制造的S37“金雕”前掠翼战斗机。是俄罗斯采用新材料和新技术的主要试验机型。S-37“金雕”同时采用了特殊的高级碳纤维复合材料复合材料，比常用的铝合金要轻20。据说机翼还能够弯曲。 vF22在机体上广泛使用含热塑(12%)和热作用(10%)的聚合复合材料复合材料(KM)。在批生产的飞机上使用复合材料(KM)的比例(按重量)将达35%。 v战斗损耗率在十年后仅为F15的二十分之一，维护人员将减半，一个中队20年中的维持成本将比F15少5亿美元。 v法国新型第四代“阵风”(Ra

12、fale)双发多任务战斗机，采用前置鸭翼、后掠三角翼和单垂尾气动布局，大量采用复合材料。v“阵风”战斗机机身结构采用复合材料复合材料常规半硬壳式结构机身的50%采用碳纤维复合材料。后机身为碳纤维复合材料复合材料，机头整流罩和喷管整流罩为聚芳酰胺纤维复合材料复合材料。起落架及发动机舱门为碳纤维复合材料复合材料。 印度LCA轻型战斗机 v“光辉光辉”式战斗机计划的主要技术目标之一就是最大限度地使用式战斗机计划的主要技术目标之一就是最大限度地使用复合材料复合材料，在批量生产的战斗机上复合材料重量可能将占到整个机身重量的在批量生产的战斗机上复合材料重量可能将占到整个机身重量的40%以上。以上。这对降低

13、飞机空重、提高载重量及推重比而言非常重要这对降低飞机空重、提高载重量及推重比而言非常重要 中国国产中国国产第四代第四代战机战机探密探密 v机身许多部位采用碳纤维和玻璃纤维等复合材料，具有重量轻、强度大、耐高温、抗疲劳的优点；还可间接改善飞行性能，降低雷达波反射。v大量使用强度大、重量轻的合金和硬质碳纤维和玻璃纤维复合材复合材料料。各型复合材料的使用量将占整机材料的2040。v普遍使用高性能复合材料等新型材料，以降低自身重量，增大发动机的推重比。新型材料一般是指添加了石墨的碳纤维复合材料和添加了钛、镁或锂的铝合金材料。 TAG公司推出全复合材料机体无人直升机公司推出全复合材料机体无人直升机 这种

14、新型直升机采用全复合材料机体，在它们的结构和设计上具有独特性。这种全复合材料机体对于垂直起落无人机尚属首次。复合材料结构使该无人直升机具有极轻的重量和极高的强度，从而使它们性能先进、有效载荷大和耐航性长。 火箭v运载火箭的构造中推进剂贮箱段用材要求越轻越好，还要有尽可能高的强度，不易破裂，一般多采用高强度铝基复合材料制成。 中国“长征”2号e的有效载荷舱 v液体火箭发动机主要由燃烧室和喷管、涡轮泵和活门自动器等三大部分组成。燃烧室和喷管可使推进剂在室内燃烧，产生3000摄氏度以上的高温和30200个大气压的高压气体，高速从喷管喷出，形成强大的推力。这些结构要承受如此的高温、高压必须采用高强度的

15、耐热复合复合材料材料，并附有强冷却系统。 阿丽亚娜航天公司研制的“阿丽亚娜”火箭上的一级助推器的冷却系统，由德国为其制造 美国的锡奥科尔公司研制出了一种低成本的美国的锡奥科尔公司研制出了一种低成本的70毫米复合材料壳体火箭发动机，准毫米复合材料壳体火箭发动机，准备替换九头蛇备替换九头蛇70无制导火箭系统使用的无制导火箭系统使用的MK66火箭发动机。这是复合材料壳体发火箭发动机。这是复合材料壳体发动机首次用于战术武器系统。动机首次用于战术武器系统。 这种新型发动机是根据美国陆军的一项合同研制的。采用复合材料壳体是为这种新型发动机是根据美国陆军的一项合同研制的。采用复合材料壳体是为了增大非敏感弹药

