最新复合材料第六章功能复合材料ppt课件.ppt

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1、29是复合材料所显示的是复合材料所显示的一种复合效一种复合效应。它可以表示为：应。它可以表示为：ffmmcVPVPP式中，为材料性能，为材料体积式中，为材料性能，为材料体积含量，角标含量，角标c、m、f分别表示复合材料、分别表示复合材料、基体和增强体（或功能体）。基体和增强体（或功能体）。10复合材料的某些复合材料的某些，例如，例如电导电导、热导热导、密度密度和和弹性模量弹性模量等服从等服从这这一规律。一规律。例如，复合材料的例如，复合材料的，若用，若用混混合率合率来表示，则为来表示，则为ffmmcVEVEE11显示这一效应的复合材料，它的显示这一效应的复合材料，它的在复合材料中，均在复合材料

2、中，均，既，既无制约无制约，也，也无补偿无补偿。12对于对于（如纤维）与（如纤维）与结合很弱结合很弱的复合材料，所显示的复的复合材料，所显示的复合效应，可以看作是合效应，可以看作是。13组成复合材料的组成复合材料的与与，在性在性能上能上，从而，从而提高了综合性能提高了综合性能，则，则显示出显示出。14对于对于与与复合时，两相间若能得到复合时，两相间若能得到适宜的结合适宜的结合而形成的复合材料，其性能显示为而形成的复合材料，其性能显示为与与。15组成复合材料时，组成复合材料时，若若组分间性能组分间性能，限制了整体限制了整体性能提高性能提高，则复合后显示出，则复合后显示出。16例如，例如，与与组成

3、的复合材料，组成的复合材料，当两者界当两者界面结合很强时面结合很强时，复合材料整体显示，复合材料整体显示为为。17在在中，当中，当玻璃纤维表玻璃纤维表面面选用适宜的选用适宜的处理后，与处理后，与组成的复合材料，由于组成的复合材料，由于强化了界面的结合强化了界面的结合，故致使材料的故致使材料的比未处理纤维比未处理纤维组成的组成的复合材料可高出复合材料可高出30-40%，而且，而且也明显提高。也明显提高。18但是，这种但是，这种同时却导致同时却导致了复合材料了复合材料。因此，在因此，在金属基金属基、陶瓷基增强复合材陶瓷基增强复合材料中料中，不一定是最适宜的。不一定是最适宜的。19和和常常是常常是共

4、同存在的共同存在的。显然，显然，是希望得到的，而是希望得到的，而要尽量能够避免。要尽量能够避免。所有这些，可通过所有这些，可通过相应复合材料的设计相应复合材料的设计来加以实现。来加以实现。20两种两种复合在一起，复合在一起，即可发生即可发生。例如，把具有例如，把具有的材料与具有的材料与具有的材料复合时，将可能产生具有的材料复合时，将可能产生具有的复合材料。的复合材料。21因此，通常可以将一种具有因此，通常可以将一种具有X/Y和另一种和另一种Y/Z复合起来，可用下列通式来表示，即：复合起来，可用下列通式来表示，即：ZXZYYX/./式中，、分别表示各种式中，、分别表示各种物理性能物理性能。上式上

5、式，所以称之为，所以称之为。22可以非常广泛，已可以非常广泛，已被用于被用于。常用的常用的见下表所示：见下表所示：23相性质相性质相性质相性质复合后的乘积性质复合后的乘积性质（）（）（）（）压磁效应压磁效应压磁效应压磁效应压电效应压电效应磁致伸缩效应磁致伸缩效应光导效应光导效应闪烁效应闪烁效应热致变形效应热致变形效应磁阻效应磁阻效应磁电效应磁电效应场致发光效应场致发光效应压阻效应压阻效应电致效应电致效应光导效应光导效应压敏电阻效应压敏电阻效应压敏电阻效应压敏电阻效应压电效应压电效应压力发光效应压力发光效应磁阻效应磁阻效应光致伸缩光致伸缩辐射诱导导电辐射诱导导电热敏电阻效应热敏电阻效应24在一定

6、条件下，复合材料中的在一定条件下，复合材料中的可以可以使使的的，从而，从而改变整体性能改变整体性能或或产生新效应产生新效应。这种这种已在很多实验中发现，同已在很多实验中发现，同时也时也在复合材料界面的两侧在复合材料界面的两侧发现。发现。25例如，例如，对对的的诱导结晶诱导结晶或或的的晶形取向产生作用晶形取向产生作用。在在增强增强中，由于中，由于碳碳纤维表面纤维表面对对基体基体的的，致使，致使界面上的界面上的结晶状态与数量结晶状态与数量发生了改变，如出现发生了改变，如出现等，这种效应对尼龙或聚丙烯起着等，这种效应对尼龙或聚丙烯起着特殊的特殊的作用作用。26两个相邻的材料两个相邻的材料在一定条件下

