材料 实例 优点 缺点 金属材料 钢铁 硬度大、机械性能好 易被腐蚀 无机非金属材料 普通玻璃 性质稳定、熔点高 易破碎 有机合成材料 塑料 强度大、电绝缘,良好的热塑性、热固性 易燃烧、易老化,废弃后不易分解 复合材料既保持了原有材料的特点,又使各组分之间协同作用,形成了优于原材料的特性。单一材料的缺点都可以通过复合的方法予以改善和克服。
(二)形形色色的复合材料
1、生产、生活中的复合材料
(1)玻璃钢
玻璃钢是一种以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料。
在制造玻璃钢时,可以将玻璃纤维制成纱或织物加到合成树脂中,也可以把玻璃纤维切成短纤维加到合成树脂中。除了普通玻璃纤维外,还可以根据需要选用耐化学腐蚀、耐高温或强度高的特种玻璃纤维做玻璃钢的增强体。
玻璃钢的强度可以达到甚至超过合金钢的强度,而密度只有钢铁的1/5左右,同时,这种材料保持着较好的耐化学腐蚀、电绝缘性和机械加工性能,而且又不像普通玻璃那样硬、脆。玻璃钢目前以大量用于游乐车、水上滑梯、运输罐、电话亭、餐桌椅等产品的生产。这些产品充分发挥了玻璃钢重量轻、强度高、耐水、耐磨、耐撞、产品美观及制造方便等特点。此外,玻璃钢在排水管道工程中也得到了广泛的应用。
(2)碳纤维增强复合材料
在合成树脂中加入碳纤维做增强体的复合材料叫做碳纤维增强复合材料。其特点是韧性好,强度高,质轻。碳纤维增强复合材料被广泛用于制造高尔夫球杆、网球拍、钓鱼竿、赛车、赛艇、滑雪板和冲浪板等体育用品,也广泛用在纺织机械和化工机械的制造,以及医学上人体组织中韧带的制作等。
2、航空、航天领域中的复合材料
飞机、火箭的机翼和机身以及导弹的壳体、尾翼中的复合材料大多以纤维为增强体、金属为基体的复合材料作为增强体的纤维是碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维等耐热性好的纤维,作为基体的金属用得较多的是铝、镁、钛等密度小的轻金属。这类材料的特点是耐高温、强度高、导电性和导热性好,不吸湿,不易老化。
航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成,其增强体多为碳纤维、碳化硅纤维和氧化硅纤维;基体的主要成分是各种陶瓷。这种纤维增强陶瓷保持了陶瓷耐高温的特性,又增强了陶瓷的韧性,使航天飞机能安全地穿越大气层返回地球。