16、的装药量，可承受的内压达了增大非敏感弹药的装药量，可承受的内压达7兆帕，安全系数是目前水平的兆帕，安全系数是目前水平的4到到5倍。这样，可以根据作战需要，增大飞行速度或射程。火箭弹采用这种复合材倍。这样，可以根据作战需要，增大飞行速度或射程。火箭弹采用这种复合材料壳体发动机比采用现有的料壳体发动机比采用现有的MK66型发动机其速度要快三分之一。型发动机其速度要快三分之一。目前已经交付了目前已经交付了700台复合材料壳体发动机，并通过了鉴定试验。台复合材料壳体发动机，并通过了鉴定试验。1998年年1月，月，6枚装有九头蛇枚装有九头蛇M- 225战斗部的火箭弹从复仇者地面发射系统发射，攻击位于战斗

17、部的火箭弹从复仇者地面发射系统发射，攻击位于1公公里以外的目标卡车。试验表明，这些复合材料壳体发动机与九头蛇系统的战斗部里以外的目标卡车。试验表明，这些复合材料壳体发动机与九头蛇系统的战斗部是匹配的。是匹配的。1998年年10月底前有月底前有150枚火箭弹从枚火箭弹从AH-64直升机上发射，直升机上发射，1999年全部年全部完成鉴定试验。完成鉴定试验。如果这种基本型复合材料壳体及发动机能够在如果这种基本型复合材料壳体及发动机能够在AH-64阿帕奇直升机上通过鉴阿帕奇直升机上通过鉴定试验，其速度、射程和其它作战性能可以进一步提高以满足多种小直径火箭发定试验，其速度、射程和其它作战性能可以进一步提

18、高以满足多种小直径火箭发动机的要求。动机的要求。未来航天飞机什么样未来航天飞机什么样? 航天飞机集火箭、卫星和飞机的技术特点于一身，能像火箭那样垂直发射进入空间轨道，又能像卫星那样在太空轨道飞行，还能像飞机那样再进入大气层滑翔着陆，是一种新型的多功能航天飞行器。开发了一种新型的气塞式火箭推动器，以使飞行器以18倍音速的速度飞行，同时，为减轻重量，采用新式的质量较轻的复合材料复合材料制造。 我国成功利用复合材料制造卫星实现卫星瘦身我国成功利用复合材料制造卫星实现卫星瘦身 v航空航天器应用复合材料，既可获得金属般的刚度和强度，又可大大减轻自身的重量。20世纪80年代中期，复合材料开始应用于我国卫星

19、的研制中。v卫星承力筒是卫星内部的一个圆柱形结构件，它承载着卫星的全部重量。20世纪80年代，我国自行设计制造的东方红三号通信卫星，是首次把复合材料用于主承力筒结构的卫星 。泡沫材料摧毁泡沫材料摧毁哥伦比亚哥伦比亚号获新佐证号获新佐证 v美国“哥伦比亚”号航天飞机事故调查委员会近日公布的测试结果，为泡沫材料撞击导致该航天飞机解体坠毁提供了新证据。v“哥伦比亚”号发射升空后不久，其外部燃料箱外的泡沫材料发生脱落，并击中航天飞机左翼。事故调查人员已基本认定，“哥伦比亚”号左翼出现孔洞，使得超高温气体进入，最终导致这架航天飞机在重返大气层时解体坠毁。v有关技术人员的最新测试显示，泡沫材料撞击确实有可

20、能造成航天飞机机翼产生孔洞。能源, 信息电子信息材料发展趋势 v光电子材料向纳米结构、非均值、非线性和非平衡态发展。光电集成将是21世纪光电子技术发展的一个重要方向。光电子材料是发展光电信息技术的先导和基础。材料尺度逐步低维化由体材料向薄层、超薄层和纳米结构材料的方向发展，材料系统由均质到非均质、工作特性由线性向非线性，由平衡态向非平衡态发展是其最明显的特征。 v信息传感材料是具有信息获取、转换功能的材料，包括多种半导体、功能陶瓷、功能高分子和光纤材料。与早期的机械结构和电气结构型传感器相比，体积小、生产成本低。设计、合成具有新的物理、化学敏感功能，特别是具有生物和复合功能的新材料，进一步提高