7、在一定条件下，会产生，会产生或或。由由不同材料不同材料组成的复合材料，其组成的复合材料，其不同于不同于原组分的原组分的，当复合材料中，当复合材料中某一部位的某一部位的时，复合材料的时，复合材料的也会发生改变。也会发生改变。27利用利用，可以根据，可以根据外来的工作外来的工作频率频率，而而避免材料避免材料在工作时引起的破坏在工作时引起的破坏。对于对于，同样可以根据，同样可以根据外来波外来波长的频率特征长的频率特征，调整复合频率调整复合频率，达到，达到的目的。的目的。28这是材料的一种这是材料的一种，至目前为，至目前为止，这一止，这一效应的机理效应的机理尚不很清楚，但在实尚不很清楚，但在实际现象中

8、已经发现这种效应的存在。际现象中已经发现这种效应的存在。29例如，例如，大于原来大于原来各各和和按线性混合率估算值按线性混合率估算值，说明说明组成了复合系统组成了复合系统才能出现的现象。才能出现的现象。30、等各种复合效应，都是复合材料科学所等各种复合效应，都是复合材料科学所和和，这也是，这也是，特别是特别是功能型复合材料功能型复合材料的的。31复合材料的复合材料的最大特点最大特点在于它的在于它的。因此，在给定的因此，在给定的性能要求性能要求、使用环境使用环境及及经济条件限制经济条件限制的前提下，从的前提下，从和和上进行设计。上进行设计。32例如，利用例如，利用的混合法则，通过的混合法则，通过

9、可以设计出某一温度区间可以设计出某一温度区间膨胀系数膨胀系数为零为零或或接近于零的构件接近于零的构件。又如又如XY平面是平面是，XZ平面呈平面呈性，通过性，通过铺层设计铺层设计可以得到可以得到YZ平面平面的复合材料。的复合材料。33另外，模仿另外，模仿生物体中的生物体中的和和的的合理分布合理分布，通过，通过数据库和计算机辅助设计数据库和计算机辅助设计可望设计出可望设计出性能优良的性能优良的。34磁性复合材料磁性复合材料(Magnetic composite materials)是以是以为为基体基体与与复合而成的一类材料。复合而成的一类材料。35由于由于有有和和之分，因之分，因此也有此也有相应的

10、软磁和硬磁复合材料相应的软磁和硬磁复合材料。此外，此外，强磁性强磁性(铁磁性和亚铁磁性铁磁性和亚铁磁性)细微细微颗粒颗粒涂覆在涂覆在或或形形成成用于磁记录，也是一类非常用于磁记录，也是一类非常重要的磁性复合材料，又如重要的磁性复合材料，又如与液体混合与液体混合形形成成等。等。36 典型的永磁材料典型的永磁材料包括包括、以及以及材料。材料。37一般情况下，永磁材料的一般情况下，永磁材料的，不易加工不易加工成复杂的形状。成复杂的形状。但是，制成但是，制成或或复合复合材料后，上述材料后，上述可得到克服。可得到克服。38永磁复合材料永磁复合材料的的是是，高聚物和软金属高聚物和软金属起到起到的作用。的作

11、用。其中，其中，使用较为普遍，常用的使用较为普遍，常用的有有环氧树脂环氧树脂、尼龙和、尼龙和橡胶橡胶等材料。等材料。39永磁复合材料永磁复合材料的的常采用常采用、等工艺技术。等工艺技术。对于对于来说来说由于它由于它较为较为复杂复杂，因此除，因此除磁体要求在较高温度下磁体要求在较高温度下(200 )使用外使用外，很少采用这种，很少采用这种金属基复合磁体金属基复合磁体。40很显然，与很显然，与高密度的金属磁体高密度的金属磁体或或陶陶瓷磁体瓷磁体(铁氧体铁氧体)相比，相比，是以是以为为代价代价的。的。41及及直接影直接影响到材料的响到材料的及及，它可用下述关系式来表达：它可用下述关系式来表达：fMM

12、sr320)1 ()(42 其中，其中，MrMr为复合磁体的为复合磁体的剩余磁化强度剩余磁化强度；MsMs为磁为磁性组元的性组元的饱和磁化强度饱和磁化强度； 为为复合磁体密度复合磁体密度； o o为为磁性组元的磁性组元的理论密度理论密度； 为复合物中的为复合物中的非磁性相的非磁性相的体积分数体积分数；f f为铁磁性相在外磁场方向的取向度。为铁磁性相在外磁场方向的取向度。fMMsr320)1 ()(43由于由于的的和和，因此常用来制作，因此常用来制作薄壁的微型电机薄壁的微型电机使用的使用的，例如，例如计算机主轴电机计算机主轴电机，钟表步进电机钟表步进电机等。等。44复合永磁材料的复合永磁材料的，

