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2012高考化学一轮复习 复合材料教案 鲁科版必修1


第 3 节 复合材料
1 认识复合材料 1、材料科学的发展过程 材料科学的发展经历了天然材料、无机非金属材料、金属材料、有机合成材料、复合材 料这五个过程。 其中,无机非金属材料主要包括陶瓷材料、玻璃材料、无机非金属涂层材料等。此类材 料一般耐高温、抗腐蚀,有些材料还有独特的光电特性。硅酸盐材料主要指水泥、玻璃、陶 瓷等,是传统的无机非金属材料。而半导体材料、超硬耐高温

材料、发光材料等是新型无机 非金属材料。 【交流·研讨】 单一材料的优缺点: 材料 金属材料 无机非金属材 普通玻璃 料 强度大、电绝缘,良好的 有机合成材料 塑料 热塑性、热固性 2、复合材料的定义及组成 在撑杆跳项目中,运动员使用的撑杆的材料,既不是金属材料、无机非金属材料,也不 是有机合成材料。这种材料是将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而成的,像这样 的材料称为复合材料。 复合材料由两部分组成,一部分称为基体,在复合材料中起黏结作用;另一部分称为增 强体,在复合材料中起骨架作用。 3、复合材料的分类 按基体分类,可分为树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料。 按增强体分,可分为颗粒增强复合材料、夹层增强复合材料和纤维增强复合材料。 【领悟·整合】 现在,金属材料、无机非金属材料和有机合成材料都在蓬勃的发展,虽然它们都具 有各自的特点,但随着社会需求的发展,材料也走上了无机材料和有机材料综合发展的
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实例 钢铁

优点 硬度大、机械性能好 性质稳定、熔点高

缺点 易被腐蚀 易破碎 易燃烧、易老化,废弃 后不易分解

复合材料之路。材料复合后,既保持了原有材料的特点,又使各组分之间协同作用,形 成了优于原材料的特性。又可以充分利用能源、节约能源,因此世界各国都在大力开展 复合材料的研究。 2 形形色色的复合材料 1、生产、生活中的复合材料 (1)玻璃钢 玻璃钢是一种以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料。 在制造玻璃钢时,可以将玻璃纤维制成纱或织物加到合成树脂中,也可以把玻璃纤维切 成短纤维加到合成树脂中。除了普通玻璃纤维外,还可以根据需要选用耐化学腐蚀、耐高温 或强度高的特种玻璃纤维做玻璃钢的增强体。 玻璃钢的强度可以达到甚至超过合金钢的强度,而密度只有钢铁的 1/5 左右,同时,这 种材料保持着较好的耐化学腐蚀、电绝缘性和机械加工性能,而且又不像普通玻璃那样硬、 脆。玻璃钢目前以大量用于游乐车、水上滑梯、运输罐、电话亭、餐桌椅等产品的生产。这 些产品充分发挥了玻璃钢重量轻、强度高、耐水、耐磨、耐撞、产品美观及制造方便等特点。 此外,玻璃钢在排水管道工程中也得到了广泛的应用。 玻璃钢虽有很多优点,但其刚性不如钢铁,即受力后形变较大,其次是耐高温性能较差, 当温度超过 400℃时,强度不易保持。为了改善这些性能,出现了强度和刚性均高的碳纤维、 硼纤维等增强材料。 (2)碳纤维增强复合材料 在合成树脂中加入碳纤维做增强体的复合材料叫做碳纤维增强复合材料。其特点是韧性 好,强度高,质轻。碳纤维增强复合材料被广泛用于制造高尔夫球杆、网球拍、钓鱼竿、赛 车、赛艇、滑雪板和冲浪板等体育用品,也广泛用在纺织机械和化工机械的制造,以及医学 上人体组织中韧带的制作等。 2、航空、航天领域中的复合材料 飞机、火箭的机翼和机身以及导弹的壳体、尾翼中的复合材料大多以纤维为增强体、金 属为基体的复合材料作为增强体的纤维是碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维等耐热 性好的纤维,作为基体的金属用得较多的是铝、镁、钛等密度小的轻金属。这类材料的特点 是耐高温、强度高、导电性和导热性好,不吸湿,不易老化。 航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成,其增强体多为

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碳纤维、碳化硅纤维和氧化硅纤维;基体的主要成分是各种陶瓷。这种纤维增强陶瓷保持了 陶瓷耐高温的特性,又增强了陶瓷的韧性,使航天飞机能安全地穿越大气层返回地球。 【领悟·整合】 现在,材料的复合正向着精细化方向发展,出现了诸如仿生复合、纳米复合、分子复合、 智能复合等新方法。随着科技的进步,复合材料有着不可估量的应用前景。可以说, 当前人类已经从合成材料时代进入复合材料时代。

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