21、材料的敏感度和反应滞后及恢复速度，是追求的主要目标 。充分利用太阳能的新材料充分利用太阳能的新材料v太阳能取之不尽，用之不竭v关键在于转化效率v现在的光电材料的转化率仅约12v如果能够提高到50 澳新型聚光太阳能光伏发电装置澳新型聚光太阳能光伏发电装置光电转换率达光电转换率达35% v相对便宜的太阳能电池板往往效率很低，无法生产出足够的电能；而高效的太阳能电池板却又十分昂贵，无法在普通消费者中推广。“绿金能源”公司研制的“太阳球”很好地解决了这一问题它可为那些生活在山区的居民提供充足且廉价的电能。据介绍，“太阳球”使用的光电转换装置的工作效率高达35，并且其面积只有大约1平方厘米。 “提高了量

22、产性提高了量产性” 日本斯大精密展日本斯大精密展出燃料电池新微型泵出燃料电池新微型泵 v 在2005年11月9日11日于日本科学技术馆举行的“第16届微机械展”上，日本斯大精密（Star Micronics）展出了面向笔记本电脑的设想用于燃料电池的燃料供给等的微型泵。除改变了膜片及阀门使用的材料外，还通过改进内部构造，增加了无需改变外形尺寸即可提高最大流量的型号。 材料方面，膜片采用COC(环烯烃共聚物)树脂，阀门采用EPDM(三元乙丙)橡胶。而原来所有部件使用的均是聚丙烯树脂。与聚丙烯树脂相比，COC树脂及EPDM橡胶材料在成形后形状的稳定性较高，提高了产品的成品率。要想实现燃料电池的实用化

23、，就需要提高燃料供给用的微型泵的量产性，因此在材料上加大了研究力度。 压水核电站 气冷核反应堆 核聚变反应器的第一壁材料核聚变反应器的第一壁材料风能有望成为中国第三大发电电源风能有望成为中国第三大发电电源 v如果充分开发，中国有能力在2020年实现4000万千瓦的风电装机容量，风电将超过核电成为中国第三大主力发电电源。 v截至2004年底，中国有43家风电场，安装1291台风力发电机组，并网风力发电装机容量为76万千瓦，名列世界第十，亚洲第三。过去三年中，中国风电装机容量增长速率逐年递增，分别为16.4、21.1和34.7。 风力发电叶片风力发电叶片最大尺寸最大尺寸:每个叶片的重每个叶片的重量

24、为量为50吨吨.电缆桥架电缆桥架交通运输v汽车v城市交通汽车工业用新型复合材料技术汽车工业用新型复合材料技术 v 欧文康宁（Owens Cornig）公司汽车开发业务部和拜耳（Bayer）公司聚氨脂部联手开发玻璃纤维增强聚氨脂复合材料，代替汽车结构件上的传统材料。 为扩大复合材料在汽车领域中的应用提供了一种新的途径。已经用整体模塑复合材料卡车箱证明了这种复合材料是替代传统金属制品的一种新途径，这种卡车箱已经在GM Silverado上得到大规模应用。复合材料将主导我国汽车零部件市场复合材料将主导我国汽车零部件市场 当前，国家产业政策的不断调整，新车型不断涌现，跨国公司汽车品牌的不断本土化，零部

25、件全球采购促进了我国汽车零部件产业的发展。而且，复合材料复合材料无疑为汽车轻量化和模块化提供了前提条件，并逐步向结构复杂且大型部件方向拓展，促使汽车生产成本的进一步降低。随着汽车轻量化以及总体生产成本下降的需要，将促进复合材料的发展与完善。先进的产业化汽车复合材料复合材料成型关键技术及其产业化应用，将是以后研究的重要方向。 汽车储气罐纳米复合材料用于汽车业纳米复合材料用于汽车业 v现在，塑料纳米复合材料已经广泛用来用来制备汽车部件。美国Nobel聚合物公司生产的含6%纳米粘土的PP纳米复合材料，已替代30%玻纤增强PP复合材料，用于制造Honda（本田）汽车公司2004年推出的Accura T

