復合材料誕生

1. 國內外建築材料發展狀況

復合材料國內外發展概況 復合材料(Composite materials)，是以一種材料為基體(Matrix)，另一種材料為增強體(reinforcement)組合而成的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優於原組成材料而滿足各種不同的要求。 復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。 復合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復合而成。20世紀40年代，因航空工業的需要，發展了玻璃纖維增強塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現了復合材料這一名稱。50年代以後，陸續發展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度和高模量纖維。70年代出現了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復合，構成各具特色的復合材料。 復合材料根據基體種類可分為樹脂基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料、水泥基復合材料等。 樹脂基復合材料是最先開發和產業化推廣的，因此應用面最廣、產業化程度最高。在建築方面，樹脂基復合材料已廣泛應用於內外牆板、透明瓦、冷卻塔、空調罩、風機、玻璃鋼水箱、衛生潔具、凈化槽等。 21世紀高性能樹脂基復合材料技術是賦予復合材料自修復性、自分解性、自診斷性、自製功能等為一體的智能化材料。以開發高剛度、高強度。高濕熱環境下使用的復合材料為重點，構築材料、成型加工、設計、檢查一體化的材料系統。 金屬基復合材料主要是隨航空航天工業上高強度、低密度的要求而出現的，因此被廣泛研究和應用的金屬基復合材料是以Al、Mg等輕金屬為基體的復合材料。 陶瓷基復合材料(CMC)包括顆粒、晶須、短或連續纖維增強復合材料。陶瓷基復合材料的潛在應用區域廣泛，包括宇航、國防、能源、汽車工業、環保、生物、化學工業等，在未來的國際競爭中將起關鍵的作用。 陶瓷基復合材料的開發一直吸引著技術發達國家投入巨資進行研究。目前，對陶瓷基復合材料的研究，美國和西歐各國側重於航空和軍事應用，日本則力求把它應用在工業上。 國內從20世紀90年代初開始進行纖維增強玻璃基復合材料的研究，包括C纖維增強微晶玻璃Cf/LAS、碳化硅纖維增強微晶玻璃SiCf/LAS、SiCf/LCAS，研究內容包括工藝、組成、顯微結構、界面結構、力學性能和熱處理等方面。 水泥基復合材料包括顆粒型復合材料(如混凝土)和纖維增強水泥基復合材料(如纖維混凝土)。1980年高性能纖維增強水泥基復合材料誕生。混凝土基體的組成不斷優化，已由普通水泥基向環保水泥基聚合物(Geopolymer)、聚合物水泥基發展，MDF水泥基、DSP水泥基材料屬超高性能水泥基材料，在此基礎上又出現了性能與工藝優化的RPC水泥基；增強水泥基的纖維品種也越來越多。金屬纖維(主要是鋼纖維)已有各種尺度與各種形狀(平直型、端勾形、波浪形、質鈴形、啞鈴形)的鋼纖維；無機纖維有天然有機纖維(木纖維、竹纖維、劍麻纖等)以及不同尺度與不同性質的混雜纖維。20世紀90年代又發展了新型高性能FRP筋材。基體性能的優化和纖維品種的增多大大促進了水泥基復合材料的發展，應用領域也越來越寬。以鋼纖維增強水泥基復合材料為例，普通鋼纖維混凝土(SFRC)已是水泥基復合材料中研究最多、應用最廣的一種，它廣泛用干各種重大和重要工程中，高性能纖維增強水泥基復合材料中，典型的有漬漿結維混凝土(SIFCON)、漬漿網片混凝土(SIMCON)，它們的力學行為均按數量級增長，在軍事工程上發揮了特殊的優勢。特別是繼MDF和DSP材料之後，又出現了活性粉末混凝土RPC材料。國際上的RPC材料有兩大系列，一是RPC200，二是RPC800，RPC800的性能已能與金屬材料媲美，與高分子材料抗衡了，但其生產工藝復雜，能耗高，難以向工程化和產業化轉換，相比之下RPC200則顯示出更美好的發展前景。加拿大Sherbrooke採用RPC200建造了世界上第一座RPC步行橋(Walk Bridge)，該橋不僅強度高、耐久性好，而且水泥用量降低40%，結構自重減少1/2～2/3，且制備工藝簡單，有自流平特徵，能耗下降，這一超高性能水泥基復合材料己引起世界各國的高度重視，且不斷在工程中拓寬應用。RPC材料雖出現在SIFCON和SIM－CON之後，但其發展速度卻有過之而無不及。

