透波复合材料
1. 引言
利比亚战争中以美国为首的多国部队动用了大量先进的隐形战机和精确制导武器，如F16/F18、幻影2000、战斧式巡航导弹等，在短短几个小时内，就使得利比亚政府的通讯、交通、指挥等系统全部瘫痪。可见各类导弹在战场上发挥着重要的作用。
作为重要的透波部件，天线罩位于导弹头部，多为锥形或半球形，它既是弹体的结构件，又是无线电寻的制导系统的重要组成部分[1]。在导弹飞行过程中，它既要承受气动载荷、气动热等恶劣环境，又要作为发射和接收电磁波的通道，保证信号的正常传输，从而使导弹顺利完成制导和引爆等任务[1]。此外，为了减少导弹头部气动阻力，天线罩还必须具有合适的气动外形[1,2]。因此，天线罩能够保护导弹的制导、通讯、遥测、引爆等系统在恶劣环境条件下正常工作，是一种集承载、导流、透波、防热、耐蚀等多功能为一体的结构/功能部件[3,4]。
随着导弹飞行马赫数的不断提高，处于导弹气动力和气动热最大最高位置的天线罩需承受的温度和热冲击越来越高。新一代战术导弹的再入速度可高达几十个马赫，这使得导弹天线罩的工作环境日趋恶劣[5]。高温透波材料研究的滞后是制约导弹技术发展的瓶颈之一。因此，高马赫数导弹天线罩热透波材料必须具备良好的综合性能，归纳起来，主要有以下几点[6]：
（1）力学性能优良。断裂强度和韧性高，可承受高马赫数导弹高速飞行时纵向过载和横向过载产生的剪力、弯矩和轴向力，且要具有一定的刚性，使其在受力时不易变形。
（2）介电性能优异。介电常数ε低，损耗角正切值tgδ小。通常情况下，在0.3～300GHz频率范围内，天线罩材料的适宜介电常数ε应小于4，损耗角正切tgδ在10-3数量级以下，这样才能获得较理想的透波性能和瞄准误差特性。
（3）抗热震性和耐热性好。天线罩必须承受由于气动加热引起的剧烈热冲击和高温环境，高马赫数导弹天线罩更要能承受2000oC以上的高温。
（4）经得起雨蚀、粒子蚀、辐射等恶劣环境条件。
（5）原料易得，易于加工，成本低廉等。
2. 热透波复合材料的分类
相比于纯陶瓷材料，陶瓷基复合材料的最大优势在于很高的抗热冲击性能和结构可靠性，特别适用于高超声速再入的热力载荷环境。主要有两类：二氧化硅复合材料为了大幅度提高热透波材料的抗热冲击性能，满足高速再入环境条件需求，20 世纪70 年代末至80 年代初，美国菲格福特公司
( Philco-Ford) 和通用电器公司( General Electric) 首先开展了石英纤维增强二氧化硅热透波复合材料研究工作[7-8]，发展了材料制备工艺，比较全面地评价了材
料综合性能，但后续研究和应用工作情况未见报道。国内从20 世纪80 年代末开始石英纤维增强二氧化硅复合材料研究工作，经过二十多年的发展，突破了石英纤维制备、高纯硅溶胶制备、增强织物结构设计、织物编织、循环浸渍复合、防潮处理等一系列材料研制和工程应用关键技术，针对不同需求，研制出穿刺结构、三向正交结构、浅弯交联结构等一系列具有优良力学、介电、烧蚀和热物理等综合性能的热透波材料及构件，满足了广泛而重要的背景需求，材料体系也基本成熟，是目前国内高性能热透波材料的主要品种。
磷酸盐复合材料20 世纪50 ～60 年代，从低成本需求出发，前苏联、美国和西德开始硅质纤维织物增强磷酸盐复合材料研究，其中比较具有代表性的是前苏联研制的磷酸铬铝材料，可以170 ℃低温固化，1 200 ℃高温使用[9]。国内从20 世纪90 年代末开始同类材料研究，突破了低温固化高温使用、介电性能调控等关键技术，采用模压工艺制备的材料获得了少量型号应用。磷酸盐类热透波材料具有明显的低成本优势，但与其它热透波材料相比，其介电和力学综合性能较为普通，不适合苛刻环境使用。
热透波复合材料的制备：
3. 热透波复合材料的制备[10]
导弹天线罩等航天透波材料及构件的制备工艺有许多种，从制备工艺的主要特点和实际应用角度来看，主要有烧结法、溶胶—凝胶（Sol-gel）法、化学气相渗透（CVI）法和聚合物先驱体浸渍—裂解（PIP）法。此外，还有无机盐浸渍固化工艺、注凝成型工艺、注浆成型工艺、原位生长法等。
(1) 烧结法
烧结法主要用于高温下制备陶瓷透波材料或颗粒增强的陶瓷基透波材料。常用方法主要包括反应烧结法、气压烧结法、热压烧结法和热等静压烧结法等。
然而，透波陶瓷材料大多是典型的离子和共价化合物，低温烧结时难以致密化，并且由于烧结性能较差，导致其致密度和力学性能也较差，而且混料及烧结过程中的不确定因素更限制了其优异性能的发挥。因此，传统的烧结方法难以制备高质量的透波材料。
(2) 溶胶—凝胶（Sol-gel）法[11-13]
溶胶—凝胶（Sol-gel）法最初只用来制取氧化物陶瓷超细粉末，近年来已被应用于制备陶瓷基复合材料。其一般工艺过程是：氧化物溶胶浸渍预制件（纤维织物或叠层布等其他多孔材料），经干燥脱水，溶胶变成凝胶，然后在一定温度下烧结成陶瓷基复合材料及构件。溶胶—凝胶法的主要特点是烧成温度低，可制备大型复杂构件且可实现净成型。其缺点为凝胶陶瓷产率低，基体烧成收缩大，需反复浸渍—烧成，同时要有稳定的、浓度合适的溶胶，且非氧化物的溶胶是难以制备。因此，此法目前主要用于氧化物基特别是石英基透波复合材料的制备。
(3) 化学气相渗透（CVI）法[13-15]
化学气相渗透（Chemical vapor infiltration，CVI）法起源于60 年代中期，是在化学气相沉积（Chemical vapor deposition，CVD）法基础上发展起来的。其典型工艺过程是：将纤维预成型体置于CVI 炉中，源气通过扩散或由压力差产生的定向流动输送至预成型体周围，然后向其内部扩散，气态先驱体在孔隙内发生化学反应并沉积，使孔隙壁的表面逐渐增厚。
CVI 工艺的主要优点是：基体制备温度低，故纤维受损伤小，材料内部残余应力小；能制备硅化物、碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等多种陶瓷材料，并可实现微观尺度上的成分设计；在同一CVI 反应室中，可依次进行纤维/基体界面、中间相、基体以及部件外表涂层的沉积；能制备形状复杂和纤维体积分数高的近尺寸部件。
其不足之处主要有：基体的晶粒尺寸小，材料热稳定性低；基体的致密化速度慢，生产周期长，制备成本高；预制体的孔隙入口附近气体浓度高，沉积速度大于内部沉积速度，容易形成“瓶颈效应”而产生密度梯度；制备过程中易产生强烈的腐蚀性产物。
(4) 聚合物先驱体浸渍—裂解（PIP）法[16]
1983 年，日本的S. Yajima 等提出了聚碳硅烷裂解制备SiC 材料的路线，并使SiC 纤维实现工业化生产，先驱体转化陶瓷材料的巨大潜力逐渐被人们所认识，迅速掀起了先驱体转化法制备陶瓷材料的研究热潮。先驱体转化法开创了从有机物制备无机物的新领域，实现了陶瓷制备工艺的革命性创新，目前已经在陶瓷微粉、陶瓷纤维、陶瓷薄膜、泡沫陶瓷和陶瓷基复合材料等方面取得了众多成果。在先驱体转化陶瓷工艺中，聚合物先驱体浸渍－裂解法（Precursor infiltrationand pyrolysis，PIP）是制备陶瓷基复合材料的重要方法，其一般过程是：以纤维预制件（三维编织物、叠层布多孔材料等）为骨架，浸渍聚合物先驱体（溶液或熔融物），在惰性气体保护下使其交联固化（或晾干），然后在一定气氛中进行高温裂解，从而得到陶瓷基复合材料及构件，重复浸渍－交联－裂解过程可使复合材料致密化。与粉末成型、热压烧结等传统陶瓷制备工艺相比较，PIP 工艺的主要特点是：有机聚合物先驱体的分子组成具有可设计性，进而可实现对复合材料陶瓷基体的组成、结构与性能的控制；制备温度低，可以减轻对预制件的损伤；在单一的聚合物和多相的聚合物中浸渍，可以得到组成结构均匀的单相或多相陶瓷基体；可以制备大型复杂构件且可实现净成型，产品机加工性良好。然而，PIP 工艺仍存在一些不足。例如，先驱体交联和裂解过程中有小分子逸出，在裂解时材料有可能发生体积收缩，导致所得的陶瓷基体孔隙率很高，力学性能较差，因此，需经反复浸渍和裂解才能提高材料的密度与强度，制备周期较长；聚合物先驱体的合成过程较为复杂，成本较高等。
