复合材料界面理论应用实例

㈠ 复合材料中的界面相有什么特点，起什么作用

复合材料界面是指复合材料的基体与增强材料之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷等传递作用的微小区域。目前的研究尚处于半定量和半经验的水平上。 最早复合材料界面曾被想像成是一层没有厚度的面(或称单分子层的面)。而事实上复合材料界面是一层具有一定厚度(纳米以上)、结构随基体和增强体而异、与基体有明显差别的新相——界面相(或称界面层)。因为增强体和基体互相接触时， 在一定条件的影响下，可能发生化学反应或物理化学作用，如两相间元素的互相扩散、溶解，从而产生不同于原来两相的新相；即使不发生反应、扩散、溶解，也会由于基体的固化、凝固所产生的内应力，或者由于组织结构的诱导效应，导致接近增强体的基体发生结构上的变化或堆砌密度上的变化，从而导致这个局部基体的性能不同于基体的本体性能，形成界面相。界面相也包括在增强体表面上预先涂覆的表面处理剂层和增强体经表面处理工艺而发生反应的表面层。因此，必须建立复合材料界面存在独立相的新概念。复合材料界面相的结构与性能对复合材料整体的性能影响大。为改善复合材料性能，必须考虑界面设计和控制。结构复合材料界面相存在的残应力，是由于基体的固化或凝固收缩和两相间热膨胀系数的失配而造成的。无论应力大小和方向，都会影响到复合材料受载时的行为，如造成复合材料拉伸和压缩性能的明显差异等。结构复合材料界面的作用，是在复合材料受到载荷时把基体上的应力传递到增强体上。这就需要界面相有 足够的粘接强度，而两相表面能够互相浸润是先决条件。但是界面层并不是粘接得越强越好，而是要有适当的粘接强度，因为界面相还有另一个作用是在一定应力条件下能够脱粘，同时使增强体在基体中拔出并互相发生摩擦。这种由脱粘而增大表面能所做的功、拔出功和摩擦功都提高了破坏功，有助于改善复合材料的破坏行为，即提高它的强度。至于功能复合材料界面相的作用，目前尚很少研究，但已有实验证实，界面相在功能复合材料中的作用也是重要的。 表征为了认识界面的作用，了解界面结构对材料整体性能的影响，必须先表征界面相的化学、物理结构，厚度和形貌，粘接强度和残余应力等，从而可以寻找它们与复合材料性能之间的关系。 界面相化学结构包括组成元素、价态及其分布。其表征可以借助许多固体物理用的先进仪器，如俄歇电子 谱(AES，SAM)、电子探针(EP)、X光电子能谱仪 (X PS)、扫描二次离子质谱仪(S SIMS)、电子能量损失谱仪(EELS，PEELS)、傅里叶红外光谱(FTIR)、显微 拉曼光谱(MRS)、扩展X射线吸收细微结构谱 (E XAFS)等。由于界面相有时仅为纳米级的微区，而且有的组成非常复杂(尤其是金属和陶瓷基复合材料)， 因此迄今还不能说哪一种方法可以满意地给出有关复合材料界面相全部化学信息。这是因为这些方法有的束斑太大，远远超过界面微区的尺寸;有的仅能提供元素的信息而不能知道元素的价态；有的会对某些观察物造成 表面损伤等，存在着各式各样的局限性。所以仍需研究 合适的新方法，或几种方法的配合使用。 界面相形貌和厚度的表征也有不少方法，如透射电 镜(TEM)、扫描电镜(S EM)。新方法有角扫描X射线反射谱(GAXP)，可以测定金属基和陶瓷基复合材料界 面相的厚度。但这些方法在测量上也有难度。 界面相粘接强度的表征基本上有5种方法，即单丝拔出法、埋入基体的单丝裂断长度法、微(单丝)压出 法、球形(或锥形)压头压痕法、常规三点弯剪法等。前两种方法只能表征单丝复合材料的行为；后3种虽是表 征复合材料，但又各有不足之处。而且各种方法测出 的数据相差甚远，以球形压痕法和三点弯剪法数值较高。目前尚难以决定何种方法是最为合适的。此外，还有用 动态力学法测定内耗值以表征界面结合状态的方法。界面湘残余应力的表征也很困难。对透明基体和不 透明基体都分别有其相应的方法，但是均不理想，同时 在计算处理上也较复杂。复合材料界面理论过去对于复合材料界面理论的 研究是试图提出一个能够适用于各种复合材料的理论，诸如化学反应理论、浸润理论、可形变层理论、约束层 理论、静电作用理论以及把一些理论结合起来的理论。但它们都有许多矛盾，常不能自圆其说。由于对界面认识的逐步深化，了解到界面相的复杂性与多重性是和原组成材料、加工工艺和使用环境密切有关。因此，理论研究转向针对某一具体体系，探讨界面微结构与宏观性能的关系，界面浸润过程和界面反应的热力学与动力学 关系，建立某种体系的界面相模型并作理论处理等。

㈡ 从力学，金属学等方面论述复合材料界面的重要性 求各位大神指导~~~

复合材料的界面是指基体与增强体之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合版的、能承载载荷传权递作用的微小区域。界面对复合材料的性能尤其是力学性能起着很重要的作用，考虑到复合材料的强度和刚度，界面结合月完善，越牢固就越好。。。。。。。
（后面还有很多，不想打了。）

㈢ 复合材料的应用

复合材料的主要应用领域有：

1、航空航天领域。由于复合材料热稳定性好，比强度、比刚度高，可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的 壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。