26、L型轿车的座位支架。该公司今年纳米复合材料的销售目标为30004000吨。美国南方粘土公司也已开始向GM（通用汽车）公司供应纳米复合材料，用于做汽车外饰件。Basell（巴塞尔）公司开发的PP纳米复合材料则已用于Impala牌汽车的边板部件。 回顾百年汽车之最回顾百年汽车之最 v最节油的汽车1994年，日本本田汽车公司的一个汽车科研小组，创造了世界节油新纪录：仅耗1升汽油而行驶了3000公里的路程。该车装用排量为0.043升的单缸发动机，车身由超轻型碳纤维增强复合材料复合材料制成，整个汽车自重仅28公斤。 世界上最美的汽车世界上最美的汽车 05年年10款最昂贵汽款最昂贵汽车车 比五星级酒店更比

27、五星级酒店更豪华的超级房车豪华的超级房车 奥迪奥迪A8L 6.0 W12 Quattro防弹车防弹车 全球最冷门超级全球最冷门超级跑车跑车 汽车业发展依靠三大“法宝” 汽车的未来靠新材料支撑汽车的未来靠新材料支撑 v环保、轻质、节能是未来汽车发展主题，汽车的未来靠新材料支撑，汽车轻量化也成为当前汽车技术的主要发展方向。而要实现轻量化新材料在自主开发车型中的应用，必须掌握汽车新材料的技术。汽车材料是汽车品质的基础，汽车技术的发展在很大程度上依托于汽车材料的发展。要研制更经济的汽车，就必须使用更轻便的材料，这已经成为汽车界的一种共识。21世纪的汽车工业中，材料将会取得突飞猛进的发展，材料技术将推动

28、汽车工业的发展，目前一批新型汽车材料如稀土金属、记忆金属、泡沫铝材、稀土永磁材料、高性能复合材料高性能复合材料等在快速发展的汽车工业中已经得到越来越广泛的应用。车站复合材料在建筑工程上的应用 阿尔伯泰河口复合材料桥 v用先进复合材料制造的，世界上第一座箱式承托桥，已在年月在英国阿尔伯泰河口正式建成使用。这座跨度为米，总长为米的复合材料桥，系采用多孔拉挤件构成，在结构体系、建桥材料及其建造等方面，都有其独特的创新。该桥由（莫塞结构塑料先进复合材料系统）构成，不但具有传统结构的特点，而且在承受震动方面，有它的优异性能。自该桥建成以后，经受了长期的风和水流冲刷浸蚀，性能仍然完好。 这种复合材料结构桥

29、具有如下的特点： v、选用了不设中间支撑的结构形式及体系，可以承受跨度较大，河水快速流动和突发性的事件；、可利用环氧粘结技术，进行现场安装施工，并确保整体桥的最佳性能；、复合材料部件组分含量选用最佳配比，并采用多孔结构形式；、材料颜色可根据环境的情况，进行本体着色；、材料本身很轻，易于安装，个学生利用个星期的假期，就可安全地安装而成；、复合材料桥梁几乎不需要维护，减少了大量的维修费用。树脂基复合材料在建筑工业中的应用树脂基复合材料在建筑工业中的应用树脂基复合材料的建筑性能树脂基复合材料的建筑性能 v（1）材料性能的可设计性:树脂基复合材料的性能可根据使用要求进行设计，如要求耐水、防腐、高强。树

30、脂基复合材料的重量轻，制造方便，对于大型结构和形状复杂的建筑制品，能够一次成型制造，提高建筑结构的整体性。（2）力学性能好:树脂基复合材料的力学性能可在很大范围内进行设计，如复合材料的拉伸强度可达1000MPa以上，比钢（建筑钢）还高，选用碳纤维作增强材料，制得的树脂基复合材料弹性模量可以达到建筑钢材水平，而其密度却比钢材小45倍。更为突出的是树脂基复合材料在制造过程中，可以根据构件受力状况局部加强，这样既可提高结构的承载能力，又能节约材料的减轻自重。树脂基复合材料的建筑性能树脂基复合材料的建筑性能 v（3）装饰性好。复合材料的表面光洁，可以配制成各种鲜艳的色彩，也可以制造出不同的花纹和图案，

