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.cn139390229162011-2-16功能复合材料21.绪论复合材料按使用目的可分为两类:复合材料按使用目的可分为两类:使用目的可分为两类结构复合材料功能复合材料结构复合材料和功能复合材料复合材料和2011-2-16功能复合材料31.1功能复合材料概述功能复合材料是指除力学性能以外而提功能复合材料是指除力学性能以外而提是指除力学性能以外供其他物理性能（并包括部分化学和生物性其他物理性能（能）的复合材料，如导电、超导、半导、磁的复合材料，导电、超导、半导、性、压电、阻尼、吸声、摩擦、吸波、屏蔽、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。阻燃、防热、隔热等功能复合材料。等功能复合材料2011-2-16功能复合材料41.2功能复合材料的设计1.2.1功能复合材料的设计原则功能复合材料主要由一种或多种功能功能复合材料主要由一种或多种功能主要由一种或多种基体组成组成。体和基体组成。柔韧性磁体：柔韧性磁体：磁粉功能体黏结和赋形作用，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2011-2-16功能复合材料5单一功能体的复合材料中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，基体不仅起到性质虽然由功能体提供，但基体不仅起到虽然由功能体提供粘结和赋形作用，同时也会对复合材料整粘结和赋形作用，同时也会对复合材料整体的物理性能有影响。体的物理性能有影响。有影响2011-2-16功能复合材料6多元功能体的复合材料可以具有多种多元功能体的复合材料可以具有多种可以具有功能，同时还有可能由于产生复合效应产生复合效应而功能，同时还有可能由于产生复合效应而出现新的功能。出现新的功能。新的功能因此，多功能复合材料成为功能复合因此，多功能复合材料成为功能复合成为材料的发展方向。材料的发展方向。2011-2-16功能复合材料7功能复合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。2011-2-16功能复合材料8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。功能复合材料2011-2-1691.2.2功能复合材料的设计特点复合材料的最大特点在于它的可设计性复合材料的最大特点在于它的可设计性。最大特点在于它的可设计性。因此，在给定的性能要求、使用环境及因此，在给定的性能要求、使用环境及性能要求经济条件限制的前提下的前提下，经济条件限制的前提下，从材料的选择途径工艺结构途径上进行设计。和工艺结构途径上进行设计。上进行设计2011-2-16功能复合材料101）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；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2011-2-16功能复合材料112）可利用复合效应创造新型复合功能材料例如，利用线性效应线性效应的混合法则，通过合理铺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。模仿生物体中的纤维基体的合理分布，通过纤维和基体仿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料。生功能材料又如XY平面是压电压电，XZ平面呈电致发光电致发光性，通过铺层设计可以得到YZ平面压致发光压致发光的复合材料。2011-2-16功能复合材料121.3功能复合材料的复合效应材料在复合后所得的复合材料，材料在复合后所得的复合材料，依据在复合后所得的复合材料其产生复合效应的特征可分为两大类：复合效应的特征，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；线性效应；一类复合效应为线性效应另一类则为非线性效应非线性效应。另一类则为非