復合材料界面理論應用實例

㈠ 復合材料中的界面相有什麼特點，起什麼作用

復合材料界面是指復合材料的基體與增強材料之間化學成分有顯著變化的、構成彼此結合的、能起載荷等傳遞作用的微小區域。目前的研究尚處於半定量和半經驗的水平上。 最早復合材料界面曾被想像成是一層沒有厚度的面(或稱單分子層的面)。而事實上復合材料界面是一層具有一定厚度(納米以上)、結構隨基體和增強體而異、與基體有明顯差別的新相——界面相(或稱界面層)。因為增強體和基體互相接觸時， 在一定條件的影響下，可能發生化學反應或物理化學作用，如兩相間元素的互相擴散、溶解，從而產生不同於原來兩相的新相；即使不發生反應、擴散、溶解，也會由於基體的固化、凝固所產生的內應力，或者由於組織結構的誘導效應，導致接近增強體的基體發生結構上的變化或堆砌密度上的變化，從而導致這個局部基體的性能不同於基體的本體性能，形成界面相。界面相也包括在增強體表面上預先塗覆的表面處理劑層和增強體經表面處理工藝而發生反應的表面層。因此，必須建立復合材料界面存在獨立相的新概念。復合材料界面相的結構與性能對復合材料整體的性能影響大。為改善復合材料性能，必須考慮界面設計和控制。結構復合材料界面相存在的殘應力，是由於基體的固化或凝固收縮和兩相間熱膨脹系數的失配而造成的。無論應力大小和方向，都會影響到復合材料受載時的行為，如造成復合材料拉伸和壓縮性能的明顯差異等。結構復合材料界面的作用，是在復合材料受到載荷時把基體上的應力傳遞到增強體上。這就需要界面相有 足夠的粘接強度，而兩相表面能夠互相浸潤是先決條件。但是界面層並不是粘接得越強越好，而是要有適當的粘接強度，因為界面相還有另一個作用是在一定應力條件下能夠脫粘，同時使增強體在基體中拔出並互相發生摩擦。這種由脫粘而增大表面能所做的功、拔出功和摩擦功都提高了破壞功，有助於改善復合材料的破壞行為，即提高它的強度。至於功能復合材料界面相的作用，目前尚很少研究，但已有實驗證實，界面相在功能復合材料中的作用也是重要的。 表徵為了認識界面的作用，了解界面結構對材料整體性能的影響，必須先表徵界面相的化學、物理結構，厚度和形貌，粘接強度和殘余應力等，從而可以尋找它們與復合材料性能之間的關系。 界面相化學結構包括組成元素、價態及其分布。其表徵可以藉助許多固體物理用的先進儀器，如俄歇電子 譜(AES，SAM)、電子探針(EP)、X光電子能譜儀 (X PS)、掃描二次離子質譜儀(S SIMS)、電子能量損失譜儀(EELS，PEELS)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、顯微 拉曼光譜(MRS)、擴展X射線吸收細微結構譜 (E XAFS)等。由於界面相有時僅為納米級的微區，而且有的組成非常復雜(尤其是金屬和陶瓷基復合材料)， 因此迄今還不能說哪一種方法可以滿意地給出有關復合材料界面相全部化學信息。這是因為這些方法有的束斑太大，遠遠超過界面微區的尺寸;有的僅能提供元素的信息而不能知道元素的價態；有的會對某些觀察物造成 表面損傷等，存在著各式各樣的局限性。所以仍需研究 合適的新方法，或幾種方法的配合使用。 界面相形貌和厚度的表徵也有不少方法，如透射電 鏡(TEM)、掃描電鏡(S EM)。新方法有角掃描X射線反射譜(GAXP)，可以測定金屬基和陶瓷基復合材料界 面相的厚度。但這些方法在測量上也有難度。 界面相粘接強度的表徵基本上有5種方法，即單絲拔出法、埋入基體的單絲裂斷長度法、微(單絲)壓出 法、球形(或錐形)壓頭壓痕法、常規三點彎剪法等。前兩種方法只能表徵單絲復合材料的行為；後3種雖是表 征復合材料，但又各有不足之處。而且各種方法測出 的數據相差甚遠，以球形壓痕法和三點彎剪法數值較高。目前尚難以決定何種方法是最為合適的。此外，還有用 動態力學法測定內耗值以表徵界面結合狀態的方法。界面湘殘余應力的表徵也很困難。對透明基體和不 透明基體都分別有其相應的方法，但是均不理想，同時 在計算處理上也較復雜。復合材料界面理論過去對於復合材料界面理論的 研究是試圖提出一個能夠適用於各種復合材料的理論，諸如化學反應理論、浸潤理論、可形變層理論、約束層 理論、靜電作用理論以及把一些理論結合起來的理論。但它們都有許多矛盾，常不能自圓其說。由於對界面認識的逐步深化，了解到界面相的復雜性與多重性是和原組成材料、加工工藝和使用環境密切有關。因此，理論研究轉向針對某一具體體系，探討界面微結構與宏觀性能的關系，界面浸潤過程和界面反應的熱力學與動力學 關系，建立某種體系的界面相模型並作理論處理等。

