什么是复合材料 – 定义和类型（附相关问题）

复合材料是两种具有不同物理和化学性质的材料的组合。当它们结合在一起时，它们会产生一种专门用于完成某项工作的材料，例如，变得更坚固、更轻或耐电。它们还可以提高强度和刚度。

之所以使用它们而不是传统材料，是因为它们改善了基础材料的性能，并且适用于许多情况。

这些组成材料具有显着不同的化学或物理特性，并且与单个元素不同，它们被合并以创建具有特性的材料。在完成的结构中，各个元素保持独立和独特，将复合材料与混合物和固溶体区分开来。

典型的工程复合材料包括：

• 钢筋混凝土和砖石
• 胶合板等复合木材
• 增强塑料，例如纤维增强聚合物或玻璃纤维
• 陶瓷基复合材料（复合陶瓷和金属基体）
• 金属基复合材料
• 和其他先进的复合材料
• 新材料能够受到青睐有多种原因。典型的例子包括与普通材料相比更便宜、更轻、更强或更耐用的材料。
• 最近，研究人员也开始积极地将传感、驱动、计算和通信纳入被称为机器人材料的复合材料中。
• 复合材料一般用于建筑物、桥梁和结构，如船体、游泳池板、赛车车身、淋浴间、浴缸、储水箱、仿花岗岩、人造大理石水槽、台面等。它们也越来越多地用于一般汽车应用。

最先进的示例通常在苛刻环境中的航天器和飞机上执行。

什么是复合材料？

复合材料是由两种或多种成分材料制成的材料。这些组成材料具有显着不同的化学或物理特性，并且与单个元素不同，它们被合并以创建具有特性的材料。

简单地说，复合材料是组件的组合。在我们的行业中，复合材料是由两种或多种天然或人造元素（具有不同的物理或化学特性）组合而成的材料，它们作为一个团队比作为单个玩家更强大。

组成材料没有完全融合或失去其个体身份；他们结合并贡献了他们最有用的特征来改善结果或最终产品。复合材料的设计通常考虑到特定用途，例如增加强度、效率或耐用性。

复合材料是由什么制成的？

复合材料，也称为纤维增强聚合物(FRP)复合材料，由聚合物基体制成，该聚合物基体用工程、人造或天然纤维（如玻璃、碳或芳纶）或其他增强材料增强。

基体保护纤维免受环境和外部损坏，并在纤维之间转移负荷。反过来，纤维提供强度和刚度以增强基体并帮助其抵抗裂缝和断裂。

在我们行业的很多产品中，聚酯树脂是基体，玻璃纤维是增强体。但是，复合材料中使用了许多树脂和增强材料的组合，每种材料都有助于成品的独特性能：纤维强而脆，可提供强度和刚度，而更具柔韧性的树脂可提供形状并保护纤维。

FRP复合材料还可能包含填料、添加剂、芯材或表面处理，旨在改善最终产品的制造工艺、外观和性能。

复合材料可以是天然的或合成的。木材是一种天然复合材料，是纤维素或木纤维与一种叫做木质素的物质的组合。纤维赋予木材强度；木质素是结合和稳定它的基质或天然胶。其他复合材料是合成的（人造的）。

胶合板是一种结合了天然和合成材料的人造复合材料。薄薄的木饰面层粘合在一起，形成比天然木材更坚固的扁平层压板。

塑料是复合材料吗？

并非所有塑料都是复合材料。事实上，玩具、水瓶和其他熟悉物品中使用的大多数塑料都不是复合材料。它们是纯塑料。然而，许多类型的塑料可以被增强以使其更坚固。塑料和增强材料的这种组合可以创造出技术有史以来最坚固、用途最广泛的材料（就其重量而言）。