13、使其适用，使其适用于制作于制作、。如。如汽车汽车仪表用磁体仪表用磁体，磁推轴承磁推轴承及各类及各类蜂鸣器蜂鸣器等。等。45复合永磁材料的复合永磁材料的可看作是各类可看作是各类（如（如铁氧体铁氧体、铝镍钴铝镍钴、Sm-Co、Nd-Fe-B等）制成的等）制成的。也可以选用也可以选用两种或两种以上的两种或两种以上的与与复合，以便得到复合，以便得到更宽范围更宽范围的实用性能的实用性能。46 电器元件的小型化电器元件的小型化，导致，导致磁路中磁路中追求追求，为此应用的，为此应用的，除，除在在静态磁场下静态磁场下经常要求的经常要求的和和外，还要求它们具有外，还要求它们具有。47通常通常，其，其 r 随随的

14、的增大而急速下降增大而急速下降，如下图所示：如下图所示：48Fe-Si-Al粉末颗粒复合体相对磁导率随驱动频率的变化粉末颗粒复合体相对磁导率随驱动频率的变化49如果把如果把（例如（例如Fe-Si-A1合金）合金），表面被，表面被极薄的极薄的A12O3层层或或高聚物高聚物，然后，然后热压或模压固化热压或模压固化成成，则，则50从图从图A、B、D曲线看出，它的曲线看出，它的 r值值在相当宽的驱在相当宽的驱动频率范围内动频率范围内，从，从而保持在一个而保持在一个。51这种复合软磁材料的这种复合软磁材料的 r值可值可由下式描述由下式描述:)2/()(ccrdd式中式中d、 c和和 分别表示分别表示金属

15、粒子尺寸金属粒子尺寸、块状金属相的块状金属相的磁导率磁导率和和包覆层厚度包覆层厚度。52显然，选择合适的显然，选择合适的和和即可获得即可获得所需的所需的 r值值，这对这对是十分重要的。是十分重要的。53由于由于，这类材料的，这类材料的比其比其母体合金母体合金高得多高得多(高高1011倍倍)，因此，因此在交在交变磁场下变磁场下具有具有。下图显示了在下图显示了在1MHz高频下，复合材料高频下，复合材料与与D的关系。的关系。54磁损耗磁损耗PL/kW.m-3磁粉粒度磁粉粒度/ um从图中可看从图中可看出，出，。因此，可以因此，可以通过通过来来调节损耗调节损耗L值。值。55记录记录声音和图像声音和图像

16、，然后，然后将其读出将其读出(再生再生)的过程，如下图所示。的过程，如下图所示。56音光音光电气电气信号信号磁性磁性信号信号作为磁作为磁性保留性保留磁头磁头记录材料记录材料磁记录再生的原理示意图磁记录再生的原理示意图57由由麦克风及摄像机麦克风及摄像机将将变成变成，再，再由磁头由磁头变成变成，从而固定在，从而固定在上。上。读出时读出时，与记录过程相反，使，与记录过程相反，使声音和声音和图像再生图像再生。58理想的理想的要尽可能地要尽可能地，能能，再生时，再生时。在考虑能够实现在考虑能够实现、，大致有，大致有两方面的考虑两方面的考虑，一是，一是，二是，二是。59作为记录介质的作为记录介质的，主要

17、性能主要性能指标指标是是和和的大小。的大小。这两个性能指标不仅受这两个性能指标不仅受的影啊，也受的影啊，也受的影响。的影响。60下表列出了目前使用的下表列出了目前使用的的磁的磁特性。特性。磁性材料磁性材料 Mr/T Hc/A.m-1 -Fe2O3(14001800)*10-4(15.9231.83)*103Co- -Fe2O3(14001800)*10-4(47.7571.62)*103金属金属Fe(23002900)*10-4(111.41127.33)*103Co-Ni 合金合金(1100012000)*10-4(55.7159.69)*103各种磁性粉末的特性各种磁性粉末的特性表中的排列

18、是表中的排列是排列的。排列的。61从表中可看出，每一次材料的从表中可看出，每一次材料的重大改进重大改进都使都使产生一次质的飞跃产生一次质的飞跃，与此同时，也使，与此同时，也使获得获得一次大的提高一次大的提高。磁性材料磁性材料 Mr/T Hc/A.m-1 -Fe2O3(14001800)*10-4(15.9231.83)*103Co- -Fe2O3(14001800)*10-4(47.7571.62)*103金属金属Fe(23002900)*10-4(111.41127.33)*103Co-Ni 合金合金(1100012000)*10-4(55.7159.69)*10362在现有材料基础上，为了