2、汽车工业。由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性，可减振和降低噪声、抗疲劳性能好，损伤后易修理，便于整体成形，故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。

3、化工、纺织和机械制造领域。有良好耐蚀性的碳纤维与树脂基体复合而成的材料，可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床、精密仪器等。

4、医学领域。碳纤维复合材料具有优异的力学性能和不吸收X射线特性，可用于制造医用X光机和矫形支架等。碳纤维复合材料还具有生物组织相容性和血液相容性，生物环境下稳定性好，也用作生物医学材料。此外，复合材料还用于制造体育运动器件和用作建筑材料等。

(3)复合材料界面理论应用实例扩展阅读：

复合材料需满足以下条件：

1、复合材料必须是人造的，是人们根据需要设计制造的材料。

2、复合材料必须由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分，以所设计的形式、比例、分布组合而成，各组分之间有明显的界面存在。

3、它具有结构可设计性，可进行复合结构设计。

4、复合材料不仅保持各组分材料性能的优点，而且通过各组分性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能。

㈣ 为什么界面对复合材料很重要

界面是复合材料中复的重制要组成部分 , 它是连结基体与纤维的桥梁，实际上, 无论从应力传递的角度 ,还是从结构方面来看,纤维和基体间存在的都不是一个面 ,而是性质与纤维本体和基体本体都不相同、组成和结构随原材料及制备工艺条件而变的一层厚度有限的物质，复合材料的界面具有多层次的特点,作用是将施加于材料的载荷从基体传递到作为增强体的纤维。界面状况的改变会影响到材料的损伤模式。

㈤ 复合材料的界面定义是什么,包括哪些部分

复合材料的界面是指基体与增强物之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递作用的微小区域。
界面通常包含以下几个部分：
基体和增强物的部分原始接触面；
基体与增强物相互作用生成的反应产物，此产物与基体及增强物的接触面；
界面的效应
(1)传递效应 界面能传递力，即将外力传递给增强物，起到基体和增强物之间的桥梁作用。
(2)阻断效应 结合适当的界面有阻止裂纹扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用。
(3)不连续效应 在界面上产生物理性能的不连续性和界面摩擦出现的现象，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性、尺寸稳定性等。
(4)散射和吸收效应 光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收，如透光性、隔热性、隔音性、耐机械冲击及耐热冲击性等。
(5)诱导效应 一种物质(通常是增强物)的表面结构使另一种(通常是聚合物基体)与之接触的物质的结构由于诱导作用而发生改变，由此产生一些现象，如强的弹性、低的膨胀性、耐冲击性和耐热性等
界面效应是任何一种单一材料所没有的特性，它对复合材料具有重要的作用。界面效应既与界面结合状态、形态和物理-化学性质有关，也与复合材料各组分的浸润性、相容性、扩散性等密切相关。

㈥ 复合材料界面效应有哪些 复合材料界面的形成有哪几个阶段提高界面结合强度的途径有哪些

答：复合材料界面效应有：1、传递效应：界面可将复合材料体系中基体承受的外力传递给增强相，起到基体和增强相之间的桥梁作用。2、阻断效应：基体和增强相之间结合力适当的界面有阻止裂纹扩展、减缓应力集中的作用。3、不连续效应：在界面上产生物理性能的不连续性和界面摩擦出现的现象，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性和磁场尺寸稳定性等。4、散射和吸收效应：光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收，如透光性、隔热性、隔音性、耐机械冲击性等。5、诱导效应：一种物质（通常是增强剂）的表面结构使另一种（通常是聚合物基体）与之接触的物质的结构由于诱导作用而发生改变，由此产生一些现象，如强弹性、低膨胀性、耐热性和冲击性等。
复合材料界面的形成有三个阶段：1、增强体表面预处理或改性阶段（减小增强体和基体表面张力差距）2、基体材料和增强材料之间的浸润、接触（界面形成与发展的关键阶段）：接触——吸附与浸润——交互扩散——化学结合或物理结合3、液态或粘流态组分的固化过程，即凝固或化学反应（界面形成与发展的关键阶段）a、界面的固定b、界面的稳定
提高界面结合强度的途径有：1、反应结合： 在复合材料组分之间发生化学作用，在界面上形成共价键结合在理论上可获得最强的界面粘结能。2、溶解与浸润结合：界面润湿理论是基于液态树脂对增强材料表面的浸润亲和，即物理和化学吸附作用。液态树脂对纤维表面的良好浸润是十分重要的。浸润不良会在界面上产生空隙，导致界面缺陷和应力集中，使界面强度下降。良好的或完全浸润将使界面强度大大提高，甚至优于基体本身的内聚强度。3、机械结合： 当两个表面相互接触后，由于表面粗糙不平将发生机械互锁。 另一方面，尽管表面积随着粗糙度增大而增大，但其中有相当多的孔穴，粘稠的液体是无法流入的。无法流入液体的孔不仅造成界面脱粘的缺陷，而且也形成了应力集中点。4、上述三种形式的混合结合方式。

㈦ 为什么说界面对复合材料的性能起着重要作用

你的复增强材料能否起到制作用就看界面了。复合材料就是要把基料和增强料结合成完整的整体，来形成新的力学性能。界面不统一相互排斥就就像钢筋插在砂石里不会成为钢筋混凝土一样，但水泥的掺入改变了砂石与钢筋的接触界面使其成为一体，形成了新的钢筋混凝土的力学性能。因此界面对复合材料的性能起着重要作用，甚至是决定性的作用。