2. 鋼筋混凝土是不是復合材料

不是復合材料自.看一下復合材料概念你就明白了？
復合材料(omposite materials)，是以一種材料為基體(Matrix)，另一種材料為增強體(reinforcement)組合而成的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優於原組成材料而滿足各種不同的要求。復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。

3. 的鋼筋混凝土是怎麼誕生的

近代鋼筋混凝土結構來的雛形誕生於源1850年的巴黎。拉布魯斯特（1801～1875）在加建聖日內維夫圖書館的拱頂時，利用交錯的鐵筋和混凝土組成整體構件獲得成功。1854年維爾金森取得了加勁混凝土的注冊專利。1867年法國園藝家莫尼埃在混凝土裡埋置鐵絲網做成大花盆，取得專利，並利用這種方法建成了一座蓄水池和一座橋梁。同年弗朗西斯•科爾內用鐵絲網加混凝土建造了巴黎展覽館的地下室。1870年薩蒂厄斯•懷特通過實驗證明了鐵和混凝土在熱脹冷縮時有相同的漲縮比，因而可以保證兩種材料間的握裹力而形成一種整體的復合材料。這項試驗將人們對這種復合材料的感性認識上升到理性高度。

隨著煉鋼術的成熟，鋼筋取代了鐵筋。法國的弗朗索斯•埃內比克提出了混凝土中鋼筋的配置體系，使鋼筋混凝土結構的科學性日益被人們理解和接受。當時人們對這種新材料熱情很高，對其在工程中的應用進行過各種嘗試，其中比較有意義的嘗試是用混凝土製作樓板。直到現在，不論建築的縱向支撐結構、建築的外皮是什麼材料，絕大部分建築的樓板仍然是鋼筋混凝土材料，這可能是混凝土材料對建造體系特別深刻的影響。

4. 鋼筋混泥土是不是復合材料

鋼筋混凝抄土是由鋼筋和粘土混合而成的，是復合材料。

鋼筋混凝土工程上常被簡稱為鋼筋砼（tong）。是指通過在混凝土中加入鋼筋網、鋼板或纖維而構成的一種組合材料與之共同工作來改善混凝土力學性質的一種組合材料。

混凝土是水泥（通常硅酸鹽水泥）與骨料的混合物。當加入一定量水分的時候，水泥水化形成微觀不透明晶格結構從而包裹和結合骨料成為整體結構。

相較混凝土而言，鋼筋抗拉強度非常高，一般在200MPa以上，故通常人們在混凝土中加入鋼筋等加勁材料與之共同工作，由鋼筋承擔其中的拉力，混凝土承擔壓應力部分。

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復合材料特點

1、復合材料必須是人造的，是人們根據需要設計製造的材料;

2、復合材料必須由兩種或兩種以上化學、物理性質不同的材料組分，以所設計的形式、比例、分布組合而成，各組分之間有明顯的界面存在;

3、它具有結構可設計性，可進行復合結構設計;