31、适宜制造各种装饰板、大型浮雕及工艺美术雕塑等。（4）透光性。透明玻璃钢的透光率达85%以上（与玻璃相似），其最大特点是不易破碎，能承受荷载。可以将结构、围护及采光三者综合设计，简化采光设计，降低工程造价。（5）隔热性. 建筑物的作用是能够防止由热传导、热对流引起的温度变化，给人们以良好的工作和休息环境。一般建筑材料的隔热性能较差，例如普通混凝土的导热系数为1.52.1W(mK)，红砖的导热系数为0.81 W(mK)，而复合材料的夹层结构的导热系数为0.050.08 W(mK)，比普通红砖小10倍，比混凝土小20多倍。（6）隔音性. 隔音效果好坏是评价建筑物质量的标准之一。但传统材料中，隔音效果

32、好的建筑材料往往密度较大，隔热性差，运输和安装困难。树脂基复合材料有消逝振动音波及传播音波的作用，经过专门设计的夹层结构，可达到既隔音又隔热的双层效果。树脂基复合材料的建筑性能树脂基复合材料的建筑性能v（7）电性能. 具有良好的绝缘性能，它不受电磁波作用，不反射无线电波。如可用于制造雷达天线罩和各种机房。（8）耐化学腐蚀. 有很好的抗微生物作用和耐酸、碱、有机溶剂及海水腐蚀作用的能力。特别适用于化工建筑、地下建筑及水工建筑等工程。（9）透水和吸水性. 吸湿性很低，不透水，可以用于建筑工程中的防水、给水及排水等工程。建筑用树脂基复合材料的应用情况 v（1）用作承载结构的复合材料建筑制品有：柱、桁

33、架、梁、基础、承重折板、屋面板、楼板等，主要用于化学腐蚀厂房的承重结构、高层建筑及全玻璃钢-复合材料楼房大板结构。（2）复合材料围护结构制品有各种波纹板、夹层结构板，各种不同材料复合板，整体式和装配式折板结构和壳体结构。可用作工业及民用建筑的外墙板、隔墙板、防腐楼板、屋顶结构、遮阳板、天花板、薄壳结构和折板结构的组装构件。（3）透光建筑制品有透明波形板、半透明夹层结构板、整体式和组装式采光罩等，主要用于工业厂房、民用建筑、农业温室及大型公用建筑的天窗、屋顶及围扩墙面采光等。（4）门窗装饰材料 属于此类材料制品有门窗断面复合材料拉挤型材、平板、浮雕板、复合板等，复合材料门窗防水、隔热、耐化学腐蚀

34、。用于工业及民用建筑，装饰板用作墙裙、吊顶、大型浮雕等。（5）市政建设中给水、排水及污水处理工程中已大量使用复合材料制品，如各种规格的给水玻璃钢管、高位水箱、化粪池、防腐排污管等。建筑用树脂基复合材料的应用情况 v（6）卫生洁具材料 : 浴盆、洗面盆、坐便盆，各种整体式、组装式卫生间等，各类建筑的卫生工程和各种卫生间。（7）采暖通风材料 : 冷却塔、管道、板材、栅板、风机、叶片及整体成型的采暖通风制品。工程上应用的中央空调系统中的通风厨、送风管、排气管、防腐风机罩等。（8）高层楼房屋顶建筑 如旋转餐厅屋盖、异形尖顶装饰屋盖、楼房加高、球形屋盖、屋顶花园、屋顶游泳池、广告牌和广告物等。（9）特殊

35、建筑 大跨度飞机库、各种尺寸的冷库、活动房屋、岗亭、仿古建筑、移动剧院、透微波塔楼、屏蔽房、防腐车间、水工建筑、防浪堤、太阳能房、充气建筑等。（10）其它 复合材料在建筑中的其它用途还很多，如各种家具、马路上的阴井盖、公园和运动场座椅、海滨浴场活动更衣室、公园仿古凉亭等。 塑木复合材料在园林建筑中的应用 v直到现在，木材仍然是园林建筑工程中不可缺少的材料之一。但在自然环境，尤其是和水接触或处在潮湿环境中时，空气的流动、温度的变化、微生物的腐蚀，会让木材很快腐蚀，丧失起使用功能。人们为了延长木制品的使用寿命，不得不进行烘干、防腐、油漆处理，大大增加了维护成本。WPC因为有塑料的介入，隔离了木质组