19、在现有材料基础上，为了，就应考虑，就应考虑的优化。的优化。63一般对于一般对于，先制造，先制造以适以适当高分子为粘结剂的涂料当高分子为粘结剂的涂料，然后把该涂料，然后把该涂料用适当的方法进行涂敷、干燥用适当的方法进行涂敷、干燥，制造出如，制造出如下图所示的一种下图所示的一种，这就是，这就是。显然，它属于。显然，它属于。64记录磁带的结构记录磁带的结构65到目前为止，为到目前为止，为采取了下面一些措施：采取了下面一些措施：(1)提高磁性层中提高磁性层中；(2)尽可能尽可能；(3)，防止磁损失。，防止磁损失。66上面这些都是能够提高磁带记录密度的上面这些都是能够提高磁带记录密度的措施。但是，这些改

20、进都是措施。但是，这些改进都是，超过超过一定极限值一定极限值会导致一些会导致一些出现。出现。因此，为了因此，为了，就需，就需要有要有，即要创造出，即要创造出的新功能。的新功能。67目前，研究者对此进行两种尝试。目前，研究者对此进行两种尝试。一、尝试把现在一、尝试把现在变成变成。二、不是用二、不是用涂敷磁性粉末和粘结剂涂敷磁性粉末和粘结剂混合成的涂料的方法混合成的涂料的方法来制造来制造，而，而是依靠是依靠的方法，的方法，来制造磁带。来制造磁带。68把把变成变成的尝试是采的尝试是采用用，厚度为厚度为0.4um，厚度为，厚度为2.5um。这样，这样，再生用，再生用。69另一方面，因为另一方面，因为和

21、和是是低频，低频，在磁性层深部在磁性层深部才变弱。所以适当地搭才变弱。所以适当地搭配配及及可得到比可得到比只使只使用一种磁性材料的磁性层用一种磁性材料的磁性层更高的输出功率。更高的输出功率。这样，这样，可，可获得获得。然而这种然而这种给涂敷技术给涂敷技术提出更高提出更高的要求，不是的要求，不是常规涂敷方法常规涂敷方法能实现的。能实现的。70是基于将来是基于将来需记录信需记录信号的波长号的波长可能可能向短波长方向发展向短波长方向发展的角度出发而的角度出发而设计和构思的。设计和构思的。由于由于波及的深度浅波及的深度浅，考虑到，考虑到厚度损失的问题，那么厚度损失的问题，那么是是最理想的。要制造这样的

22、超薄膜，最理想的。要制造这样的超薄膜，是适合的。是适合的。71此外，此外，具有较好的性能，本具有较好的性能，本身就可以身就可以。各种磁性粉末的特各种磁性粉末的特性如下表所示性如下表所示磁性材料磁性材料 Mr/T Hc/A.m-1 -Fe2O3(14001800)*10-4(15.9231.83)*103Co- -Fe2O3(14001800)*10-4(47.7571.62)*103金属金属Fe(23002900)*10-4(111.41127.33)*103Co-Ni 合金合金(1100012000)*10-4(55.7159.69)*10372由表中可见，由表中可见，的是的是Co-Ni合金

23、，合金，如果镀成薄膜，如果镀成薄膜，几乎接几乎接近近100。无论是。无论是，还是，还是都都对对有好处。有好处。磁性材料磁性材料 Mr/T Hc/A.m-1 -Fe2O3(14001800)*10-4(15.9231.83)*103Co- -Fe2O3(14001800)*10-4(47.7571.62)*103金属金属Fe(23002900)*10-4(111.41127.33)*103Co-Ni 合金合金(1100012000)*10-4(55.7159.69)*10373是是强磁性强磁性(铁磁性和亚铁磁性铁磁性和亚铁磁性)细细微颗粒微颗粒与与一种液体一种液体均匀混合而成的均匀混合而成的。它

24、既具有强磁性材料的它既具有强磁性材料的，又，又具有具有。74由强磁性由强磁性(磁磁粉粉)、(基液基液)和和(表面表面活性剂活性剂)组成。组成。75为了防止为了防止磁粉沉淀和凝聚磁粉沉淀和凝聚，使磁性液，使磁性液体稳定，必须选择适当的体稳定，必须选择适当的、物性参量和用量物性参量和用量以及以及物性参量物性参量，使，使磁粉磁偶极矩间磁粉磁偶极矩间作用力和热作用力作用力和热作用力的的，以利于，以利于磁性液体稳定磁性液体稳定。 76组成中的组成中的采用采用金属或非金属强磁金属或非金属强磁材料材料，通过，通过、等方法制成，粒径约等方法制成，粒径约1 100 nm的的单畴颗粒单畴颗粒。77的种类很多，常根

