《材料表面与界面》课程教学课件（PPT讲稿）第十章 复合材料的表界面

冬复合材料的表界面 1.概述 LOGO 1.1复合材料的定义 复合材料是以两种或两种以上不同 材料通过一定的工艺复合而成的多 相材料 不同材料互相取长补短，不仅可以 克服单一材料的缺点，而且通过协 同作用可产生原来单一材料所没有 的新性能 YOUR SITE HERE

LOGO YOUR SITE HERE ❖ 复合材料的表界面 复合材料是以两种或两种以上不同 材料通过一定的工艺复合而成的多 相材料 不同材料互相取长补短，不仅可以 克服单一材料的缺点，而且通过协 同作用可产生原来单一材料所没有 的新性能 1.概述 1.1 复合材料的定义

1.2复合材料的结构 LOGO 冬基体相 冬增强剂相 公相与相之间存在界面。 YOUR SITL

LOGO YOUR SITE HERE 1.2 复合材料的结构： ❖基体相 ❖增强剂相 ❖相与相之间存在界面

冬1.3复合材料的分类 LOGO 热固相树脂基 聚合物基 热塑性树脂基 复合材料 金属基 陶瓷基 无机非金属基 水泥基 其它 YOUR SITE HERE

LOGO YOUR SITE HERE 聚合物基 金属基 无机非金属基 ❖ 1.3 复合材料的分类 复合材料 热固相树脂基 热塑性树脂基 陶瓷基 水泥基 其它

冬1.4聚合物基复合材料基体 LOGO 聚合物基复合材料也可分为 热固性树脂基复合材料和热 塑性树脂基复合材料 热固性树脂是复合材料传统 使用的基体树脂，其中最主 要，应用最广泛的是不饱和 聚酯、环氧和酚醛三大热固 性树脂 YOUR SITE HERE

LOGO YOUR SITE HERE ❖ 1.4 聚合物基复合材料基体 聚合物基复合材料也可分为 热固性树脂基复合材料和热 塑性树脂基复合材料 热固性树脂是复合材料传统 使用的基体树脂，其中最主 要，应用最广泛的是不饱和 聚酯、环氧和酚醛三大热固 性树脂

多1.5增强材料 LOGO 在复合材料中，凡能提高基体机械强度、弹性 模量等力学性能的材料称为增强材料 增强材料不仅能提高复合材料的强度和弹性模 量，而且能降低收缩率，提高热变形温度，并 在热、电、磁等方面赋予复合材料新的性能 增强材料从物理形态上可分为纤维增强材料， 片状增强材料，颗粒状增强材料等 YOUR SITE HERE

LOGO YOUR SITE HERE ❖ 1.5 增强材料 在复合材料中，凡能提高基体机械强度、弹性 模量等力学性能的材料称为增强材料 增强材料不仅能提高复合材料的强度和弹性模 量，而且能降低收缩率，提高热变形温度，并 在热、电、磁等方面赋予复合材料新的性能 增强材料从物理形态上可分为纤维增强材料， 片状增强材料，颗粒状增强材料等

冬纤维增强材料 LOGO 纤维增强材料： 玻璃纤维，碳纤维，有机纤维等 纤维形态： 连续纤维短切纤维纤维毡等 编织纤维： 方格布斜纹布三维编织等 YOUR SITE HERE

LOGO YOUR SITE HERE ❖ 纤维增强材料 纤维增强材料: 玻璃纤维，碳纤维，有机纤维等 纤维形态： 连续纤维 短切纤维 纤维毡等 编织纤维： 方格布 斜纹布 三维编织等

1.6复合材料的界面 LOGO 必复合材料的性能并不是其组分材料的 简单加和，而产生了1+1>2的协同效 应。 公玻璃纤维的断裂能约为10J/m2, 聚酯的断裂能约为100J/m2, ?复合后的玻璃纤维增强塑料的断裂能 达105J/m2。 YOUR SITE HERE

LOGO YOUR SITE HERE 1.6 复合材料的界面 ❖ 复合材料的性能并不是其组分材料的 简单加和，而产生了1+1>2的协同效 应。 ❖ 玻璃纤维的断裂能约为10 J/m2 ， ❖ 聚酯的断裂能约为100 J/m2 ， ❖ 复合后的玻璃纤维增强塑料的断裂能 达105 J/m2

LOGO 复合材料为什么会产生协同效应呢？性能上的 特点应从结构上寻找原因 基体 基体 界面 纤维 纤维 YOUR SITE HERE

LOGO YOUR SITE HERE 复合材料为什么会产生协同效应呢？性能上的 特点应从结构上寻找原因

LOGO 为什么复合材料的断裂能比其组成材料树脂和 纤维要大很多倍呢？ 且看下面图的复合材料破坏过程 YOUR SITE HERE

LOGO YOUR SITE HERE 为什么复合材料的断裂能比其组成材料树脂和 纤维要大很多倍呢 ? 且看下面图的复合材料破坏过程

冬1.7复合材料界面理论 1)浸润性理论 LOGO 浸润性理论是1963年由Zisman提出的。该理 论认为，浸润是形成界面的基本条件之一，两 组分如能实现完全浸润，则树脂在高能表面物 理吸附所提供的粘接强度可超过基体的内聚能 浸润理论认为，两相间的结合模式属于机械粘 结与润湿吸附。表面不论多么光滑平整，从微 观上看都是凹凸不平的。在形成复合材料的两 相相互接触过程中，若树脂液对增强材料的浸 润性差，两相接触的只是一些点，接触面有限 若浸润性好，液相可扩展到另一相表面的坑凹 之中，因而两相接触面积大，结合紧密，产生 了机械锚合作用 YOUR SITE HERE

LOGO YOUR SITE HERE ❖ 1.7 复合材料界面理论 1）浸润性理论 浸润性理论是1963年由Zisman提出的。该理 论认为，浸润是形成界面的基本条件之一，两 组分如能实现完全浸润，则树脂在高能表面物 理吸附所提供的粘接强度可超过基体的内聚能 浸润理论认为，两相间的结合模式属于机械粘 结与润湿吸附。表面不论多么光滑平整，从微 观上看都是凹凸不平的。在形成复合材料的两 相相互接触过程中，若树脂液对增强材料的浸 润性差，两相接触的只是一些点，接触面有限 若浸润性好，液相可扩展到另一相表面的坑凹 之中，因而两相接触面积大，结合紧密，产生 了机械锚合作用