聚合物树脂（例如聚酯、乙烯基酯、环氧树脂或苯酚）有时被称为塑料。

历史简介

• 人们使用复合材料已有数千年的历史。公元前3400年，第一批人造复合材料由伊拉克的美索不达米亚人制造。旧社会将木条以不同的角度粘在一起制成胶合板。
• 此后，埃及人在公元前2181年左右开始用浸过石膏的亚麻布或纸莎草制作死亡面具。后来，两个社会都开始用稻草加固他们的材料，以加固泥砖、陶器和船。
• 公元1200年，蒙古人开始建造复合拱门，这在当时非常有效。这些是由木头、牛筋、牛角、竹子、骨头和丝绸与松脂粘合而成。
• 工业革命后，合成树脂通过聚合形成固体形式。在1900年代，这种新发现的化学知识导致了各种塑料的制造，例如聚酯、苯酚和乙烯基。然后塑料的发展开始了，Bakelite是由化学家Leo Baekeland制造的。它不导电且耐热的事实意味着它可以广泛用于许多行业。
• 1930年代是复合材料发展的一个极其重要的时期。玻璃纤维由欧文斯科宁引进，他还创立了第一个纤维增强聚合物(FRP)行业。在此期间开发的树脂一直沿用至今，不饱和聚酯树脂于1936年获得专利。两年后，更强大的树脂系统面世。
• 第一种碳纤维于1961年获得专利，然后开始商业化。在1990年代中期，由于与以前使用的材料相比，复合材料的成本相对较低，因此复合材料在制造工艺和建筑中变得越来越流行。
• 2000年代中期波音787梦幻客机上的复合材料证实了它们在高强度应用中的用途。

不同类型的复合材料

一些常见的复合材料包括：

• 陶瓷基复合材料：陶瓷散布在陶瓷基体中。它们比普通陶瓷更好，因为它们具有抗热冲击和抗断裂性
• 金属基复合材料：遍布整个基体的金属
• 钢筋混凝土：用钢筋等高抗拉强度材料加固的混凝土
• 玻璃纤维增​​强混凝土：浇注到具有高氧化锆含量的玻璃纤维结构中的混凝土
• 半透明混凝土：包裹光纤的混凝土
• 工程木材：人造木材与其他廉价材料相结合。一个例子是刨花板。这种复合材料中还可以找到单板等特殊材料
• 胶合板：通过以不同角度将许多薄木层粘合在一起的工程木材
• 工程竹：将竹纤维条粘在一起制成板。这是一种有用的复合材料，因为它比木材具有更高的抗压、抗拉和抗弯强度
• Parquetry：由许多木块组成的正方形，通常由硬木拼凑而成。它作为装饰品出售
• 木塑复合材料：塑料中的木纤维或面粉
• 水泥粘合木纤维：用水泥浇铸的矿化木片。这种复合材料具有绝缘和声学特性
• 玻璃纤维：玻璃纤维与相对便宜且柔韧的塑料相结合
• 碳纤维增强聚合物：碳纤维镶嵌在塑料中，具有高强度重量比
• 夹芯板：各种层叠在一起的复合材料
• 复合蜂窝：许多六边形的复合材料的选择，以形成蜂窝形状。
• 纸浆：用粘合剂装订的纸。这些是在工艺品中发现的
• 涂塑纸：涂有塑料以提高耐用性的纸。使用它的一个例子是在扑克牌中
• 合成泡沫：用微球填充金属、陶瓷或塑料制成的轻质材料。这些气球由玻璃、碳或塑料制成

复合材料的好处

复合材料已经渗透到我们的日常生活中：它们被用于我们驾驶的汽车、我们挥动的高尔夫球杆、从我们的社区中清除废水的管道等等。如果没有复合材料，某些应用（例如火箭船）可能无法实现。