对于连续纤维增强的陶瓷基透波复合材料，Sol-gel 和PIP 工艺相对于其他方法具有较大优势，也是目前各研究主要采用的方法。前者主要用于制备石英基复合材料，后者则多用于氮化物基透波复合材料的制备。
4. 热透波复合材料的电性能[17]
4.1介电性能
介电性能随温度的上升而发生变化是限制热透波材料使用温度范围的一个主要因素。系统性的热透波研究主要涉及3个方面，即材料的热电行为、材料的烧蚀传热行为、三维非均态构件的热透波分析计算。热电行为和烧蚀传热行为是进行热透波分析计算的前提，两者分别为后者提供高温介电性能、温度场和烧蚀外形的输入条件。本部分只介绍材料热电行为。
热电行为即固定工作频率下，材料介电常数和介电损耗随温度上升的变化规律，包括本征变化和杂质微成分的影响，热电行为是材料固有物理属性。
氧化铝单晶( 蓝宝石)基体介电性能在熔融之前，材料介电常数和介电损耗均随温度上升缓慢上升，离子键比例较高的大多数氧化物热透波材料均具有类似特点。熔融之后，由于出现正负离子离解，成为导电材料，不再适合作为热透波材料使用。二氧化硅是一个特例，熔融之后，四面体结构单元基本保持，因而仍具有较小的熔融态介电损耗。
氮化硅材料基体介电性能在分解气化之前，介电常数随温度上升变化较小，但介电损耗在达到一定温度后( 约 1 600 ℃) 迅速上升，共价键原子晶体的氮化物热透波材料均具有类似变化规律。介电损耗的突变是由于电子电导的迅速增加引起的，与材料的禁带宽度有关，禁带宽度越窄，突变越明显。Si2N2O其热电行为与Si3N4材料类似。由于Si2N2O 禁带宽度(5.95eV) 大于Si3N4(5.3eV)，因而高温介电损耗小于Si3N4。
杂质微成分对材料热电行为的影响杂质微成分在热透波材料中一般含量较低，对热电行为的影响主要源于高温下产生的离子电导，因而对介电损耗影响较大，对介电常数影响不明显，一般不同材料高温介电损耗差异很大，一价元素更易于在晶格或网络中迁移，其影响作用远大于三价元素。
4.2高温电性能测试
高温电性能测试主要包括介电性能测试和透波性能测试，前者直接获得高温平衡状态下材料的介电常数和介电损耗等物理性能，后者一般得到的是高温非平衡状态下材料的功率传输系数和插入相位移等使用性能。
高温介电性能测试
在微波及毫米波波段，介电性能的测试方法主要有网络参数法和谐振腔法两大类，两者分别适用于高损耗材料和低损耗材料的测量。前者主要包括传输/反射法、终端开路/短路法和自由空间法，后者包括谐振腔微扰法、介质谐振器法
和高Q 谐振腔法等。国内外利用这些方法进行高温介电性能测试的相关报道很多，由于被测材料对象较多，在测试温度范围内材料介电参数的变化也较大，所以不同方法具有各自不同的适用范围［24 －26］。高温介电性能测试共同需要解决的主要问题是高温测试物理模型、高温测试系统选材和高温校准与误差分析。
热透波性能测试
热透波性能测试需要解决 2 个主要问题，一是开放环境下的电测准确性问题，二是热源干扰问题。后者更为关键。当温度不超过1400℃时，热源可以选用石英灯、氧乙炔或太阳炉等，对测试结果影响较小。20世纪70年代，沃尔太特( Basstl) 和兰利( Langley) 研究中心采用无电磁干扰、可控热流的太阳能加热方案，成功进行了热透波模拟测试，总热流接近1MW/m2量级。
对于高超声速再入飞行，热流环境远高于1MW/m2，一般需要采用电弧等离子体射流或电弧风洞模拟热环境。但是，由于电极烧损、空气电离等问题，电弧加热器开机时，流场的电子数密度达到1014个/cm3量级以上，远高于透波性能正常测试( Ku 波段) 要求的约1011个/cm3上限，流场干扰可造成信号衰减40 dB，完全掩盖了1 dB左右的被测信号。因此，美国国家航空航天局艾姆斯研究中心( Ames) 、兰利研究中心和空军飞行动力实验室，以及国内相关研究部门，早期均采取烧蚀关机后立即进行降温过程电测的方法，可以在一定程度上获取有用的热透波信息，但无法进行轨道模拟测试。近期，国内已突破电弧加热器流场品质控制关键技术，电子数密度下降到1010个/cm3量级，实现了开机过程热透波实时测试，在8MW/m2热流条件下，功率分辨率不低于0.1dB，成功进行了多种热透波材料的烧蚀热透波模拟测试。
5. 小结
随着高超声速技术的快速发展，在相关基础学科的推动下，热透波领域将突破工程应用为主的局限，呈现基础与应用相辅相成，全面发展的局面。热电行为规律建模分析向全温域、全频域和高精度方向发展。烧蚀传热行为规律建模分析向高精度和大热流范围方向发展，热透波分析向一体化、大尺度和高精度方向发展，高温介电性能测试向全覆盖和降低不确定度方向发展，热透波模拟试验向大尺度、高热流和长时间方向发展，实现热透波材料实现材料体系的创新。
参考文献：
[1] Johnson R C．Antenna engineering handbook．New York：McGraw-Hill，Inc.，1984．
[2] Gilreath M C，Castellow S L．High-temperature dielectric properties of candidate spaceshuttle thermal-protection-system and antenna-window materials．NASA TND-7523，1974．
[3] 黎义，张大海，陈英，等．航天透波多功能材料研究进展．宇航材料工艺，2000，30（5）：1~5．
[4] 张大海，黎义，高文，等．高温天线罩材料研究进展．宇航材料工艺，2001，31（6）：1~3．
[5] 李斌，张长瑞，曹峰，等．高超音速导弹天线罩设计与制备中的关键问题
分析．科技导报，2006，24（8）：28~31．
[6] 李端．氮化硼纤维增强陶瓷基透波复合材料的制备与性能研究：硕士学位论文．长沙：国防科学技术大学，2011．
[7] Gilreath M C，Castellows L．High Temperature Dielectric Proper-ties of Candidate Space-Shuttle Thermal Protection System andAntenna-Window Material [R]. NASA TND-7523. Washington:NASA，1974: 1－53．
[8] Brazel J P，Fenton R．ADL-4D: A Silica/Silica Composite for Hardened Antenna Windows［C］．Georgia Institute of Technology:Proceedings of the 13 thnSymposiumon Electro-Magnetic Windows，1976．
[9] 胡连成，黎义，于翘等．俄罗斯航天透波材料现状考察［J］．宇航材料工艺，1994，24 ( 1) : 48-52．