㈡ 從力學，金屬學等方面論述復合材料界面的重要性 求各位大神指導~~~

復合材料的界面是指基體與增強體之間化學成分有顯著變化的、構成彼此結合版的、能承載載荷傳權遞作用的微小區域。界面對復合材料的性能尤其是力學性能起著很重要的作用，考慮到復合材料的強度和剛度，界面結合月完善，越牢固就越好。。。。。。。
（後面還有很多，不想打了。）

㈢ 復合材料的應用

復合材料的主要應用領域有：

1、航空航天領域。由於復合材料熱穩定性好，比強度、比剛度高，可用於製造飛機機翼和前機身、衛星天線及其支撐結構、太陽能電池翼和外殼、大型運載火箭的 殼體、發動機殼體、太空梭結構件等。

2、汽車工業。由於復合材料具有特殊的振動阻尼特性，可減振和降低雜訊、抗疲勞性能好，損傷後易修理，便於整體成形，故可用於製造汽車車身、受力構件、傳動軸、發動機架及其內部構件。

3、化工、紡織和機械製造領域。有良好耐蝕性的碳纖維與樹脂基體復合而成的材料，可用於製造化工設備、紡織機、造紙機、復印機、高速機床、精密儀器等。

4、醫學領域。碳纖維復合材料具有優異的力學性能和不吸收X射線特性，可用於製造醫用X光機和矯形支架等。碳纖維復合材料還具有生物組織相容性和血液相容性，生物環境下穩定性好，也用作生物醫學材料。此外，復合材料還用於製造體育運動器件和用作建築材料等。

(3)復合材料界面理論應用實例擴展閱讀：

復合材料需滿足以下條件：

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。

㈣ 為什麼界面對復合材料很重要

界面是復合材料中復的重製要組成部分 , 它是連結基體與纖維的橋梁，實際上, 無論從應力傳遞的角度 ,還是從結構方面來看,纖維和基體間存在的都不是一個面 ,而是性質與纖維本體和基體本體都不相同、組成和結構隨原材料及制備工藝條件而變的一層厚度有限的物質，復合材料的界面具有多層次的特點,作用是將施加於材料的載荷從基體傳遞到作為增強體的纖維。界面狀況的改變會影響到材料的損傷模式。