25、据用的种类很多，常根据用途选用。目前多采用途选用。目前多采用，主，主要有以下六种。要有以下六种。78(1)一种一种常用和经济常用和经济的基液，可在较宽范的基液，可在较宽范围内调节围内调节pH值；但容易蒸发，适于制备值；但容易蒸发，适于制备在在选矿和磁印刷等方面选矿和磁印刷等方面应用的应用的。79(2)类和类和类类蒸气压低蒸气压低，粘滞性适当粘滞性适当，润滑性好润滑性好，适于制备适于制备在真空密封和阻尼系统中在真空密封和阻尼系统中应用的应用的磁性液体。磁性液体。80(3)类类粘度较低粘度较低，电阻率和介电常数较高电阻率和介电常数较高，适于制备在要求适于制备在要求电绝缘好、粘滞性低的电绝缘好、粘滞

26、性低的情况下情况下应用的磁性液体。应用的磁性液体。81(4)类类适用适用温度范围宽温度范围宽，对氯气等稳定性高对氯气等稳定性高，不溶于其他液体不溶于其他液体，适于制备，适于制备在温度变化大在温度变化大和和有氯气的恶劣条件下有氯气的恶劣条件下应用的磁性液体。应用的磁性液体。82(5)类类蒸气压低蒸气压低，抗辐射性好抗辐射性好，适于制备，适于制备在高真空或辐照环境中在高真空或辐照环境中应用的磁性液体。应用的磁性液体。83(6)和和导热性和导电性高导热性和导电性高，适于制备在需要，适于制备在需要高传热或导电的情况下高传热或导电的情况下应用的磁性液体。应用的磁性液体。84使使磁粉表面磁粉表面吸附一层吸

27、附一层长链长链分子分子，构成，构成，并使磁粉在，并使磁粉在磁场磁场和电场作用下和电场作用下。85因此，要求因此，要求一端一端，另一端，另一端；另外，还要求分子链另外，还要求分子链，以，以获得有效的获得有效的防凝聚作用防凝聚作用。86主要有主要有阴离子分散剂阴离子分散剂、阳离阳离子分散剂子分散剂、两性分散剂两性分散剂和和中性中性(非离子非离子)分散剂分散剂。一般约为一般约为磁粉重量磁粉重量的的510。87根据组成、特性和应用要求，磁性液体根据组成、特性和应用要求，磁性液体可分为三类。可分为三类。88以以非金属磁粉非金属磁粉(目前主要为目前主要为Fe3O4磁粉磁粉)与与非金属基液非金属基液均匀混合

28、成的均匀混合成的，是，是目前应用最多的一类。目前应用最多的一类。89以以铁铁(Fe)、钴钴(Co)或其合金磁粉或其合金磁粉与与非金非金属基液属基液均匀混合成的均匀混合成的，其磁化强度，其磁化强度高，磁性强。目前尚处干研究阶段。高，磁性强。目前尚处干研究阶段。90以以金属磁粉金属磁粉和和金属基液金属基液均勾混合成的均勾混合成的。其。其磁性、导热性磁性、导热性和和导电性好导电性好，适于，适于制造一些特殊装置如制造一些特殊装置如。目前多。目前多处于研究阶段，应用较少。处于研究阶段，应用较少。91与与相比具有相比具有以下四个方面的特点以下四个方面的特点:92(1)。能长期保持均匀状。能长期保持均匀状态

29、，在态，在磁场和重力场磁场和重力场中不会发生中不会发生凝聚和成凝聚和成团现象团现象。(2)。可由。可由外加磁场外加磁场控制控制其粘度，并使其粘度，并使粘度对磁场表现各向异性粘度对磁场表现各向异性。93(3)。无。无磁滞回线磁滞回线现象，现象，即即剩磁和矫顽力剩磁和矫顽力都为零；都为零；(4)。即可用。即可用外加磁场外加磁场改变磁性液体的改变磁性液体的。94由于由于兼有兼有和和，因而在，因而在电子、电机、仪表、石电子、电机、仪表、石油化工和科学研究油化工和科学研究中得到应用。中得到应用。95如用于如用于运动部件的阻尼运动部件的阻尼、润滑和密封润滑和密封，不同密度物体的不同密度物体的分选和分离分选