[10 李端．氮化硼纤维增强陶瓷基透波复合材料的制备与性能研究：硕士学位论文．长沙：国防科学技术大学，2011．
[11] 齐共金，张长瑞，王思青，等．无机天线罩功能材料的新进展．功能材料，2004，35（z1）：1701~1703．
[12] 姜勇刚，张长瑞，曹峰，等．宽频天线罩结构设计及制备工艺进展．材料导报，2006，20（8）：1~4．
[13] 张长瑞，郝元恺．陶瓷基复合材料—原理、工艺、性能与设计．长沙：国防科学技术大学出版社，2000．
[14] Lourie O R，Jones C R，Bartlett B M，et al．CVD growth of boron nitride nanotubes．Chem Mater，2000，12：1808~1810．
[15] 侯向辉，李贺军，刘应楼，等．先进陶瓷基复合材料制备技术—CVI 法现状及进展．硅酸盐通报，1999，18（2）：32~36．
[16] 马江，张长瑞，周新贵，等．先驱体转化法制备陶瓷基复合材料异型构件研究．湖南宇航材料学会年会，1998：34~36．
[17] 张大海, 李仲平, 范锦鹏. 热透波材料技术研究进展[J]. 中国材料进展, 2012, 31(8): 1-6.
高分子复合材料结课论文石墨烯复合材料制备和应用进展 学院：材料学院 班级：高分子12-1班 姓名：苏庆慧 学号：1201130724
石墨烯复合材料制备和应用进展 摘要:石墨烯和碳纳米管都是纳米尺寸的碳材料，具有极大的比表面积、良好的导电性以及优秀的机械性能等特性。选择合适的方法制备出石墨烯/碳纳米管复合材料，它们之间可以产生一种协同效应，使其各种物理化学性能得到增强，因而这种复合材料在很多领域有着极大的应用前景。以石墨烯/碳纳米管复合材料为综述对象，详细地介绍了它的制备、掺杂和应用等方面的进展，同时也对其发展前景进行了展望。这种复合材料不仅被成功地应用在电容器、光电器件、储能电池、电化学传感器和其它领域，而且也会在这些领域内深化并向其它领域延伸。关键词石墨烯；碳纳米管；复合材料；制备；应用 Abstract：Graphene and carbon nanotubes are nanometer-sized carbon materials with the characteristics of the great specific surface area，good electrical conductivity and excellent mechanical properties。Selecting appropriate methods to prepare graphene/carbon nanotube composites can generate a synergistic effect between them with many physical and chemical properties enhanced，and these composites have a great future in many areas。In this paper，some kinds of preparation methods about graphene/carbon nanotube composites were described in detail，such as chemical vapor deposition，layer by layer deposition,electrophoretic deposition，vacuum filtration，coating membrane and in situ chemical reduction method。The advantages and disadvantages of these methods were compared as table format。To further enhance the functions，the graphene/carbon nanotube composites were doped with other materials such as polymer materials，nanoparticles，metal oxide to achieve the purpose of modification。Some researchers proposed theoretical computer model design for some special composites structures such as three-dimensional columnar structure and spiral structure to improve the performance of composites。Meanwhile，the applications of composites in supercapacitor，a photoelectric conversion device，energy storage batteries，electrochemical sensors and other fields were discussed in detail。These applications fully proved that composites had a brighter future than pure graphene or carbon nanotube。In addition，the developments of composites are prospected。Preparations of grapheme/carbon nanotube composites are maturing，but
透波复合材料
1. 引言 利比亚战争中以美国为首的多国部队动用了大量先进的隐形战机和精确制导武器，如F16/F18、幻影2000、战斧式巡航导弹等，在短短几个小时内，就使得利比亚政府的通讯、交通、指挥等系统全部瘫痪。可见各类导弹在战场上发挥着重要的作用。 作为重要的透波部件，天线罩位于导弹头部，多为锥形或半球形，它既是弹体的结构件，又是无线电寻的制导系统的重要组成部分[1]。在导弹飞行过程中，它既要承受气动载荷、气动热等恶劣环境，又要作为发射和接收电磁波的通道，保证信号的正常传输，从而使导弹顺利完成制导和引爆等任务[1]。此外，为了减少导弹头部气动阻力，天线罩还必须具有合适的气动外形[1,2]。因此，天线罩能够保护导弹的制导、通讯、遥测、引爆等系统在恶劣环境条件下正常工作，是一种集承载、导流、透波、防热、耐蚀等多功能为一体的结构/功能部件[3,4]。 随着导弹飞行马赫数的不断提高，处于导弹气动力和气动热最大最高位置的天线罩需承受的温度和热冲击越来越高。新一代战术导弹的再入速度可高达几十个马赫，这使得导弹天线罩的工作环境日趋恶劣[5]。高温透波材料研究的滞后是制约导弹技术发展的瓶颈之一。因此，高马赫数导弹天线罩热透波材料必须具备良好的综合性能，归纳起来，主要有以下几点[6]： （1）力学性能优良。断裂强度和韧性高，可承受高马赫数导弹高速飞行时纵向过载和横向过载产生的剪力、弯矩和轴向力，且要具有一定的刚性，使其在受力时不易变形。 （2）介电性能优异。介电常数ε低，损耗角正切值tgδ小。通常情况下，在0.3～300GHz频率范围内，天线罩材料的适宜介电常数ε应小于4，损耗角正切tgδ在10-3数量级以下，这样才能获得较理想的透波性能和瞄准误差特性。 （3）抗热震性和耐热性好。天线罩必须承受由于气动加热引起的剧烈热冲击和高温环境，高马赫数导弹天线罩更要能承受2000oC以上的高温。 （4）经得起雨蚀、粒子蚀、辐射等恶劣环境条件。 （5）原料易得，易于加工，成本低廉等。 2. 热透波复合材料的分类 相比于纯陶瓷材料，陶瓷基复合材料的最大优势在于很高的抗热冲击性能和结构可靠性，特别适用于高超声速再入的热力载荷环境。主要有两类：二氧化硅复合材料为了大幅度提高热透波材料的抗热冲击性能，满足高速再入环境条件需求，20 世纪70 年代末至80 年代初，美国菲格福特公司 ( Philco-Ford) 和通用电器公司( General Electric) 首先开展了石英纤维增强二氧化硅热透波复合材料研究工作[7-8]，发展了材料制备工艺，比较全面地评价了材
