復(fù)合材料聚合物、金屬、陶瓷分析科研顯微鏡

復(fù)合材料
  復(fù)合材料是用于高性能結(jié)構(gòu)、熱、電等領(lǐng)域的一類重要的材料
。結(jié)構(gòu)復(fù)合材料常常是綜合了低密度、高強(qiáng)度，高彈性模量以及優(yōu)
良的抗斷裂及抗疲勞性能。它們提供可以“剪裁”性能以滿足在任
意給定方向上或幾個方向上組合的需求的可能性。

  大多數(shù)復(fù)合材料都包含以細(xì)小直徑纖維、晶須、顆?；蚱瑺钚?br>式的強(qiáng)化體組元。除了混凝上中的顆粒以外，纖維是最常見的強(qiáng)化
體組元。使用由各種聚合物、金屬、陶瓷制備的細(xì)小直徑纖維，使
材料能夠容易地獲得高的強(qiáng)度與柔韌性，且保持高的彈性模量。基
體材料可以是聚合物、金屬或陶瓷，基體在連續(xù)強(qiáng)化復(fù)合材料中提
供了對纖維的橫向支撐，在短纖維強(qiáng)化復(fù)合材料中則通過纖維／基
體界面向纖維傳遞載荷。纖維的構(gòu)造決定了復(fù)合材料不同方向上的
強(qiáng)度與彈性模量。而最佳的纖維構(gòu)造則主要取決于預(yù)期的應(yīng)用。

  復(fù)合材料的性能還取決于界面特性，界面強(qiáng)度決定了應(yīng)力是如
何有效地傳遞給纖維的，這在短纖維強(qiáng)化復(fù)合材料中尤為重要。界
面強(qiáng)度還控制了復(fù)合材料的斷裂韌性與抗疲勞性能。界面強(qiáng)度可以
分為機(jī)械結(jié)合、化學(xué)結(jié)合或者二者兼有。

  諸如不同方向上的彈性模量、抗拉強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)以及導(dǎo)電
性與導(dǎo)熱性等復(fù)合材料的重要的性能，都可以由纖維的排列、基體
與強(qiáng)化體的性能及體積分?jǐn)?shù)來估算。不取決于纖維空間排列的性能
則可以由混合法則來決定。

  復(fù)合材料的斷裂和疲勞機(jī)理與傳統(tǒng)的材料有所不同。復(fù)合材料
的斷裂起源于脆性相，其擴(kuò)展被延性相或界面失效所減慢。在這些
體系中，高的斷裂韌性來源于在主裂紋尖端的較大的區(qū)域范圍內(nèi)分
布的損傷，這與延性材料中僅依賴于塑性變形是不同的。復(fù)合疊層
材料的疲勞失效的發(fā)生有三個階段；板層開裂、分層與纖維疲勞。
復(fù)合材料也特別容易受到熱疲勞失效的影響。

  盡管復(fù)合材料的應(yīng)用主要是在高性能結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域，但在電與
電子工業(yè)領(lǐng)域，其應(yīng)用也在迅速擴(kuò)大，例如超導(dǎo)電纜和電子封裝外
殼等。

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