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什么是复合材料

复合材料(也称为合成材料,或简称为复合材料)是通过组合两种或多种具有不同特性的材料以生产具有独特特性的最终材料而形成的材料石墨烯手机。这些材料不会混合或溶解在一起,但在最终的复合结构中仍保持不同石墨烯概念股由于复合材料通过结合不同成分而获得的性能,因此可以使复合材料比传统材料更坚固,更轻或更耐用石墨烯。

大多数复合材料由两种材料组成-基质(或粘合剂)围绕着一簇纤维或更坚固的材料(增强材料)的碎片。这种结构的一个常见例子是玻璃纤维,它是1940年代开发的,是第一种现代复合材料,至今仍在广泛使用。在玻璃纤维中,玻璃的细纤维编织成各种布,在塑料或树脂基体中起到增强作用。

尽管复合材料并不是一个新概念(例如,用嵌入秸秆的干泥制成的泥砖已经存在了数千年),但最近的技术却带来了许多新颖而令人兴奋的复合材料。通过仔细选择基体和增强材料(以及将它们组合在一起的最佳制造工艺),可以制造出明显优异的材料,并为特定需求量身定制性能。典型的复合材料包括复合建筑材料,例如水泥和混凝土,不同的金属复合材料,塑料复合材料和陶瓷复合材料。

复合材料如何制成?

帮助成型最终复合材料的三个主要因素是基体,增强材料和制造工艺。作为复合材料,许多复合材料都使用树脂,这些树脂是热固性或热软化塑料(因此常被称为“增强塑料”)。这些是将增强材料固定在一起并有助于确定最终复合材料物理性能的聚合物。

热固性塑料从液态开始,但随着加热而硬化。它们不会恢复液态,因此即使在极度暴露于化学药品和磨损的情况下也很耐用。热软化塑料在低温下坚硬,但会随着加热而软化。它们不太常用,但具有有趣的优点,例如原材料的保质期长和回收能力。还有其他用于特定目的的基质材料,例如陶瓷,碳和金属。

增强材料会随着时间和技术的变化而变化,但最常用的仍然是玻璃纤维。先进的复合材料倾向于使用碳纤维作为增强材料,它比玻璃纤维坚固得多,但价格也更高。碳纤维复合材料既坚固又轻巧,可用于飞机结构和运动装备(高尔夫球杆和各种球拍)。它们也越来越多地用于替代取代人类骨骼的金属。一些聚合物可以制成良好的增强材料,并有助于制造坚固轻巧的复合材料。

制造过程通常涉及一个模具,首先将增强材料放入其中,然后将半液体基质喷涂或倒入模具中以形成物体。传统上,模制过程是手工完成的,尽管机械加工变得越来越普遍。一种新的方法称为“拉挤成型”,是制造直的,横截面恒定的产品(如各种梁)的理想选择。薄或复杂形状的产品(如弯曲面板)是通过在模具上施加一层浸有基质材料的编织纤维增强材料制成的。先进的复合材料(如飞机上使用的复合材料)通常是由塑料蜂窝制成的,该塑料蜂窝夹在两片碳纤维增强的复合材料之间,从而具有较高的强度,较低的重量和弯曲刚度。

在哪里可以找到复合材料?

复合材料具有许多明显的优势,因为它们可以制成轻质,坚固,耐腐蚀和耐热,柔软,透明的材料,并且可以根据特定需要进行制造。复合材料已经在许多行业中使用,例如船,航空航天,运动器材(高尔夫球杆,网球拍,冲浪板,曲棍球杆等),汽车部件,风力涡轮机叶片,车身铠装,建筑材料,桥梁,医疗设施等。复合材料的优点和潜力可确保在该领域进行大量研究,希望能为其他市场带来未来的发展和应用。

现代航空业是一个具有复杂需求和要求的行业的特定示例,该行业从复合材料的优势中受益匪浅。这个行业提出了对轻质坚固材料的需求,这些材料也要耐高温和耐腐蚀。因此,许多飞机具有机翼和机尾部分以及由复合材料制成的螺旋桨和旋翼桨叶以及大部分内部结构也就不足为奇了。

什么是石墨烯?

石墨烯是碳原子的二维矩阵,排列在蜂窝晶格中。一张单平方米的石墨烯片仅重0.0077克,但最多可支撑4千克。这意味着它既轻薄又坚固。它还具有较大的表面积,良好的导热性和导电性以及各种其他令人难以置信的特性。这可能就是科学家和研究人员称其为“奇迹材料”并预测其将彻底改变人类已知的每个行业的原因。

石墨烯和复合材料

如前所述,石墨烯具有无数前所未有的属性,其中任何数量的属性都可能用于制造非凡的复合材料。石墨烯的存在可以增强散装材料的电导率和强度,并有助于创建具有卓越品质的复合材料。石墨烯也可以添加到金属,聚合物和陶瓷中,以形成导电,耐热和耐压的复合材料。

石墨烯复合材料具有许多潜在的应用,正在进行大量研究以创建独特和创新的材料。应用似乎是无止境的,因为一种石墨烯聚合物被证明是轻便,柔软且具有出色的导电性,而另一种二氧化碳-石墨烯复合物被发现具有令人感兴趣的光催化效率,并且有可能将材料耦合到某天,使各种复合材料。石墨烯复合材料的潜力包括医疗植入物,用于航空航天和可再生能源的工程材料等等。

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