透波材料介绍 一、透波材料：能透过电磁波且几乎不改变电磁波的性质（包括能量）的材料 我们以不同性能的高分子材料为基体，通过填充、共混微波陶瓷介质和复合纤维等手段，在保证材料有良好承受机械力和其它性能的同时，调节材料的介电常数和耗散因数，得到透波率能够满足我们的使用要求的复合材料。 在实际运用中，介电常数和耗散因数是衡量透波材料透波能力的两个重要指标，根据透波材料的使用环境，还需要考虑除透波率外的其它性能，如长时间的耐高温性能、高刚性、尺寸稳定、阻燃、韧性、化学腐蚀、耐磨、自润滑、耐老化等。 二、应用： 隐身技术：避免入射电磁波大量反射，从而避开敌方雷达的探测； 无线电领域：利于微波-毫米波信号的接收、传输、放大、混频、发射等许多环节； 1、雷达罩和天线罩应用： 为保证雷达或天线在各种复杂环境中的正常使用, 雷达罩或天线罩用复合材料必须具备比强度高、透波率高等性能，同时在设计上也需要考虑良好的防振动和抗老化能力。 A、我们具有国内先进的透波率（90%-99%）改性复合材料的电性能设计能力和经验； B、透波材料的低介电常数和低介质损耗是满足其使用要求的必要条件； C、拥有高耗散因数的材料不仅对无线电传输不利，同时会将电磁能转换为不利的热能。其技术难点主要是材料的透波率，长时间的交替耐高、低温性能，户外老化等。 1）气象雷达罩 2）薄壁结构地面天线罩 3）移动通讯基站天线罩 4）车载天线罩 5）各种天线包封 树脂基体的主要性能（介电常数） 树脂品种密度（g/cm3）弯曲强度 (Mpa) 弯曲模量 (Gpa) 介电常数 (106HZ) 正切损耗 (10GHz) PPS 1.36-1.4352-145 3.7-4.0 3.00.0006 PEEK 1.32110-210 3.8-9.1 3.2-3.30.0033 LCP 1.38-1.40 3.0-3.2 ASA 1.06-1.148-155 1.7-3.0 3.2-3.50.028环氧树脂 1.3097 3.8 3.00.020酚醛树脂 1.3092 3.5 3.20.020不饱和聚脂 树脂 1.2985 3.2 3.00.018乙烯基树脂 1.3090 3.5 2.90.018双马来酰亚 1.30150 3.7 3.00.014
红外透波材料的研究发展 摘要：红外透波材料是指对红外线透过率高的材料，是红外技术的应用基础之一。本文介绍了几类常用红外透过材料的基本性质，简述了其制备技术及发展现状，并讨论了各自存在问题，并对红外透波材料未来发展进行了展望。 关键词：红外透波材料；玻璃；晶体；陶瓷；制备技术 1引言 目前，红外技术与激光技术并驾齐驱，在军事上占有举足轻重的地位。红外成像、红外侦察、红外跟踪、红外制导、红外预警、红外对抗等在现代和未来战争中都是很重要的战术和战略手段。在二十世纪70年代以后，军事红外技术又逐步向民用部门转化。标志红外技术最新成就的红外热成像技术，与雷达、电视一起构成当代三大传感系统，尤其是焦平面列阵技术的采用，将使发展成可与眼睛相媲美的凝视系统。而红外透波材料是红外热成像系统的光学元件的重要材料。红外透波材料不但要求具有高性能、小体积，还要造价低。高性能主要包括：结构完整、组分均匀以免发生散射，在测量波段内具有高红外透射率；热稳定性好，透射比和折射率不应随温度变化而变化；载流子寿命长，不宜潮解，耐酸碱腐蚀性好；力学性能优良，可以承受高运动的速压载荷等。 2 红外透波材料的特征值 透过率 一般透过率要求在50%以上，同时要求透过率的频率范围要宽。红外透波材料的透射短波限，对于纯晶体，决定于其电子从价带跃迁到导带的吸收，即其禁带宽度。透射长波限决定于声子吸收，和晶格结构及平均原子量有关。 折射率和色散 不同材料用途不同，对折射率的要求也不相同。对于窗口和整流罩的材料要求折射率低，以减少反射损失。对于透镜、棱镜、红外光学系统要求尽量高的折射率。 发射率 对红外透波材料的发射率要求尽量低，以免增加红外系统的目标特征，特别是军用系统易暴露。 其他 和选择其他光学材料一样，都要注意其力学、化学、物理性质，要求温度稳定性好，对水、气稳定，力学性质主要有弹性模量、扭转刚度、泊松比、拉伸强度和硬度。物理性质包括熔点、热导率、膨胀系数及可成型性。此外要强调的物性是材料的热导率要高，特别是用于高速飞行器的时候。 3 红外透波材料的种类 玻璃 玻璃的光学均匀性好，易于加工成型，价格便宜。缺点是透过波长较短，使用温度低于500℃。目前研究的红外透波玻璃材料主要有：氧化物红外玻璃、硫系玻璃和氟化物玻璃。
复合材料的种类、定义 复合材料的定义 复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。复合材料的组分材料虽然保待其相对独立性。但复合材料的性能却不是组分材料性能的简单加和，而是有着重要的改进.在复合材料中，通常有一相为连续相。称为基体;另一相为分散相，称为增强相(增强体)。分散相是以独立的形态分布在整个连续相中的。两相之间存在着相界面。分欣相可以是增强纤维，也可以是顺村状成弥散的坡料。 从上述的定义中可以看出。复合材料可以是一个连续物理相与一个连续分散相的复合。也可以是两个或者多个连续相与一个或多个分散相在连续相中的复合，复合后的产物为固体时才称为复合材料。若复合产物为液体或气体时，就不能称为复合材料。复合材料既可以保持原材料的某些特点，又能发挥组合后的新特征.它可以根据需要进行设什。从而最合理地达到使用所要求的性能。 复合材料的分类 随着材料品种不断增加，人们为了更好地研究和使用材料，需要对材料进行分类.材料的分类方法较多。如按材料的化学性质分类，有金属材料、非金属材料之分;如按物理性质分类,有绝缘材料、磁性材料、透光材料、半导体材料、导电材料等。按用途分类，有航空材料、电工材料、建筑材料、包装材料等。 复合材料的分类方法也很多。常见的有以下几种。 按基体材料类型分类 聚合物基复合材料以有机聚合物(主要为热固性树脂、热塑性树脂及橡胶)为基体制 成的复合材料。 金属从复合材料以金属为基体制成的复合材料，如铝墓复合材料、铁基复合材料等。 无机非金属基复合材料以陶瓷材料(也包括玻璃和水泥)为基体制成的复合材料。 按增强材料种类分类 玻璃纤维复合材料。 碳纤维复合材料。 有机纤维(芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、高强度聚烯烃纤维等)复合材料。 金属纤维(如钨丝、不锈钢丝等)复合材料。 陶瓷纤维(如氧化铝纤维、碳化硅纤维、翩纤维等)复合材料。 此外，如果用两种或两种以上的纤维增强同一基体制成的复合材料称为“混杂复合材料”。混杂复合材料可以看对免戈趁两种或多种单一纤维复合材料的相互复合，即复合材料的“复合材料”。 按增强材料形态分类 连续纤维复合材料作为分散相的纤维，每根纤维的两个端点都位于复合材料的边