4、復合材料不僅保持各組分材料性能的優點，而且通過各組分性能的互補和關聯可以獲得單一組成材料所不能達到的綜合性能。

5. 為什麼研製復合材料

通俗說 復合材料是將兩種或兩種以上的材料相結合
從而同時發揮出兩種版材料的性能權
隨著科技不斷進步 人們對有著新性能的材料要求越來越多 傳統材料往往不能兼顧多方面的性能，已經不能滿足人們的需要 ，因此一種新興材料誕生了，這就是復合材料 經過合理分析和計算以及各種工藝過程 復合材料可以把幾種材料的長處體現到同一種材料中
比如 鋼筋混凝土就是一種最常見的復合材料 混凝土為材料提供強度 鋼筋為材料提供剛度（也就是任性）這樣材料就同時具備了高強度和高彈性
再比如 碳纖維增強樹脂基復合材料 碳纖維耐高溫強度高 樹脂則很輕便 多用於航天航空

6. 納米技術正式誕生的標志是什麼

在高新技術中，納米技術、生物技術和信息技術對化學工業發展有著深遠的影響，對於材料科學而言，當首推納米技術。它不僅能推動化學反應、催化和許多單元操作的突破性的改進，而且提供了納米多孔材料、納米粒子、納米復合材料、納米感測器等新型材料以及化學機械拋光、葯物可控釋放、獨特的去污作用等功能應用，為化工新材料發展及其應用開辟了廣闊的前景。納米技術正全力推動著化學工業未來的發展。隨著一些納米技術的工業產品問世以及所顯示出的誘人前景，現在「納米技術」已經成為家喻戶曉的名詞。納米技術能在＜100nm的水平上合成、處理和表徵物質，這是一個涉及多門學科的廣闊領域，它包含有：納米材料(nanomaterials)、納米生物技術 (nanobiotechn010gy)、納米電子學(nanoelechonics)和納米系統(nanosystem)，如納米電子機械繫統NEMS和分子機械(m01ecular machine)等。而納米技術在化學工業中的應用，主要是新型催化劑、塗料、潤滑劑，過濾技術以及一些最終產品，諸如納米多孔材料製品和樹狀聚合物製品已成為化學工業的創新點。一、化學反應和催化方面應用化學工業及其相關工業，特別是一些化學反應起著關鍵性作用的產業盛行用納米技術來改進催化劑性能。納米多孔材料中的沸石在原油煉制中的應用已有很長歷史，納米多孔結構新型催化劑的發展，為許多化學合成工藝的創新提供了機會，或者使化學反應能在較溫和條件下進行，大幅度地降低工藝成本。例如用此類催化劑可以將甲烷有效地轉化為液體燃料，作為柴油代用品，而現用的方法比較昂貴。納米粒子催化劑的優異性能取決於它的容積比表面率很高，同時，負載催化劑的基質對催化效率也有很大的影響，如果也由具有納米結構材料組成，就可以進一步提高催化劑的效率。如將Si02納米粒子作催化劑的基質，可以提高催化劑性能10倍。在某些情況下，用Si02納米粒子作催化劑載體會因SiO2材料本身的脆性而受影響。為了解決此問題，可以將SiO2納米粒子通過聚合而形成交聯，將交聯的納米粒子用作催化劑載體。在能源工業中，Shenhua集團公司、Hydrocarbon技術公司和美國能源部在中國進行煤液化項目建設，採用了納米催化劑，取得了20億美元效益。此工藝可以生產非常清潔的柴油，在中國許多地方它可與進口原油或柴油(以全球平均價格計)競爭。燃料電池也是納米催化劑起重要作用的領域，當前工業樣品應用的是鉑催化劑，約2nm寬。二、過濾和分離方面應用在過濾工業中，納米過濾(簡稱納濾，nanofiltration)廣泛應用於水和空氣純化以及其它工業過程中，包括葯物和酶的提純，油水分離和廢料清除等。還可以從氮分子中去掉氧(氧與氮分子大小差別僅0.02nm)。應用此方法生產純氧可不需要採用深冷工藝，因而可以降低成本。法國於2000年在Generale des EaMx建成世界上第一座用納濾技術生產飲用水的裝置，所用聚合物膜其孔徑略＜lnm。