㈤ 復合材料的界面定義是什麼,包括哪些部分

復合材料的界面是指基體與增強物之間化學成分有顯著變化的、構成彼此結合的、能起載荷傳遞作用的微小區域。
界面通常包含以下幾個部分：
基體和增強物的部分原始接觸面；
基體與增強物相互作用生成的反應產物，此產物與基體及增強物的接觸面；
界面的效應
(1)傳遞效應 界面能傳遞力，即將外力傳遞給增強物，起到基體和增強物之間的橋梁作用。
(2)阻斷效應 結合適當的界面有阻止裂紋擴展、中斷材料破壞、減緩應力集中的作用。
(3)不連續效應 在界面上產生物理性能的不連續性和界面摩擦出現的現象，如抗電性、電感應性、磁性、耐熱性、尺寸穩定性等。
(4)散射和吸收效應 光波、聲波、熱彈性波、沖擊波等在界面產生散射和吸收，如透光性、隔熱性、隔音性、耐機械沖擊及耐熱沖擊性等。
(5)誘導效應 一種物質(通常是增強物)的表面結構使另一種(通常是聚合物基體)與之接觸的物質的結構由於誘導作用而發生改變，由此產生一些現象，如強的彈性、低的膨脹性、耐沖擊性和耐熱性等
界面效應是任何一種單一材料所沒有的特性，它對復合材料具有重要的作用。界面效應既與界面結合狀態、形態和物理-化學性質有關，也與復合材料各組分的浸潤性、相容性、擴散性等密切相關。

㈥ 復合材料界面效應有哪些 復合材料界面的形成有哪幾個階段提高界面結合強度的途徑有哪些

答：復合材料界面效應有：1、傳遞效應：界面可將復合材料體系中基體承受的外力傳遞給增強相，起到基體和增強相之間的橋梁作用。2、阻斷效應：基體和增強相之間結合力適當的界面有阻止裂紋擴展、減緩應力集中的作用。3、不連續效應：在界面上產生物理性能的不連續性和界面摩擦出現的現象，如抗電性、電感應性、磁性、耐熱性和磁場尺寸穩定性等。4、散射和吸收效應：光波、聲波、熱彈性波、沖擊波等在界面產生散射和吸收，如透光性、隔熱性、隔音性、耐機械沖擊性等。5、誘導效應：一種物質（通常是增強劑）的表面結構使另一種（通常是聚合物基體）與之接觸的物質的結構由於誘導作用而發生改變，由此產生一些現象，如強彈性、低膨脹性、耐熱性和沖擊性等。
復合材料界面的形成有三個階段：1、增強體表面預處理或改性階段（減小增強體和基體表面張力差距）2、基體材料和增強材料之間的浸潤、接觸（界面形成與發展的關鍵階段）：接觸——吸附與浸潤——交互擴散——化學結合或物理結合3、液態或粘流態組分的固化過程，即凝固或化學反應（界面形成與發展的關鍵階段）a、界面的固定b、界面的穩定
提高界面結合強度的途徑有：1、反應結合： 在復合材料組分之間發生化學作用，在界面上形成共價鍵結合在理論上可獲得最強的界面粘結能。2、溶解與浸潤結合：界面潤濕理論是基於液態樹脂對增強材料表面的浸潤親和，即物理和化學吸附作用。液態樹脂對纖維表面的良好浸潤是十分重要的。浸潤不良會在界面上產生空隙，導致界面缺陷和應力集中，使界面強度下降。良好的或完全浸潤將使界面強度大大提高，甚至優於基體本身的內聚強度。3、機械結合： 當兩個表面相互接觸後，由於表面粗糙不平將發生機械互鎖。 另一方面，盡管表面積隨著粗糙度增大而增大，但其中有相當多的孔穴，粘稠的液體是無法流入的。無法流入液體的孔不僅造成界面脫粘的缺陷，而且也形成了應力集中點。4、上述三種形式的混合結合方式。

㈦ 為什麼說界面對復合材料的性能起著重要作用

你的復增強材料能否起到製作用就看界面了。復合材料就是要把基料和增強料結合成完整的整體，來形成新的力學性能。界面不統一相互排斥就就像鋼筋插在砂石里不會成為鋼筋混凝土一樣，但水泥的摻入改變了砂石與鋼筋的接觸界面使其成為一體，形成了新的鋼筋混凝土的力學性能。因此界面對復合材料的性能起著重要作用，甚至是決定性的作用。