复合材料的应用 一、复合材料在建筑上的应用 在建筑工业中发展和使用树脂基复合材料对减轻建筑物自重，提高建筑物的使用功能，改革建筑设计，加速施工进度，降低工程造价，提高经济效益等都十分有利，是实现建筑工业现代化的必要条件。 1、承载结构用作承载结构的复合材料建筑制品有：柱、桁架、梁、基础、承重折板、屋面板、楼板等，这些复合材料构件，主要用于化学腐蚀厂房的承重结构、高层建筑及全玻璃钢-复合材料楼房大板结构。 2、围护结构复合材料围护结构制品有各种波纹板、夹层结构板，各种不同材料复合板，整体式和装配式折板结构和壳体结构。用作壳体结构的板材，它既是围护结构，又是承重结构。这些构件可用作工业及民用建筑的外墙板、隔墙板、防腐楼板、屋顶结构、遮阳板、天花板、薄壳结构和折板结构的组装构件。 3、采光制品透光建筑制品有透明波形板、半透明夹层结构板、整体式和组装式采光罩等，主要用于工业厂房、民用建筑、农业温室及大型公用建筑的天窗、屋顶及围扩墙面采光等。 4、门窗装饰材料属于此类材料制品有门窗断面复合材料拉挤型材、平板、浮雕板、复合板等，一般窗框型材用树脂玻璃钢。复合材料门窗防水、隔热、耐化学腐蚀。用于工业及民用建筑，装饰板用作墙裙、吊顶、大型浮雕等。 5、给排水工程材料市政建设中给水、排水及污水处理工程中已大量使用复合材料制品，如各种规格的给水玻璃钢管、高位水箱、化粪池、防腐排污管等。 6、卫生洁具材料属于此类产品的有浴盆、洗面盆、坐便盆，各种整体式、组装式卫生间等，广泛用于各类建筑的卫生工程和各种卫生间。 7、采暖通风材料属此类复合材料制品有冷却塔、管道、板材、栅板、风机、叶片及整体成型的采暖通风制品。工程上应用的中央空调系统中的通风厨、送风管、排气管、防腐风机罩等。 8、高层楼房屋顶建筑如旋转餐厅屋盖、异形尖顶装饰屋盖、楼房加高、球形屋盖、屋顶花园、屋顶游泳池、广告牌和广告物等。 9、特殊建筑大跨度飞机库、各种尺寸的冷库、活动房屋、岗亭、仿古建筑、移动剧院、透微波塔楼、屏蔽房、防腐车间、水工建筑、防浪堤、太阳能房、充气建筑等。 10、其它复合材料在建筑中的其它用途还很多，如各种家具、马路上的阴井盖、公园和运动场座椅、海滨浴场活动更衣室、公园仿古凉亭等 二、复合材料在化学工业中的应用 以树脂为基体的复合材料作为化学工业的耐腐蚀材料已有50余年历史，由于树脂基复合材料比强度高、无电化学腐蚀现象与导热系数低、良好的保温性能及电绝缘性能、制品内壁光滑、流体阻力小、维修方便、重量轻、吊装运输方便等优点，已广泛用于石油、化肥、制盐、制药、造纸、海水淡化、生物工程、环境工程及金属电镀等工业中。 1、在环境保护领域中的应用 玻璃钢在给排水管道工程中已得到了广泛的应用，最近几年，越来越多的废水处理系统的管道用玻璃钢制造，一个基本原因就是废水的耐蚀介质的种类和腐蚀性能都在不断增加，这就要求使用耐蚀性能更好的材料，而而腐蚀玻璃钢是满足这种需求的最好材料。复合材料在环境保护方面应用包括一般工业废气处理、油水处理、含毒物质污水处理、垃圾焚化处理及城市废水脱臭处理等 2、在高纯水和食品领域中的应用 这是树脂基复合材料应用的一个新领域。树脂基复合材料优良的耐蚀性能意味着这种材料具有活泼、不污染的特性，理所当然地成为高度清洁物品如贮存高纯水、药品、酒、牛奶之类的可选用材料。 3、在氯碱工业中的应用 氯碱工业是玻璃钢作耐腐材料的最早应用领域之一，目前玻璃钢已成为氯碱工业主要材料。玻璃钢已用于各种管道系统、气体鼓风机、热交换器外壳、盐水箱以至于泵、池、地坪、墙板、格栅、把手、栏杆等建筑结构上。同时，玻璃钢也开始进入化工行业的各个领域。 4、在造纸工业中的应用 造纸工业以木材为原料，制纸过程中需要酸、盐、漂白剂等，对金属有极强的腐蚀作用，唯有玻璃钢材料能抵抗这类恶劣环境，玻璃钢材料已在一些国家的纸浆生产中显现其优异的耐蚀性。 5、在金属表面处理工业中的应用
透波材料介绍 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
透波材料介绍 一、透波材料：能透过电磁波且几乎不改变电磁波的性质（包括能量）的材料 我们以不同性能的高分子材料为基体，通过填充、共混微波陶瓷介质和复合纤维等手段，在保证材料有良好承受机械力和其它性能的同时，调节材料的介电常数和耗散因数，得到透波率能够满足我们的使用要求的复合材料。 在实际运用中，介电常数和耗散因数是衡量透波材料透波能力的两个重要指标，根据透波材料的使用环境，还需要考虑除透波率外的其它性能，如长时间的耐高温性能、高刚性、尺寸稳定、阻燃、韧性、化学腐蚀、耐磨、自润滑、耐老化等。 二、应用： 隐身技术：避免入射电磁波大量反射，从而避开敌方雷达的探测； 无线电领域：利于微波-毫米波信号的接收、传输、放大、混频、发射等许多环节； 1、雷达罩和天线罩应用： 为保证雷达或天线在各种复杂环境中的正常使用, 雷达罩或天线罩用复合材料必须具备比强度高、透波率高等性能，同时在设计上也需要考虑良好的防振动和抗老化能力。 A、我们具有国内先进的透波率（90%-99%）改性复合材料的电性能设计能力和经验； B、透波材料的低介电常数和低介质损耗是满足其使用要求的必要条件； C、拥有高耗散因数的材料不仅对无线电传输不利，同时会将电磁能转换为不利的热能。其技术难点主要是材料的透波率，长时间的交替耐高、低温性能，户外老化等。 1）气象雷达罩 2）薄壁结构地面天线罩 3）移动通讯基站天线罩 4）车载天线罩 5）各种天线包封
吸波材料是一种能将电磁能转化为其它形式的能量或使电磁波因干涉而消失，从而达到吸波的目的。 1、目前各国军事上的隐身技术，主要就是使用各种吸波、透波材料，实现对雷达的隐形；采用红外遮挡与衰减装置、涂敷红外掩饰涂料等，以降低红外辐射强度，实现对红外探测器的隐身。 2、在可见光隐形上，目前的办法只是在兵器的表面涂抹迷彩，降低兵器与背景之间的反差，或歪曲兵器的外形等初级的方法。另外由于碳纳米管的微波吸收性能，碳纳米管也可以作为吸收剂，制成隐形材料。 3、在现代军事领域，需要先发制人和远发制人，导弹自然就发挥了越来越重要的作用，如何确保导弹能够精确打击目标和长距离隐蔽飞行，天线罩技术就成了主要的“瓶颈”之一。其技术难点主要是天线罩材料的透波率和长时间的耐高温性能。 4、芳纶纤维纸具有突出的强度重量比和刚性重量比，阻燃，质量轻，耐冲击，还可进一步加工成蜂窝结构板材，主要用于生产飞机、导弹、卫星宽频透波材料、刚性受力结构部件等，是目前国内外飞机及雷达罩夹层结构使用最多的夹芯材料，也适合于制作游艇、赛艇、高速列车及其他高性能要求的夹层结构。 5、车载天线罩的透波性能可满足移动车辆的使用要求。特点：增益高，图象，语音清晰，数据传输可靠，整体性能优良力、驱波性能好,能设计出外形美观小巧,安装方便,性能稳定,具有良好的防振动和抗老化能力的产品。 6、天线种类：各频点基站（高、中、底增益）全向、定向天线、军用天线、无线modem橡皮天线及弹簧螺旋天线、车载吸盘天线、室内分布天线（吸顶及壁挂天线）、机车列尾天线、230MHZ数传天线及环阵天线、2.4-5.8G抛物面扩频天线、单边带天线、短波、超短波天线、四环阵天线、MMDS微波天线。 7、天线设计的灵敏度要高：几乎能收到没有被遮挡的所有卫星信号、可靠性高。设计时也要考虑到电磁兼容性（EMC）等问题。中心频率为 1570MHZ,1575MHZ,1580MHZ,2450MHZ的、主要应用于全球定位系统(GPS) 8、透波材料的技术要求是要有很高的透波率，以保证敌雷达波能尽可能多地穿过并进入夹层中的等离子体被吸收掉。这种透波材料可以使用与雷达整流罩相同的玻璃钢材料制作，现有技术下这类玻璃钢可以达到95%-99%的透波率；对于军舰和战车而言，还可以用透波材料制成夹层吸波瓦并在内部罐充等离子体达到良好的隐形目的。 9、雷达天线罩材料是天线罩研制的重要基础，没有好的天线罩材料，再好的电性能设计也不会实现。天线罩是功能性复合材料结构件，天线罩材料要满足介电性能、力学性能、三防寿命、工艺性能、重量等要求。材料 。该指标直接影响天的介电性能指标主要有介电常数ε和损耗角正切tg δ 线罩的电性能，是选择材料的主要依据。损耗角正切tg 越大，电磁波能 δ 量在穿透天线罩过程中转化为热量而损耗的能量就越多。介电常数ε越大，则电磁波在空气与天线罩壁分界面上的反射就越大，这将增加镜象波