與傳統凈化工藝相LL，雖然電能消耗較高，但帶來一些其它的好處，如不需要用氯。由於可以精確地控制孔徑，所以具有可觀的近期應用前景。美國Pacific Northwest國家試驗室已經創制一類稱之為SAMMS結構，為在介孔載體上自組裝的單層結構，含有規整的1-50nm的圓柱形孔，孔上用自組裝方法塗上活性基團單層，可用於不同領域。已經利用SAMMS成功地從水溶液和非水溶液中萃取出各種金屬和有機化合物。納米多孔材料的吸收和吸附性能也提供了在環境治理方面應用的可能性，如去除重金屬(如砷和汞等)。使用其他納米材料的過濾技術也取得了長足進步。例如入rgomide納米材料公司開發的用直徑為2nm纖維製成的高產率系統，可以過濾病毒、砷和其它污染物。 一些聚合物—無機化合物復合材料也可用作氣體過濾系統，而且效率也很高。如有一種用排列成行的碳納米管(nanotLlLe)製成的膜，由於納米管與氣體分子間互不作用，可以高產率地分離出氣體。此種材料可滿足高流速低壓氣體的分離需要。此種膜可以從氣流中去除CO2，或從CO中分離H2。這種技術可應用於新一代發電廠、煤液化工廠或氣體液化廠。由精密控制尺寸的納米管組成的膜在分離生物化學品方面也具有很大潛力。三、復合材料方面應用在復合材料中使用納米粒子可以提高材料強度，降低材料的重量，提高耐化學品、耐熱和耐磨耗能力，而且還可賦於材料一些新的性能，諸如導電性，在光照和其他幅照下改變其反應性能等。以粘土為基礎的納米復合材料在不久將來會有很大的市場。以碳納米管為基礎的新型結構復合材料的開發也為期不遠，它的主要問題是成本較貴，要用好的填料(單壁納米管)。大規模應用較大而不太完善的碳納米纖維可望在2004年實現，此發展可能會給納米粘土復合材料的應用形成沖擊。一些公司計劃擴產納米粘土也反映出其發展潛力。如Nanocor公司已轉產納米粘土，每年2萬噸。許多主要聚合物公司也在開發納米復合材料技術。RTP公司已將有機粘土／尼龍納米復合材料製成薄膜和片材。Triton System公司應用納米二氧化硅與一種聚合物材料製成納米復合材料，開發成一種塗裝材料。其它HoneyWell，Ube工業和Unitika等公司已工業規模生產尼龍納米復合材料用作包裝HBP材料，Nanocor最近與三菱氣體化學公司聯合 製造並出售HBP包裝材料。用於食品和飲料行業。Bayer打算用尼龍6納米復合材料製造多層包裝膜，此膜的氧穿透率減少l/2，透明度和韌性有提高。近期，人們關注的另一種納米復合材料的填料物質，是一種較為復雜的分子多面齊聚物(polyl、cdral 01ig(meric silsc5quioXanes，POSS)。Hybrid塑料公司稱其可以大量生產POSS，並與塑料生產廠商和用戶進行合作。四、塗料方面應用在塗料行業CTJ。納米粒子已經起著很大的作用，但是，類似於能生成抗刮痕和不粘表面的塗層的溶膠—凝膠單層(solgcl monlolaycr)還在研究。用樹狀聚合物可以彌補不足，並且可與納米粒子技術結合應用。以納米粒子為基礎的塗料具有各種優異的性能，比如：強度、耐磨耗、透明和導電。拜耳公司與Nanogntc公司合作開發導電和透明的塗層。納米粉體是難以儲運的，美國海洋部門採用微型凝聚(microscale ngglomerate)方法，即在應用時用等離子(一種熱的離子化氣體)技術或熱噴塗技術，使粉體被融熔，形成塗層。拜耳公司與Hansa MetallWerke公司用納米粒子進行抗水和抗灰塵塗料開發。據中國環氧樹脂行業在線( www.epoxy-e.cn)記者了解，2002年BASF公司推出一種用納米粒子和聚合物制備的噴塗塗料，在乾燥時自組裝成一種納米結構的表面，呈現出類似荷葉的效應，即當水落到表面上，由於與表面的互粘性甚小，可以形成水珠而流去，並把灰塵帶走。