36、分和环境的接触，从根本上克服了木材这一缺点，国内外的WPC公司，据称其产品可保1050年，在潮湿环境和近水环境中，WPC迅速地被关注和使用。v上个世纪末，美国海军投入了大笔费用，研制了用于港口、码头的塑木护栏材料，揭开WPC在近水建筑使用的序幕。日本将WPC用于浴室铺板，是WPC适应潮湿环境的范例。在海滨、湖泊、河道旁边，WPC材料的大量使用，构建了众多美仑美奂的建筑案例。 塑木复合材料的突出优势 v1、 理化性能: 塑木复合材料的物理性能可与硬木相媲美，而其防水、防虫蛀、耐化学品腐蚀性以及耐侯性是一般木材无可比拟的。 2、 加工性能: 塑木复合材料可以根据需要制作成较大的规格以及十分复杂的形

37、状，这些非人工所能及；并通过无机颜料制作需要的颜色，不需要油漆。 3、 性价比: 塑木复合材料操作简便，免维护，使用寿命是木材的5倍以上，年均使用费用仅为木材的1/21/3。 塑木复合材料的环保性能 v1、 原材料: 充分回收利用了塑料和木纤维，消除白色污染，减少浪费 2、 无毒害: 经过170高温加工，且不使用油漆等，产品无毒无害 3、 可回收: 到了使用年限后，材料可以重新回收利用，没有二次污染 21世纪的新型节能环保材料世纪的新型节能环保材料 高密度复合材料 v新型 高密度复合材料，主要工艺原理是以稻草、麦秸、棉花杆、玉米杆、 甘蔗渣、竹屑、芦苇杆、木屑等农业废弃物作原料，以聚乙烯、聚丙

38、 烯及其废弃物，如汽水瓶、可乐瓶、矿泉水瓶等或塑料薄膜、塑料制 品的城市废弃物（白色垃圾）等作粘合材料，并加入一定量的添加剂 等，在一定工艺条件下合成。这一最新成果被联合国工业发展组织（UNIDO）誉为“21世纪新材料”。 特点v不使用木材，可以保护生态环境，缓解了实行天然林保护后木材缺乏的问题；v利用废弃物，使得物尽其用，节约能源，保护环境；v无毒无害，没有尿素和甲醛的成份，不会对人体产生危害；v产品密度高，强度好，木材、刨花板、中密度板等均易受到厌氧菌、霉菌、甲虫、白蚁、蛀虫等生物的侵害和海水的腐蚀，而该工艺生产 的板、型材均不受以上生物的侵害，吸水率低，不受海水的腐蚀；v属 于无三废工艺

39、，可多次回收废料并反复利用，节约并降低成本；产品 有很强的可塑性，可根据用户需要，替换不同的模具或模板，直接生 产出各种各样的板材和型材，有极大的市场价值；v防火性能好，有良好的阻燃性能。高密度复合材料技术的实现不仅解决了农业废弃物和城市废弃物 的污染排放问题，还节省了有限的林业资源，必将对我国的21世纪的 环保产业产生巨大影响。 西欧复合材料在建筑上的应用概况西欧复合材料在建筑上的应用概况 v西欧复合材料在建筑上的用途以建筑电气和屋面材料为主，这一点与日本以卫生设备为主不同。下面是西欧复合材料在各种建筑用途中的比例： 建筑电气：23% 屋面材料：20% 工业基础设施：19% 卫生设备：11%

40、 其它用途：9% 地面覆面材料：8% 建筑物立面贴面材料：6% 装饰和建筑学用途：4% 此外，玻璃纤维增强聚酰胺复合材料的应用以汽车为主，它的市场份额超过55%，其次是电气、电子工业和家用器具工业。这三项用途占玻璃纤维增强聚酰胺复合材料全部用途的95%以上。 爬 梯农业v复合材料大棚骨架是多种化工原料机制而成，具有钢的质量。竹杆的韧性。又有塑料般的防水性能和柳条般的弯曲弧度。骨架坚固耐用，耐潮、耐腐蚀，抗老化。它较钢架不生锈。较竹木坚固耐用，尤其是克服了钢架的糊炕和锈水滴落菜心花心现象，使棚内收成加大，更延长塑料膜的寿命，增加了大棚的安全性。 复合材料大棚骨架，用途广泛。不仅用于蔬菜大棚，种植