BeFe12O19气凝胶硅橡胶吸波复合材料的设计BeFe12O19气凝胶硅橡胶吸波复合材料的设计 摘要 吸波材料是一种具有广泛的应用场合的重要功能材料，能吸收或者大幅减弱投射到它表面的电磁波能量。铁氧体吸波材料是目前应用范围最广的吸波材料。 为了梳理铁氧体吸波复合材料的研究进展，本文首先介绍了吸波材料的吸波机理。然后依据吸波机理、材料的成型工艺和承载能力以及化学组成对吸波材料分类，并以此为线索介绍了目前广泛被研究报道的吸波材料。 铁氧体材料从吸波机理上分类，属于吸收型吸波材料。进一步依据电磁损耗机理分类，属于以磁损耗为主的双复介质吸波材料。关于其发展动态，可以总结为三方面： （1）目前尖晶石型铁氧体和磁铅石型铁氧体开发较多，特别是磁铅石型铁氧体。但是近年来也有一些石榴石型铁氧体的掺杂改性研究。 （2）铁氧体的粒径、形貌、相组成、晶体结构均会影响其吸波性能。为了提高铁氧体材料的介电性能，目前有大量将其与介电性能良好的吸波材料复合的研究。 （3）目前关于改善铁氧体材料密度和低频波段吸波性能的研究很多，但改善其高温性能的研究则陷入了瓶颈。 同时，本文对粒径和吸波材料基体对铁氧体吸波材料的吸波性能的影响进行了数据分析。现有研究成果表明： （1）在一定范围内，粒径与铁氧体材料的吸波性能总体表现为负相关。 （2）吸波材料基体的特性，会影响吸波材料的吸波性能，可以通过助剂进行调节。通过设计特殊的吸波结构，能有效提高吸波复合材料的吸波性能。 最后，本文立足于现有的研究基础，设计了将硅橡胶与钡铁氧体气凝胶通过物
理共混方法制备具有吸波性能的钡铁氧体气凝胶/硅橡胶复合材料的研究方案。预期将通过傅立叶红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、比表面积分析仪（BET）对钡铁氧体气凝胶及复合材料的结构与形貌进行分析与表征，通过万能试验机、差示扫描量热（DSC）、热重分析（TG）、矢量网络分析仪对复合材料的热力学性能与吸波性能进行研究。 关键词：吸波材料；硅橡胶；BaFe 12 O 19 气凝胶；复合材料；力学性能；热性能；吸波性能 第1章绪论 1.1研究背景 电磁干扰对军事安全和民用电子信息领域的影响越来越严重[1~4]，高性能吸波与防护材料已经成为了当前电磁材料领域研制和开发的重点之一。吸波材料作为一种重要的军事功能材料，其作用是减弱或消除雷达、红外线等对目标的探测能力，以达到战场隐身提高自身生存力的目的。 铁氧体类吸波材料由于既有亚铁磁性又有介电特性，因而兼具磁性和介电两种材料的损耗特点。此外，铁氧体具有较高的相对磁导率和较低的制备成本，即使在低频、薄厚度的情况下仍有良好的吸波性能，因此从50年代至今广泛应用于雷达吸波领域中。 但是随着现代战争对武器装备设计要求的不断提高，传统的铁氧体类吸波材料 图1-1第四代隐身飞机
复合材料复习资料 一简答证明题 1复合材料的概念： 复合材料是有两种或多种不同性质的材料用物理和化学方法在宏观尺度上组成的具有新性能的材料。 2复合材料的种类： （1）颗粒复合材料，由颗粒增强材料和基本组成。 （2）纤维增强复合材料，由纤维和基本组成。 （3）层合复合材料，由多种片状材料层合而成。 3 复合材料的优缺点： 优点：比强度高，比模量高，材料具有可设计性，制作工艺简单成本较低，某些复合材料的而稳定性好，高温性能好，各种复合材料还具有各种不同的优良性能，例如抗疲劳性，抗冲击性，透电磁波性，减振阻尼性和耐腐蚀性等。 缺点：材料各向异性严重，材料性能分散程度较大，材料成本较高，有些复合材料韧性较差，机械连接较困难。 4复合材料的应用： 航空航天工程的应用，建筑工程中的应用，兵器工业中的应用，化学工程中的应用，车辆制造工业中的应用，电气设备中的应用，机械工程中的应用，体育器械中的应用，医学领域中的应用。 4 C ij对称性： 由dW=C ijεj dεi对两边求偏导 =C ij =C ji 因应变势能密度W的微分与次序无关，所以有 C ij=C ji，即刚度系数矩阵C具有对称性。 5，独立常数 对于正交各向异性材料，只有9个独立弹性数具有以下关系
即（i,j=1.2.3,但i j） 共有六个和E1，E2，E3 ij 二计算题 1单层板任意方向应力---应变关系 3-2已知玻璃/环氧单层材料的E 1=4.8MPa,E2=1.6 MPa,=0.27, G 12=0.80MPa,受有应力=100MPa,=-30MPa,=10MPa,求应变。 3-3已知单层板材料受应力=50MPa,=20Pa,=-30MPa，求角时的,,分量。 3-4已知玻璃/环氧单层材料的E 1=3.9MPa,E2=1.3 MPa,=0.25, G 12=0.42MPa,求S ij,Q ij 2层合板刚度（层板理论） 90/0
耐高温有机透波复合材料用基体树脂的研究进展 孙周强,顾嫒娟,袁 莉,梁国正 (苏州大学材料工程学院材料系,苏州215021) 摘要 耐高温有机透波复合材料是国家战略必需的关键材料,是一类集防热、透波、承载于一体的多功能介质 材料。树脂基体是决定复合材料性能的重要因素。综述了耐高温有机透波复合材料用高性能树脂基体的最新研究进展。 关键词 透波复合材料 耐热性 树脂 R esearch Progress in R esin Matrices of H eat 2resistant W ave 2transparent Organic Composites SUN Zhouqiang ,GU Aijuan ,YU AN Li ,L IAN G Guozheng (Department of Materials Engineering ,School of Material Engineering ,Soochow University ,Suzhou 215021)Abstract Heat resistant wave 2transparent composites are one of national key martial materials which have mul 2tif unctional characteristics including outstanding heat 2resistance and wave 2transparency as well as good mechanical properties.Properties of a composite are greatly dependent on the properties of its matrix ,so it is important to under 2stand the most recent progress of high performance matrices for heat resistant wave 2transparent composites.In this pa 2per ,the latest research advances in main high performance matrices are reviewed. K ey w ords wave 2transparent composites ,heat 2resistance ,resin 孙周强:男,硕士生,从事树脂基复合材料的研究 梁国正:联系人,男,教授/博导,主要从事高性能树脂及其复合材料的研究 0 引言 耐高温透波材料是高速精确制导航天器的基础,在导弹无 线电系统中得到广泛应用[1],其主要特点是具有突出的耐热性、优异的介电性能(低介电常数和介电损耗)和优良的力学性能。