复合材料提供了许多好处。其中的关键是强度、重量轻、耐腐蚀、设计灵活性和耐用性。

• 强的。每磅复合材料比钢等其他材料更坚固。复合材料的两个主要成分——纤维和树脂——有助于提高它们的强度。纤维承载负载，而树脂根据需要将重量分布在整个复合材料部件中。
• 轻的。与大多数木材和金属相比，复合材料的重量较轻。但为什么打火机更好？较轻的重量有助于提高汽车和飞机的燃油效率。从电线杆到桥面等较轻的物体更容易运输和安装。
• 抵抗的。复合材料可以抵抗天气和刺激性化学物质的破坏，这些化学物质会侵蚀其他材料。这使它们成为经常暴露于盐水、有毒化学品、温度波动和其他恶劣条件的应用的理想选择。
• 灵活的。可以在复合材料中使用多种材料组合，从而实现设计灵活性。这些材料可以定制，以适应每种应用的独特规格。复合材料也可以很容易地模制成复杂的形状。
• 耐用的。简而言之，复合材料持久！用复合材料制成的结构寿命长，几乎不需要维护。许多用复合材料制成的产品，例如船，已经使用了半个多世纪。

为什么使用复合材料？

减轻重量是使用复合材料代替传统材料制作组件的主要原因之一。虽然复合材料更轻，但它们也比其他材料更坚固。例如，增强碳纤维的强度最高可达1020级钢的五倍，重量仅为五分之一，这使得它们非常适合结构用途。

与传统类型的材料相比，使用复合材料的另一个优点是耐热性和耐化学性以及电绝缘性能。与传统材料不同，复合材料可以具有多种特性，这些特性在单一材料中并不常见。

纤维增强复合材料，例如纤维增强塑料（GRP复合材料），越来越多地用于开发和制造用于营销的最终产品。

复合用途示例：

• 电子设备
• 航空航天结构
• 基础设施
• 管道和罐
• 房屋可以使用塑料层压梁构成框架

常见问题解答。

什么是复合材料？

复合材料是两种具有不同物理和化学性质的材料的组合。当它们结合在一起时，它们会产生一种专门用于完成特定工作的材料，例如，变得更坚固、更轻或更耐电。它们还可以提高强度和刚度。复合材料是由两种或多种成分材料制成的材料。这些组成材料具有显着不同的化学或物理特性，并且与单个元素不同，它们被合并以创建具有特性的材料。

复合材料的例子有哪些？

复合建筑材料示例包括混凝土、增强塑料、水泥、钢筋混凝土和复合木梁。这些材料通常耐用且坚固。

什么是复合材料的例子？

复合材料的例子：

• 泥砖。有什么比谈论泥砖更好的方式来介绍复合材料
• 木头。木材（当然还有树木）已经存在了数千年。
• 玻璃纤维。
• 半透明混凝土。
• 吸水混凝土。
• 凯夫拉尔。
• 碳纤维。

复合材料有哪几种？

复合材料通常按用于基体的材料类型分类。复合材料的四个主要类别是聚合物基复合材料(PMC)、金属基复合材料(MMC)、陶瓷基复合材料(CMC)和碳基复合材料(CAMC)。

复合材料的主要类型有哪些？

复合材料的种类很多，例如碳纤维增强塑料、玻璃纤维增​​强铝、碳纳米管复合材料等等。其他类型的复合材料包括金属基复合材料和陶瓷基复合材料。

复合材料是塑料做的吗？

并非所有塑料都是复合材料。塑料和增强材料的这种组合可以生产出一些技术上有史以来最坚固、用途最广泛的材料（就其重量而言）。聚合物树脂（例如聚酯、乙烯基酯、环氧树脂或酚醛树脂）有时被称为塑料。

什么是复合例子？

在数学中，合数可以定义为具有两个以上因子的整数。非素数的整数是合数，因为它们可以被两个以上的数整除。例如，4、6、8、9和10是前几个合数。

使用什么复合材料？

复合材料现在用于车辆和设备应用，包括面板、框架、内部组件和其他部件。一些复合基础设施应用包括建筑物、道路、桥梁和打桩。

聚合物和复合材料有什么区别？

但是，根据现有文献，聚合物共混物和复合材料之间的主要区别在于，聚合物共混物是由两种或多种聚合物混合而成的单相，而复合材料是由两种或多种元素的组合组成形成一个多相、多组分的系统。