30、和分离，失重状态下用，失重状态下用的磁性燃料和磁性笔，的磁性燃料和磁性笔，磁控印刷磁控印刷，磁控染色磁控染色，由磁性液体作为工作物质的由磁性液体作为工作物质的陀螺陀螺、声换能器声换能器、磁流体电机磁流体电机和和磁芯磁芯等。等。96作为作为没有没有明确的数明确的数值值来划分来划分导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体。97两种或两种以上的金属两种或两种以上的金属形成的复合形成的复合材料显然是材料显然是；相反，相反，两种或两种以上的绝缘体两种或两种以上的绝缘体形形成的复合材料成的复合材料。98但是，复合材料中如果含有但是，复合材料中如果含有和和，那么它的，那么它的或是或是极端极端或或是一些是一些

31、中间值中间值，这取决于，这取决于导体和绝缘体的导体和绝缘体的、和和。99将将混入混入，高分子高分子聚合物的电阻率聚合物的电阻率就会发生变化，然而这个变就会发生变化，然而这个变化并非依据化并非依据，而是当，而是当 c时，时，金属填充聚合物金属填充聚合物发生发生一个如下图所示的一个如下图所示的突然转换突然转换，由，由绝缘体变成绝缘体变成导电体导电体。100苯乙烯苯乙烯丙烯腈共聚物中丙烯腈共聚物中Al粉和粉和Fe粉的体积分数和电阻率的关系粉的体积分数和电阻率的关系电阻率对数电阻率对数 / .cm金属的体积分数金属的体积分数AlFe101这一这一称之为复合材料的称之为复合材料的“”值。值。与与的的尺寸

32、、分布、尺寸、分布、形状以及制造工艺形状以及制造工艺有很大关系。有很大关系。例如例如宽粒分布宽粒分布的铝粉末的临界体积分数为的铝粉末的临界体积分数为0.4，而，而窄颗粒分布窄颗粒分布的粉末临界体积分数为的粉末临界体积分数为0.2。102很多研究表明，一些很多研究表明，一些当承当承受电压受电压时，会变成时，会变成材料。材料。如果如果没有大的电流没有大的电流通过，则通过，则样样品仍保持品仍保持，尔后再，尔后再恢复到样品的恢复到样品的绝缘状态绝缘状态。103不仅与不仅与有关，与有关，与也有密切关系，从而也有密切关系，从而显现出显现出正温度效应正温度效应和和负温度效应负温度效应。104在一温度范围内，

33、复合材料的在一温度范围内，复合材料的电阻随电阻随着温度的升高而升高着温度的升高而升高()。当超过某一温度时，其当超过某一温度时，其电阻值又随温电阻值又随温度的升高而下降度的升高而下降()。105由于电阻的由于电阻的的存在，使复合材料成为一种的存在，使复合材料成为一种。因此，可用于制备各种因此，可用于制备各种。106解决解决电磁干扰电磁干扰、射频干扰射频干扰和和信息防窃信息防窃的复合材料称为的复合材料称为。107由于由于依赖于依赖于，因此，利用具有一定，因此，利用具有一定导电性导电性的复合材料的复合材料可满足可满足电磁屏蔽电磁屏蔽的需要。的需要。108以以为基体，填充为基体，填充可可构成适合用于

34、构成适合用于电磁屏蔽的复合材料电磁屏蔽的复合材料。由于由于电磁屏蔽的复合材料电磁屏蔽的复合材料具有具有性能好性能好、成本低成本低、成型工艺简单成型工艺简单的优点，因此成为国的优点，因此成为国际上际上电子材料研究电子材料研究的热点。的热点。109有两种类型。有两种类型。(1)填充导电体的形式；其中，填料形填充导电体的形式；其中，填料形成的成的是提供是提供屏蔽功能的基本要素屏蔽功能的基本要素。110这种这种通常由通常由绝缘性良绝缘性良好的好的(如如ABS、PC、PP、PE、PVC、PBT、PA及它们的改性和共混的树脂及它们的改性和共混的树脂)和和(如炭黑、铝片粉、金属纤维及如炭黑、铝片粉、金属纤维

35、及表面金属化的有机和无机纤维表面金属化的有机和无机纤维)及及复合而成，其屏蔽效果为复合而成，其屏蔽效果为4060dB。111铝片在聚合物中体积分数与屏蔽效率关系铝片在聚合物中体积分数与屏蔽效率关系体积分数体积分数屏蔽效率屏蔽效率 /dB与与，有关，由图中有关，由图中可看出，可看出，合适的填料合适的填料体积分数体积分数可获得好的可获得好的屏蔽效率，很多研究屏蔽效率，很多研究发现发现有最好的屏蔽效果。有最好的屏蔽效果。112铝纤维带的体积分数、铝纤维带的体积分数、 长径比与屏蔽效率的关系长径比与屏蔽效率的关系体积分数体积分数屏蔽效率屏蔽效率 /dB图中表明图中表明与与也有也有密切关系，密切关系，填