透波材料主要分为有机(高分子)与无机(陶瓷)两类,其中有机透波材料主要是纤维增强聚合物材料,该类材料具有优良的综合性能(包括工艺性、物理机械性能和价格),能够满足毫米波段和宽带特性要求的天线罩的使用要求[2]。众所周知,高性能树脂基体是制备耐高温透波材料的关键和基础[3]。然而,已有的高性能树脂均在不同程度上存在不足,工业和科技进步又对透波材料的性能提出了更高的要求,所以高性能树脂基体的研发一直是学术界和工业界的工作热点和重点。鉴于高性能树脂基体在耐高温透波材料中的重要地位,本文综述了耐高温有机透波材料用基体树脂的研究进展。 1 环氧(EP )树脂 EP 树脂自20世纪50年代问世以来,以其优良的粘结性、 力学性能和良好的工艺性而成为使用最广泛的树脂之一。但是,普通EP 树脂作为耐热透波复合材料基体还存在韧性差、耐 热性低、介电常数( ε)和损耗角正切(tan δ)大等缺点。因此,必须对普通EP 树脂进行改性。主要改性方法有与高性能热固性树脂共聚、热塑性树脂改性、新型环氧树脂的合成及纳米改性等。 氰酸酯(CE )和双马来酰亚胺(BMI )树脂是用于改性环氧 树脂的两种主要热固性树脂,均具有优良的耐热性和介电性能。CE 改性EP 树脂通过醚化反应降低体系极性基团的含量(图1),进而提高固化物的介电性能[4]。此外,CE 自身优异的性能以及EP 与CE 树脂在体系中形成互穿网络结构,使得CE 改性EP 体系具有比EP 树脂固化物更高的湿热性能和抗冲击性能[5] 。 图1 CE 与EP 的反应 Fig.1 R eactions in EP/CE system BM I 改性EP 一般是以二元胺作为载体,通过二元胺与BM I 的扩链反应所得到的中间体与环氧基团实现共聚,形成 兼有两者优点的网络结构(图2)。赵丽梅等[6]采用该方法对酚醛型EP 进行改性。研究结果表明,改性树脂具有良好 的力学性能,而热稳定性随着体系中BM I 含量的增加而增强。例如,当体系中BM I 含量分别为10%和35%时,改性 EP 体系分解15%的温度由330℃提高到405℃。Leu [7]用 双酚A 和环氧氯丙烷反应制得短支链环氧树脂SCER ,并将三烯丙基异氰酸酯与BM I 的反应产物(TB )加入到SCER 中,制得的改性EP 树脂具有优良的综合性能,且随体系中TB 含量的增加而增加。 ? 34?耐高温有机透波复合材料用基体树脂的研究进展/孙周强等
军用电磁透波塑料的优点和用途 电磁透波塑料是指能够透过一定频率电磁波的一类功能性复合材料。此类材料主要用于航空、航天及军事装备等领域，具体功能为保护飞行器的通信、遥测、制导和引爆等系统在恶劣的环境条下也能正常工作，满足运载火箭、飞船、导弹及卫星等无线控制系统的性能要求。在航天领域内应用电磁透波复合材料的有天线窗和天线罩两大类。 随着科学的不断进步，对材料的性能要求也越来越高，除对电磁透波性要求外，还要求耐热、隔热、承载、抗冲击等附加功能，并正在向宽频、多通信与制导方向发展。 1．电磁透波塑料的性能要求 透波塑料复合材料所用增强材料的力学性能和介电性能均优于树脂基体，所以复合材料的透波性能主要取决于树脂基体的性能。 在各种雷达天线中，导弹的雷达天线罩对性能的要求最高，它除应具备与飞行器雷达天线使用频率耦合的透波性能、最小的插入损失外，还要具备能承受飞行器空气动力载荷和环境热气流、雨流的冲刷及其载荷的振动冲击能，其电学和力学性能受环境的影晌小。 透波材料对塑料的介电性能和力学性能要求较高，具体如下。 ①稳定的高频介电性能介电常数和介电损耗角正切值要小，一般情况下，在0.3～300GHz范围内适宜介电常数要在1-4，介电损耗角正切值在0.1～0.001，并且不随温度和频率的变化而明显变化；例如升温100℃，介电常数的变化率应低于1%，以保证在气动
加热条件下，尽可能不失真地透过电磁波。 ②良好的热性能包括良好的耐热冲击、耐热性和线膨胀系数、大的工作温度范围及良好的耐烧蚀性等。 ③良好的耐环境性经得起雨蚀、粒子侵蚀、抗紫外线辐射等。 2．电磁透波塑料的选材 目前选用最多的电磁透波塑料为纤维增强树脂基复合材料，磁透波塑料的透波性能好坏，与复合材料的树脂和增强纤维的关系都很大。 (1)树脂的选用树脂可用传统的不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂等，也有近年来开发的聚酰亚胺、氰酸酯树脂、有机硅树脂、聚四氟乙烯、双马来酰亚胺和聚苯硫醚等，其中最引人注意的为美国研制的非碳化烧蚀材料聚四氟乙烯。 ①不饱和聚酯(UP) UP的介电性能优良，价格低廉，是最早用于天线罩的聚合物之一。目前的改性方法很多，如美国Nan-gatuck 化学公司用三聚氰酸三烯丙酯对UP进行改性，使复合材料的温度由120℃提頁到150℃，美国波音公司选用此材料为Bomarc导弹天线罩的树脂基材；我国一般用纳米材料进行填充以改进性能。 ②环氧树脂(EP) EP是导弹天线罩最常用的基材之一，它粘接性优良、耐化学腐蚀性好、电性能好、固化收缩低。目前的改性方向为增韧，如与热塑性塑料共混、加入氰酸酯等。例女EP/PU以70/30的比例共混，冲击强度可提高6倍之多；再例如，EP/TLCP共混，加入少量TLCP冲击强度就会大幅度提高，并保原有的刚性和耐热
郑州华信学院毕业论文 课题名称：复合材料研究及其应用 系部：机电工程学院 班级：09机电班 姓名： 指导老师： 时间：2012年3月28日
复合材料研究及其应用 摘要 复合材料是指除机械性能以外而提供其他物理性能的复合材料。如：导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、磨擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等凸显某一功能。统称为功能复合材料。功能复合材料主要由功能体和增强体及基体组成。功能体可由一种或以上功能材料组成。多元功能体的复合材料、可以具有多种功能。同时，还有可能由于复合效应而产生新的功能。多功能复合材料是功能复合材料的发展方向。 一、全球复合材料发展概况 复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。 随着科技的发展，树脂与玻璃纤维在技术上不断进步，生产厂家的制造能力普遍提高，使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受，但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。因此，碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继