复合材料的2个组成部分是什么？

复合材料是由单个材料创建的。这些单独的材料被称为构成材料，它们有两个主要类别。一种是基质（粘合剂），另一种是增强材料。

砖是复合材料吗？

复合材料的一些例子包括砖、玻璃纤维、碳纤维、混凝土、胶合板和凯夫拉尔。

为什么要使用复合材料？

复合材料的最大优点是强度和刚度与轻便相结合。通过选择适当的增强材料和基体材料组合，制造商可以生产出完全符合特定用途的特定结构要求的特性。

复合材料的缺点是什么？

缺点：

• 昂贵的材料。
• 需要专门的制造工艺。
• 需要高质量的模具。
• 碳纤维。
• 非常昂贵的材料。
• 仅提供黑色。
• 需要高度专业化的制造工艺。

复合材料和合金有什么区别？

合金和复合材料都是不同元素的混合物。合金和复合材料之间的主要区别在于两种材料的成分。合金的成分中必须至少含有一种金属，而复合材料则不含任何金属成分。

复合材料中的纤维是什么？

在复合材料中，由基体树脂固定的纤维有助于拉伸强度，增强最终部件的性能，例如强度和刚度，同时最大限度地减轻重量。

复合材料的优点是什么？

其他主要优势包括：

• 由于成型尺寸精度。严格的公差，可重复的成型。
• 耐化学性。
• 合并的零件和功能。
• 耐腐蚀性能。
• 设计灵活性。
• 耐用的。
• 高弯曲模量以承载苛刻的负载。高冲击强度。
• 高温下的高性能。

胶合板是复合材料吗？

胶合板本身就是一种基本的复合材料，通过将薄木片层压在一起形成更厚、更坚固的最终产品。

混凝土是复合材料吗？

混凝土是一种复合材料，由细骨料和粗骨料与流体水泥（水泥浆）粘合在一起，随着时间的推移会硬化（固化）。混凝土是世界上仅次于水的第二大使用物质，是使用最广泛的建筑材料。

复合材料有多少种？

复合基体材料主要分为三种类型：陶瓷基体——陶瓷基体复合材料(CMC)是复合材料的一个子组。它们由嵌入陶瓷基体中的陶瓷纤维组成，从而形成陶瓷纤维增强陶瓷(CFRC)材料。

玻璃纤维是复合材料吗？

应用最广泛的复合材料是聚酯树脂中的玻璃纤维，也就是通常所说的玻璃纤维。玻璃纤维质轻、耐腐蚀、经济、易加工、机械性能好，已有50多年的历史。

什么是复合材料及其应用？

复合材料是两种具有不同物理和化学性质的材料的组合。当它们结合在一起时，它们会产生一种专门用于完成特定工作的材料，例如，变得更坚固、更轻或更耐电。它们还可以提高强度和刚度。

尼龙是复合材料吗？

尼龙是一种比PP更复杂的聚合物，其聚合物链上附有极性基团，这使尼龙具有亲水性。由于两者的极性，预计尼龙和木材可以结合强大的粘合力，从而产生具有更高刚度和强度的复合材料。

复合和混合有什么区别？

复合材料是不同成分的混合物，而混合物是两种或多种事物的混合物。

混凝土是聚合物还是复合材料？

聚合物混凝土是一种复合材料，其中骨料通过聚合物粘合剂粘合在基质中。

什么是碳纤维？

碳纤维由有机聚合物制成，有机聚合物由由碳原子连接在一起的长链分子组成。大多数碳纤维（约90%）由聚丙烯腈(PAN)工艺制成。少量（约10%）由人造丝或石油沥青工艺制成。

复合材料可以代替钢材吗？

复合材料通常用于需要高水平机械性能的结构中。它们的高强度重量比和刚度重量比促进了更轻结构的发展，这些结构通常取代传统的金属结构。