
【化】 polymer based composite
high polymer; macromolecule
【化】 macromolecule; polymer
【化】 composite; composite material
高分子複合材料(Polymer Composite Materials)是由高分子聚合物基體與增強材料通過物理或化學方法結合形成的多相體系。該材料結合了高分子材料的可塑性、耐腐蝕性與增強材料(如玻璃纖維、碳纖維等)的高強度特性,形成協同效應。根據中國材料研究學會的定義,其核心特征包括界面相互作用調控、多尺度結構設計及功能可定制化(www.c-mrs.org/hjcl)。
從結構組成看,高分子複合材料通常包含三個要素:①連續相聚合物基體(如環氧樹脂、聚乙烯)②分散相增強體(如芳綸纖維、納米黏土)③界面相容劑(如矽烷偶聯劑)。美國材料試驗協會ASTM D3878标準指出,這類材料的拉伸強度可比基礎聚合物提升3-8倍(www.astm.org/standards)。
在工程應用中,該類材料已形成四大主流體系:①玻璃鋼(GFRP)用于風電葉片②碳纖維增強塑料(CFRP)應用于飛機結構件③芳綸複合材料制造防彈裝備④納米粘土/聚合物體系提升阻隔性能。國際期刊《Composites Science and Technology》研究顯示,航空領域使用碳纖維複合材料可減重20-40%(doi:10.1016/j.compscitech.2023.110205)。
性能優勢主要體現在比強度公式: $$ sigma_c = sigma_m V_m + sigma_f V_f $$ 其中σ表示強度,V為體積分數,下标m、f分别代表基體和纖維。該混合定律解釋了材料強韌化機理(《高分子複合材料基礎》第三版,科學出版社)。
高分子複合材料是由高分子材料與其他不同成分、形狀和性質的材料複合而成的多相固體材料,具有界面特性。以下是詳細解釋:
高分子複合材料以高分子(如樹脂、橡膠)為基體,與纖維、功能填料等增強材料複合而成。例如,基體材料常用環氧樹脂、聚酯樹脂,增強材料包括玻璃纖維、碳纖維等。
如需更完整的分類或技術細節,可參考相關行業文獻或專業數據庫(如搜狗百科)。
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