41、、养殖，还可用于草原蒙古包的搭建等。骨架，可按所需跨度定形生产，可生产直杆随时弯，便于运输安装。接产单位或个人，中心可去技术人员实地安装机械；调试生产，直到出合格产品。 传统的大棚骨架v传统的大棚骨架材料大致可以分为三类：一类是最传统的竹木材料。这一类材料具有成本低廉的优点，但其寿命短、强度低、有效使用空间小等局限性。首先，强度低的缺陷使其很难承受草毡等覆盖物的重压，许多农户因为积雪压塌大棚而损失惨重；其次，棚内空间狭小，需要支柱支撑，导致寸土寸金的大棚内有效使用面积造成巨大浪费，机械化操作尤其不方便；再次，竹木材料一般20年就需要更换。上述几个缺点导致的结果是：使用这种材料并不经济。因此，近

42、两年来，许多农户已不再使用竹木材料，开始是积极主动地寻求新材料对大棚进行更新换代。第二类是金属材料的大棚骨架。这一类在强度、使用寿命等方面明显好于第一类，但其成本较高，一般每亩地需要0.82万元左右。此类材料的价格一般农户难以承受，使用者多是一些地方政府或实力雄厚的农业公司。而且，金属材料也多存在锈蚀、易损伤薄膜等弊端。第三类是有机材料，多是进口产品或使用进口设备生产的产品，其实用性较好，但价格也较高。目前此类产品市场上尚不多见。 蔬菜大棚新型大棚材料v大棚骨架采用无机材料为主要原料，按科学配方经机械模具加工制作而成，可完全代替钢木材料。骨架单根重量仅是同等水泥骨架的一半，抗高温耐低温防腐蚀，

43、使用寿命可达到10年之久，而且棚内完全无支柱，便于耕作，节省空间，每亩的生产成本仅为金属骨架的三分之一左右、水泥骨架的五分之三左右，可广泛应用于种植业和养殖业。具有“成本低、用材独特、重量轻、适用面广、无污染、强度高、使用寿命长、空间大、无支柱”的特点。 新型复合材料大棚支架v硬度胜过水泥、韧度强过竹子、使用寿命比金属更长、易运输、易安装的新型复合材料大棚支架，研制成功并投入使用，这种造价低廉、生产安装简单、坚固耐用、抗冻耐热、耐水防腐的大棚支架，采光面积大，升温快，保温久，比普通大棚温度高35。 经科学配方，严密设计，合理加工而成，其强度、硬度、耐压、张力、拉力、耐腐蚀、耐水、防冻等各项指标

44、均符合生产要求，使用寿命1015年，比钢架还长，且生产成本低廉，所有模具、配方、机械设施总投资不超过5千元，每667m2大棚支架只需2千多元，适用于普通农民反季节栽培瓜菜、花卉、林果、树，是目前国内较为理想的大棚支架。 生体材料生体材料美国防务青睐十大技术美国防务青睐十大技术 v先进多功能材料技术：先进多功能材料技术：高分子纤维材料、纳米材料等多种新型材料的使用正在极大地提高士兵生存力和战场适应力。如今已有的功能各异的各种作战服就是最好说明。据英国新科学家杂志透露，美国的阿拉莫斯国立实验室已经研制出了一种新型智能防护衣。这种防护衣在具有放射性和有毒性的生物介质中会自动发出报警信号。专家们预测，

45、未来几年内先进的多功能材料将进一步被使用。例如，变色纤维能更准确地根据特殊场所、季节和时间进行伪装。轻型复合材轻型复合材料料将改进人体装甲并拯救生命。远程生理状况监视将使指挥人员能够了解士兵的确切身体现状。研究者也在探索能够增强士兵体力的技术。 生物医用材料的研究进展生物医用材料的研究进展 v复合生物材料复合生物材料，有效解决材料的强度、韧性及生物相容性问题，目前研究较多的是：合金、碳纤维/高分子材料、无机材料 v开发新型医用合金材料开发新型医用合金材料,生物适应性优良的Zr、Nb、Ta、Pd、Sn合金化元素被用于取代钛合金中有毒性的Al、V等，生物亲和性显著提高，,耐蚀及机械性能也有较大改善