36、料长径比填料长径比越大，屏蔽性也越大越大，屏蔽性也越大，从另一角度看，从另一角度看，长径比长径比也影响着最佳体积填充也影响着最佳体积填充量量。通常长径比越大，。通常长径比越大，最佳体积填充分数越低。最佳体积填充分数越低。113多用于多用于电子设备的屏蔽电子设备的屏蔽，由于近代由于近代电子设备的数据传输电子设备的数据传输多采用多采用电视显电视显示方式示方式，如计算机终端显示器、监视器、仪，如计算机终端显示器、监视器、仪表的图显和数显，都要求既表的图显和数显，都要求既，又能，又能的材料。从这个角度上看，复合材料的材料。从这个角度上看，复合材料中中为为是理想的。是理想的。114(2)用用与与制成织物

37、制成织物可作可作电磁波反射体电磁波反射体。这种这种主要用于主要用于无线通信无线通信天线的天线的，但也可作计算机、，但也可作计算机、复印机、传真机等电子设备的复印机、传真机等电子设备的。115是指是指材料，材料，它广泛应用于它广泛应用于换能器换能器，实现，实现机械能与电能机械能与电能之间的相互转换。之间的相互转换。116可以分为下面五类：可以分为下面五类：(1)，如石英、磷酸等；，如石英、磷酸等；(2)，如锆钛酸铅，如锆钛酸铅(PZT)、钛酸铅等；钛酸铅等；(3)，如聚氯乙烯等；，如聚氯乙烯等；(4)，如，如PZT/聚合物等；聚合物等；(5)，如，如TiSrO3等。等。117是将是将和和按一定按

38、一定连通方式连通方式，一定的，一定的体积体积/重量重量，及一定的及一定的空间分布空间分布制作而成，它可以制作而成，它可以成倍成倍地地。118以以PZT/聚合物为例，其聚合物为例，其dh gb值提高值提高l3倍倍(dh为压电体的为压电体的电荷系数电荷系数；gb为压电体的为压电体的电压电压系数系数)。此外，复合材料使此外，复合材料使，以及，以及也大为改善。也大为改善。119为了从本质上极大地为了从本质上极大地，将，将进一步复合进一步复合向向发展，可望获得发展，可望获得更为优异的更为优异的压电复合材料压电复合材料。120例如：例如：锆钛酸铅锆钛酸铅(PZT)和聚合物和聚合物(P)，即即PZTP；钛酸

39、铅钛酸铅(PT)和聚合物和聚合物(P)，即即PTP；两大两大。121这两大复合材料各有优缺点：这两大复合材料各有优缺点：其中，其中，中的中的PZT压电活性压电活性大，大，但其但其各向异性各向异性较小；较小；中中PT的的压电活性压电活性小，但其小，但其各向各向异性异性大。大。122当实现三相复合，即当实现三相复合，即PZTPTP，势势必会体现出两相系统所没有的性能，这一方必会体现出两相系统所没有的性能，这一方向是目前向是目前的发展方向。的发展方向。123下面的关系图说明了这一方向的发展下面的关系图说明了这一方向的发展PZTPPTPZT/ PPT/ PPZT+P/ P124被誉为被誉为第三代电子技

40、术的核心第三代电子技术的核心，它在它在导弹与航天器跟踪导弹与航天器跟踪、制导制导、通信与防御通信与防御以及以及激光武器电源激光武器电源上都具有广泛的应用潜力，上都具有广泛的应用潜力，可用于可用于高性能高速计算机高性能高速计算机，远红外探测器远红外探测器，光通信光通信，(远远)红外成像红外成像以及以及磁悬浮列车磁悬浮列车等。等。125然而，然而，超导超导材料材料，虽有一定抵抗，虽有一定抵抗压缩变形压缩变形的能的能力，但其力，但其，使，使得得超导体大规模实用超导体大规模实用受到了限制。受到了限制。126用用增强增强通过通过扩散粘扩散粘结法结法(成型压力为成型压力为4MPa，150170 ，保温，保

41、温15min)将将包覆于其中，从包覆于其中，从而获得而获得良好的力学性能良好的力学性能、电性能电性能和和热性能热性能的的复合材料。复合材料。127试验发现，随着试验发现，随着增加，增加，碳纤维锡钇氧钡铜碳纤维锡钇氧钡铜复合材料的复合材料的随随着不断提高。着不断提高。由于由于基本承担了全部的基本承担了全部的，所以所以在断裂点之前在断裂点之前，碳纤维锡材料碳纤维锡材料一直都保持超导性能。一直都保持超导性能。也常用于也常用于超导复合材料的超导复合材料的包覆材料包覆材料。128由于由于的的飞速发展飞速发展和和多种探测器的多种探测器的综合使用综合使用，使得，使得也必须朝着也必须朝着方向发展。方向发展。原

