有機無機混成材料概述
講者:楊偉達 博士
任職:
a、 工業技術研究院 材料與化工研究所
b、 電子材料及元件研究組
c、 高寬頻先進構裝材料研究室 主任
上課時間:100.9.22(9:20-12:10)
一.複合材料之特性包含了各項性質 體積 重量 成本
二.何謂複合材料(Composite)?
複合材料是由兩種或兩種以上物理和化學性質不同的材料組合成的一種新型(固體)材料
材料A + 材料B (+………)→ 材料C
二.何謂複合材料(Composite)?
複合材料是由兩種或兩種以上物理和化學性質不同的材料組合成的一種新型(固體)材料
材料A + 材料B (+………)→ 材料C
具有強度高、質量輕、耐高溫、耐腐蝕等優異性能,在綜合性能上超過了單一材料。
三.複合材料的組成
― 連續相 (基材)
― 不連續相 (補強材)
三.複合材料的組成
― 連續相 (基材)
― 不連續相 (補強材)
四.補强材料
玻璃纖維、硼纖維、碳纖維
氧化鋁和氧化鋁基纖維
碳化矽和碳化矽基纖維
晶鬚
碳化矽晶鬚
氮化矽晶鬚
氧化物晶鬚
高性能有機纖維
聚芳醯胺纖維(芳綸)
各類無機粉體
五.常用的補強纖維
玻璃纖維、硼纖維、碳纖維
氧化鋁和氧化鋁基纖維
碳化矽和碳化矽基纖維
晶鬚
碳化矽晶鬚
氮化矽晶鬚
氧化物晶鬚
高性能有機纖維
聚芳醯胺纖維(芳綸)
各類無機粉體
五.常用的補強纖維
玻璃纖维
Paragraph. 单击此处进行编辑.
六.碳纖維製備流程
含碳量95%左右的稱為碳纖維;含碳量99%左右的稱為石墨纖維。
碳化過程:
有機化合物在惰性氣氛中加熱到1000-1500°C時,非碳原子(氮、氫、氧等)將逐步被去除,碳含量逐步增加,固相間發生一系列脫氫、環化、交鏈和縮聚等化學反應,此階段稱為碳化過程,形成由小的亂層石墨晶體組成的碳纖維。
石墨化過程:
當溫度升到2000~3000°C時,非碳原子進一步排除,反應形成的芳香環平面逐步增加,排列也較規則,取向度顯著提高,由二維亂層石墨結構向三維有序結構轉化,此階段稱為石墨化過程。形成的石墨纖維彈性模量大大提高。
碳化過程:
有機化合物在惰性氣氛中加熱到1000-1500°C時,非碳原子(氮、氫、氧等)將逐步被去除,碳含量逐步增加,固相間發生一系列脫氫、環化、交鏈和縮聚等化學反應,此階段稱為碳化過程,形成由小的亂層石墨晶體組成的碳纖維。
石墨化過程:
當溫度升到2000~3000°C時,非碳原子進一步排除,反應形成的芳香環平面逐步增加,排列也較規則,取向度顯著提高,由二維亂層石墨結構向三維有序結構轉化,此階段稱為石墨化過程。形成的石墨纖維彈性模量大大提高。
碳纖維熱處理溫度與強度及彈性模量的關係
Paragraph. 单击此处进行编辑.
六.複合材料優點:
結構與功能的可設計性
複合體系具有兩種或兩種以上的優越性能,稱為組合複合效應
施工方便
各向異性材料
比重小、強度佳
其他如光學、電性等特性
七.基材主要功能
固定補強材的位置
在機械性質方面,承受應力並將其傳遞至補強材,由補強材承受負荷
決定材料熱、電及化學性質
調整材料加工性質
八.基材
熱固性樹脂基材
環氧樹脂、酚醛樹脂、環氧酚醛複合材料、不飽和聚酯、雙馬來醯亞胺基樹脂、脲醛基樹脂、聚氨酯基樹脂、熱固型聚醯亞胺基複合材料,三聚氰胺基樹脂
熱塑性樹脂基材
PP、PE、PC、PS、PMMA、ABS
金屬基材
鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、銅及銅合金、鎂及鎂合金、其他金屬及其合金
九.補強材的功能
限制微裂紋延伸
提高材料強度與剛性
改善材料抗疲勞、抗蠕變特性
提高材料使用壽命及可靠性
提供特殊性質
十.界面
界面對複合材料性能影響:界面傳遞應力;對複合材料強度和韌性影響巨大;界面對複合材料在潮濕和腐蝕環境中的反應往往具決定性作用。
改善界面的方式 :
改變補強材表面特性
在基材內添加特定元素
在補強材料表面施加特定塗層
十一.纖維布補強膠片之製作 :
結構與功能的可設計性
複合體系具有兩種或兩種以上的優越性能,稱為組合複合效應
施工方便
各向異性材料
比重小、強度佳
其他如光學、電性等特性
七.基材主要功能
固定補強材的位置
在機械性質方面,承受應力並將其傳遞至補強材,由補強材承受負荷
決定材料熱、電及化學性質
調整材料加工性質
八.基材
熱固性樹脂基材
環氧樹脂、酚醛樹脂、環氧酚醛複合材料、不飽和聚酯、雙馬來醯亞胺基樹脂、脲醛基樹脂、聚氨酯基樹脂、熱固型聚醯亞胺基複合材料,三聚氰胺基樹脂
熱塑性樹脂基材
PP、PE、PC、PS、PMMA、ABS
金屬基材
鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、銅及銅合金、鎂及鎂合金、其他金屬及其合金
九.補強材的功能
限制微裂紋延伸
提高材料強度與剛性
改善材料抗疲勞、抗蠕變特性
提高材料使用壽命及可靠性
提供特殊性質
十.界面
界面對複合材料性能影響:界面傳遞應力;對複合材料強度和韌性影響巨大;界面對複合材料在潮濕和腐蝕環境中的反應往往具決定性作用。
改善界面的方式 :
改變補強材表面特性
在基材內添加特定元素
在補強材料表面施加特定塗層
十一.纖維布補強膠片之製作 :
十二.連續式纖維
Paragraph. 单击此处进行编辑.
有機無機混材現在是一門在材料界非常熱烈的討論話題,因為可以透過有機的材料不足的部分或是材料的缺點,使用無機的材料混合之後可以達到更高的機械性質或是熱性質等等,而上了這門課之後可以了解從一開始的吳基有機材料概論,然後慢慢的進入主題如何的製備有機無機材料,再來如何讓有機無機材料能夠混合的好例如用藕合劑或膠水等等之類的,透過這些然後探討其中膠水或樹脂對材料的影響變化,進而用到半導體或是紡織或是有機無機超高分子聚合體,是門值得深思的課題。