问世，使高分子复合材料家族更加完备，已经成为众多产业的必备材料。目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨，年产值达1300亿美元以上，若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入，其产值将更为惊人。从全球范围看，世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增长，而亚洲的日本则因经济不景气，发展较为缓慢，但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。据世界主要复合材料生产商PPG公司统计，2000年欧洲的复合材料全球占有率约为32%，年产量约200万吨。与此同时，美国复合材料在20世纪90年代年均增长率约为美国GDP增长率的2倍，达到4%~6%。2000年，美国复合材料的年产量达170万吨左右。特别是汽车用复合材料的迅速增加使得美国汽车在全球市场上重新崛起。亚洲近几年复合材料的发展情况与政治经济的整体变化密切相关，各国的占有率变化很大。总体而言，亚洲的复合材料仍将继续增长，2000年的总产量约为145万吨，预计2005年总产量将达180万吨。 从应用上看，复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。2000年美国汽车零件的复合材料用量达14.8万吨，欧洲汽车复合材料用量到2003年估计可达10.5万吨。而在日本，复合材料主要用于住宅建设，如卫浴设备等，此类产品在2000年的用量达7.5万吨，汽车等领域的用量仅为2.4万吨。不过从全球范围看，汽车工业是复合材料最大的用户，今后发展潜力仍十分巨大，目前还有许多新技术正在开发中。例如，为降低发动机噪声，增加轿车的舒适性，正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板；为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求，发动机活塞、连杆、轴瓦已开始应用金属基复合材料。为满足汽车轻量化要求，必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车
学院：材料学院 专业班级：材料09-1班姓名：聂占立 学号：310906010121
复合材料概况 人类进步的历史与人类应用材料的历史密切相关。在迈向现代文明的进程中，人类经历了石器时代、铜器时代、铁器时代、合成材料时代，现已迈入应用复合材料的新时代。长期以来，人们不断改进原有材料、开发新的材料品种，在实践中积累了丰富的应用材料的经验。但是，任何一种单一的材料（金属、陶瓷、聚合物），虽有许多优点，但都存在着一些明显的不足，改性也往往是有限的。 随着现代科学技术的迅猛发展，对材料提出了越来越高、越来越严、越来越多的要求，既要求良好的综合性能，如高强度、高刚度、高韧性、低密度等性能，又希望能够在高温、高压、强腐蚀等恶劣的环境下服役。这些是传统的单一材料所不能满足的。于是人们想到将一些不同性能的材料复合起来，相互取长补短，这样就出现了复合材料。复合材料并不是人类发明的新材料，在自然界存在许多天然的复合材料，人类使用复合材料有着悠久的历史。 复合材料定义及特点 复合材料是指将两种或以上的不同材料，用适当的方法复合成一种新材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等 复合材料应具有以下三个特点： ①复合材料是由两种或两种以上不同性能的材料组元通过宏观或微观复合形成的一 种新型材料，组元之间存在着明显的界面。 ②复合材料中各组元不但保持各自的固有特性而且可最大限度发挥各种材料组元的 特性，并赋予单一材料组元所不具备的优良持殊性能。 ③复合材料具有可设计性。 复合材料的结构通常是一个相为连续相，称为基体；而另一相是以独立的形态分布在整个连续相中的分散相，与连续相相比，这种分散相的性能优越，会使材料的性能显著增强，故常称为增强体(也称为增强材料、增强相等)。 在大多数情况下，分散相较基体硬，强度和刚度较基体大。分散相可以是纤维及其编织物，也可以是颗粒状或弥散的填料。在基体与增强体之间存在着界面。 复合材料分类 按增强材料的形态分类 零维：颗粒增强复合材料。根据颗粒大小，又分为弥散颗粒增强复合材料（100~2500?）和真正颗粒增强复合材料（微米级）。 一维：纤维增强复合材料。按纤维长短有分为连续纤维增强复合材料、短纤维增强复合材料和晶须增强复合材料。按纤维种类有分为玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、硼纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、金属纤维增强复合材料、陶瓷纤维增强复合材料。 二维：板状复合材料、平面编织复合材料、片状材料增强复合材料。 三维：骨架状复合材料、立体编织复合材料。
非金属材料及复合材料 学习目标：了解非金属材料和复合材料的种类、性能特点及应用，特别是塑料、橡胶、陶瓷、复合材料的性能特点及应用。 本章导读：塑料与橡胶为有机高分子材料，与金属相比质量轻，具有金属材料不可比拟的特殊性能，使用极为广泛；陶瓷为无机非金属材料，具有高硬度、耐蚀的性能，除日用陶瓷外，工业上使用的特种陶瓷更具有其独特的性能，在机械加工、航空航天、化学工业等领域都有应用；复合材料是由两种或多种材料组成的多相材料，具有较好的综合性能，其应用越来越受到广泛的重视，大家熟悉的玻璃钢、塑钢门窗、羽毛球拍等，都是用复合材料制造的。 第一节塑料与橡胶 塑料与橡胶属高分子材料，目前，全世界合成高分子材料的年产量按体积计已超过钢铁材料，并正以每年14%的速度增长，其使用领域广泛，涉及工业制造及日常生活。 高分子材料是由若干原子按一定规律重复地连接而成的长链分子，长链分子的最大伸直长度可达毫米级，其分子量一般大于5000。高分子材料按来源可分为天然高分子（天然橡胶、蚕丝、皮革、木材等）和合成高分子化合物（塑料、橡胶等）。 合成高分子化合物是由一种或几种单体（简单结构的低分子化合物）聚合而成的，因此高分子化合物又称高聚物或聚合物。如聚乙烯分子就是由单体乙烯经聚合反应连接而成： n（CH2=CH2）—— --[ CH2—CH2 ]-- n 乙烯聚乙烯 高分子化合物的化学组成一般并不复杂，是由重复连接的结构单元组成的，这种重复连接的结构单元称为“链节”，如聚乙烯中的 --[ CH-2—CH2 ]--。大分子链之间存在的相互作用力使链节连接起来，其连接方式决定了高分子化合物的性能。 一、塑料 1．塑料的组成 塑料的主要组成是合成树脂和添加剂。合成树酯是具有可塑性的高分子化合物的统称，它是塑料的基本组成物，它决定了塑料的基本性能，塑料中合成树酯含量一般为30%~100%。树酯在塑料中还起粘结剂的作用，许多塑料的名称是以树酯来命名的，如聚苯乙烯塑料的树酯就是聚苯乙烯；添加剂的作用主要是改善塑料的某些性能或降低成本，常用的添加剂有填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、固化剂、着色剂等。