42、来的原来的金属、陶瓷、半导体、高分子金属、陶瓷、半导体、高分子隐身隐身材料很难适应这一要求，因此材料很难适应这一要求，因此就显得格外重要。就显得格外重要。129(1)降低目标降低目标自身发出的自身发出的或或反射外来反射外来的信号强度的信号强度； (2)减小减小目标与环境目标与环境的的，使，使其低于探测器的门槛值；其低于探测器的门槛值； (3)使目标与环境反差使目标与环境反差，造，造成目标成目标几何形状识别上几何形状识别上的困难。的困难。130按照按照电磁波吸收剂的使用电磁波吸收剂的使用，可分为可分为和和两类，它们都是两类，它们都是以树脂为基体以树脂为基体的复合材料。的复合材料。131能使能使与

43、它与它有尽可能有尽可能接近的反射、透过、吸收电磁波和声波特接近的反射、透过、吸收电磁波和声波特性性的一类无机涂层，又称为的一类无机涂层，又称为。132隐身涂层种类很多，有隐身涂层种类很多，有隐隐身涂层、身涂层、隐身涂层，以及隐身涂层，以及、等侦察隐身涂层，等侦察隐身涂层，还有还有涂层等。涂层等。133多采用多采用。由由、和和等组成。等组成。134可以是可以是有机树脂有机树脂，也可以是，也可以是无机胶粘剂无机胶粘剂。是调节涂层与电磁波、声波相是调节涂层与电磁波、声波相互作用特性的关键性互作用特性的关键性粉末状原料粉末状原料。135金属、半导体、陶瓷等不同类型的粉末可金属、半导体、陶瓷等不同类型的

44、粉末可以作为以作为，由于它们在能带结构上的差，由于它们在能带结构上的差别，可针对不同的别，可针对不同的探测装置探测装置进行隐身。进行隐身。由于由于不断提高，不断提高，也向具也向具有有多功能的多层涂层多功能的多层涂层及及多层复合膜多层复合膜方向发展。方向发展。136由于由于存在存在重量重量、厚度厚度、粘接力粘接力等问题，在使用范围上受到了一定等问题，在使用范围上受到了一定限制；限制；因此兼具因此兼具和和双重功能的双重功能的应运而生。应运而生。137在材料中传播的在材料中传播的是是复复合材料吸波的关键合材料吸波的关键。实际上振幅不同的波来往传播，包括实际上振幅不同的波来往传播，包括折射和散射折射和

45、散射。最后使。最后使能得到衰减，达到吸收的目的。能得到衰减，达到吸收的目的。138此外，在设计中，使复合材料此外，在设计中，使复合材料尽量尽量，就会，就会使使表面反射小表面反射小，从而达到隐身作用。，从而达到隐身作用。139作为兼具作为兼具和和双重功能的材料双重功能的材料的设计，主要有的设计，主要有和和复合材料复合材料两大类。两大类。所谓所谓是是基体为高聚物基体为高聚物，增强体增强体是不同类型纤维材料是不同类型纤维材料。140例如，选择例如，选择酚醛材脂酚醛材脂为基体，选择为基体，选择碳纤碳纤维、玻璃纤维、芳纶维、玻璃纤维、芳纶等为增强体，选择合适等为增强体，选择合适的的混杂结构参数混杂结构参

46、数，界面尽量增多，这种复合，界面尽量增多，这种复合材料不仅有较好的材料不仅有较好的，同时也只有良，同时也只有良好的好的。141是一种外形是一种外形上上类似于泡沫塑料类似于泡沫塑料的的，对，对电磁波有极好的吸收效果。电磁波有极好的吸收效果。如采用如采用多层结构多层结构，频率为，频率为812GHz时，时，吸收性能吸收性能达到达到15dB。1425.1 抗抗x射线辐射射线辐射复合材料；复合材料；（用于抵抗（用于抵抗x射线射线辐射造成对材料结构的破坏效应的一类复合材料）辐射造成对材料结构的破坏效应的一类复合材料）。5.2 仿生仿生复合材料；复合材料；5.3 摩擦功能摩擦功能复合材料；复合材料；（具有低摩擦系数或高（具有低摩擦系数或高摩擦系数的复合材料）摩擦系数的复合材料）5.4 透光透光复合材料；复合材料；5.5 热性能热性能复合材料。复合材料。143结束语结束语