7. 高分子復合材料的發展史

從十九復世紀開始，人類開始使用改造制過的天然高分子材料。火化橡膠和硝化纖維塑料（賽璐珞）是兩個典型的例子。
進入二十世紀之後，高分子材料進入了大發展階段。首先是在1907年，Leo Bakeland發明了酚醛塑料。1920年Hermann Staudinger提出了高分子的概念並且創造了Makromolekule這個詞。二十世紀二十年代末，聚氯乙烯開始大規模使用。二十世紀三十年代初，聚苯乙烯開始大規模生產。二十世紀三十年代末，尼龍開始生產。
隨著工業企業現代化的發展，設備的集群規模和自動化程度越來越高，同時針對設備的安全連續生產的要求也越來越高，傳統的以金屬修復方法為主的設備維護工藝技術已經遠遠不能滿足針對更多高新設備的維護需求，對此需要研發更多針對設備預防和現場解決的新技術和材料，為此誕生了包括高分子復合材料在內的更多新的維護技術和材料，以便解決更多問題，滿足新設備運行環境的維護需求。
在經歷了二十世紀的大發展之後高分子材料對整個世界的面貌產生了重要的影響。《時代雜志》認為塑料是二十世紀人類最重要的發明。高分子材料在文化領域和人類的生活方式方面也產生了重要的影響。

8. 一般排放出來的會不會和塑料、玻璃鋼、復合材料發生反應造成更多的毒氣

玻璃鋼製造的原料主要是玻璃纖維、不飽和樹脂,及其催化劑.固化反應時有一定有毒氣體產生,氣味難聞;大多數人對玻璃纖維會皮膚過敏,起紅疹,嚴重者潰瘍瘙癢.但因人而異,時間長會減輕.打磨切割產生的粉末需防護,否則會對肺部造成永久傷害
不是鋼，勝似鋼

剛柔相濟的跳高撐桿

你看過撐桿跳高比賽嗎？那真是一種力量與藝術的完美結合。只見運動員雙手緊握撐桿，先是疾速飛跑，當跑到橫桿前時，撐桿觸地，借著助跑的一股沖力，身體騰空而起，如矯健的雄鷹，掠過橫桿，輕輕落在泡沫軟墊上。顯然，在這一過程中，撐桿起到了決定性的作用。你看那撐桿先是彎曲，而且彎的弧度非常大，然後挺直，將運動員彈向空中。這細長、神奇的撐桿，它柔中帶剛，又富有彈性，比竹桿強韌，較鋼棒輕巧，真可謂「剛柔相濟」。它是用什麼材料做的呢？

現在世界上絕大多數撐桿跳高運動員所用的撐桿，都是用玻璃鋼做的。但玻璃鋼是怎樣一種材料？它是怎樣誕生的？玻璃鋼是鋼嗎？玻璃鋼里有玻璃成分嗎？

玻璃鋼是怎樣誕生的

玻璃鋼誕生於本世紀40年代。那時，正值第二次世界大戰。戰爭需要大量的武器裝備，迅速發展的軍事工業對材料提出了越來越高的要求。例如，製造飛機的材料要求密度小而強度高；製造潛艇的材料，既要耐海水腐蝕，又要能防磁，以避開魚雷的襲擊。同一種零件要求同時具有好幾種優異的性能，有時這些性能看起來是相互矛盾而不能兼有的。顯然，這樣的要求是任何一種單一材料所無法滿足的。於是，人們設法把兩種或兩種以上的材料結合起來，讓它們取長補短，相得益彰，製成兼有幾種優良性能的新材料，這就是復合材料。