46、，在脊椎校正、断骨固定等方面有特殊的应用。 v以纳米颗粒作为药物和基因转移载体以纳米颗粒作为药物和基因转移载体，将药物、DNA和RNA等基因治疗分子包裹在纳米颗粒之中或吸附在其表面，同时也在颗粒表面耦联特异性的靶向分子，通过靶向分子与细胞表面特异性受体结合，在细胞摄取作用下进入细胞内，实现安全有效的靶向性药物和基因治疗。 可植入人体骨内的高分子复合材料可植入人体骨内的高分子复合材料 v目前使用的骨折内固定材料主要是金属材料和进口高分子材料。金属材料存在骨组织的力学性能不匹配、须二次手术取出和易感染等缺陷，而进口高分子材料则由于在X光下不易显影以及价格昂贵等原因未能在国内推广。 聚乳酸/羟基磷灰

47、石复合材料复合材料，不仅具有良好的生物相容性和合适的力学强度，而且克服了同类材料在普通X光下不显影的弱点。近两年来，解放军203医院“服乳酸/羟基磷灰石可吸收固定件手术治疗关节周围松质骨骨折”19例临床疗效较为理想：全部病例骨折均固定至愈合无移位，无伤口感染，肢体功能恢复良好。 证实能与动物骨骼一起生长证实能与动物骨骼一起生长 人造骨复合材料将在人体进行临床实验人造骨复合材料将在人体进行临床实验 v研制的人造骨复合材料，证实能够有效地与动物体内的骨骼生长在一起。 中央医院进行的一项动物临床实验显示，移植入猪只大腿骨的复合材料(composite)已经和骨骼组织生长在一起。 在另一个实验中，复合

48、材料被植入脊椎骨之间，以取代损坏的椎间盘。医生解剖了猪只后发现，复合材料也充分发挥了人造椎间盘的角色。 体育运动体育运动复合材料复合材料“造就造就”奥运会冠军奥运会冠军 v 奥运会冠军人人敬佩，但很少有人想到所使用的高科技体育器材的作用，复合材料就是其中重要的一种，它曾“造就”奥运冠军。 体育用品材质的优劣对于提高运动成绩的作用是人所共知的。如今，很多运动如自行车、羽毛球、高尔夫和滑雪等，利用先进材料提升产品性能，从而实现运动成绩的提高。在悉尼奥运会上，美国花220万美元，由技术专家和体育用品厂商来设计新的运动体育用品，以巩固其在世界竞技体育上的领先地位。 如获得男子自行车公路赛冠军的德国著名

49、车手乌尔里希的“坐骑”是用碳纤维环氧复合材料做的支架，质量仅7.5千克。碳纤维环氧增强塑料复合材料除了能做羽毛球拍、网球拍外，在其他体育用品方面也有体现，比如高尔夫球杆、自行车架、钓鱼竿以及复合材料赛车、游艇等。 体育用品考验复合材料体育用品考验复合材料 v资料显示，目前体育用品产业是仅次于国防工业率先使用先进塑料复合材料最多的产业。 v上世纪70年代以前，羽拍的材料几乎全是木材和钢管的天下，后来采用了铝合金，而如今完全是复合材料的世界，因为这些材料更轻、更强、更耐用，也能吸收更多的振动，同时让球拍制造商在球拍的硬度、球感、击球性能的设计上有更大的发挥空间。 v碳纤维增强环氧树脂复合材料的比强

50、度、比模量综合指标，在现有结构材料中几乎是最高的。一只用碳纤维增强塑料复合材料生产的网球拍，质量仅为200克，只有木质球拍的一半。v碳纤维增强塑料复合材料除了能作羽毛球拍、网球拍外，在其他体育用品方面也有体现，比如高尔夫球杆、自行车架、钓鱼竿以及复合材料赛车、游艇等。v在足、篮、排三大球身上，我们也会捕捉到复合材料的身影。2002年世界杯的指定用球飞火流星就采用了拜耳公司研制的聚氨酯合成泡沫制作。另外，球体的外层是用一种特别耐磨的聚氨酯材料制成的，使得球体能够在特别恶劣的条件下使用。 v当NBA成为一个国际体育界知名的商业品牌时，聚氨酯材料的篮球鞋可谓独领风骚，备受全世界球迷青睐。配以符合篮球