雖然「復合」的思想可以追溯到久遠的古代，但用到人工材料的復合材料則直到本世紀上半葉才出現。先是1907年世界上第一家人工合成酚醛樹脂廠建立，接著一大批人工合成樹脂，如脲醛樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等熱固性樹脂相繼出現。樹脂材料容易成形，比重小，耐磨，耐腐蝕，但它們脆性較大。於是人們用天然纖維與之復合，產生了最初的含有人工材料的復合材料。其中天然纖維稱為增強材料，人工合成樹脂稱為基體材料。如在無線電通信設備和軍事器械中常用的「電木」，就是用木粉、布、紙或其他纖維作為增強材料，經浸漬酚醛樹脂層壓而成的復合材料。

1938年，人們製成了玻璃纖維。到二次大戰，出於軍事的需要，在「比鋁輕，比鋼強」的要求下，人們把玻璃纖維作為增強材料，以一類熱固性樹脂作為基體材料，復合成了現在所稱的「玻璃鋼」，用於製造飛機零件。從此以後，人工復合材料便一發而不可收，成了當前材料技術的一個主要發展方向。

不是鋼的「鋼」

你別望文生義，以為「玻璃鋼」是鋼的一種。鋼是金屬材料，是由鐵和碳這兩種基本元素組成的合金。玻璃鋼中沒有金屬元素，更不是鐵碳合金，它是一種復合材料。之所以稱它為「玻璃鋼」，是因為它具有鋼一般的剛強性格，真可謂「不是鋼，勝似鋼」。

玻璃鋼同一切復合材料一樣，由兩部分材料組成。一部分稱為增強材料，在復合材料中起骨架作用；另一部分稱為基體材料，在復合材料中起粘結作用。

玻璃鋼中的增強材料就是玻璃纖維。玻璃纖維是由熔融的玻璃拉成或吹成的無機纖維材料，其主要化學成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等。製成的纖維有長絲、短絲及絮狀物，直徑一般為3～80微米，最粗也只有頭發絲那樣粗細。直徑為10微米的玻璃纖維，抗拉強度為3600兆帕，相當於在每平方毫米的截面積上能承受360千克的拉力而不斷。這種強度比高強度鋼還高出2倍。
我們知道，玻璃是很脆的，不小心掉到地上，「啪」的一聲便粉身碎骨。為什麼拉成玻璃纖維後會有如此高的強度呢？大塊玻璃強度不高，是因為其內部存在許多微裂縫、氣孔和夾雜物等。如果把大塊玻璃比作一塊布滿小洞的破布，把玻璃製成玻璃纖維就相當於把這塊破布撕成許多細小的布條。我們知道，把破布隨意撕成布條時總是在有洞的地方撕開，這樣，撕下來的布條上小洞就減少了，就變得比破布還結實。玻璃纖維比一般玻璃強度高，甚至比鋼還高，道理就在於此。

9. 關於仿生學的da故事

鳥類對來仿生學的貢獻

從始祖自鳥的出現到現在，在這億萬年的漫長進化過程中，鳥類形成了許多卓有成效的導航、識別、計算、能量轉換等系統，其靈敏性、高效性、准確性、抗乾旱性都另人驚嘆不已。人們研究這些結構和功能原理並加以模擬，用來改善現有幕虼叢煨碌幕

10. 玻璃纖維復合材料是誰發明的，或最早使用的

1938年11月美國
歐文斯
.伊
里諾
玻璃公司及
科寧
玻璃公司聯手成立合資企業,即歐文斯.科寧玻內璃纖容維公司,標志著玻璃纖維工業誕生.
1938年環氧樹脂專利發表,為玻纖電氣
層壓
材料的發展奠定物質基礎.
1939年
無鹼玻璃纖維
問世.
1942年
不飽和聚酯
投放市場,隨後發現玻璃與飽和酯的結合可以大幅度提高
聚酯樹脂
的
機械強度
,這就是
玻璃纖維增強塑料
(FRP)工業的發端.此後FRP工業始終是纖維工業發展的主要推動力.