复合材料的定义是什么?
虽然最初的复合材料是由泥土和稻草等天然材料制成的,但今天的复合材料是在实验室中用合成物质制成的。不管它们的起源如何,复合材料使我们更加便利、更加美好的生活成为可能。
复合材料历史追溯
考古学家说,人类使用复合材料的历史至少有 5000 到 6000 年。在古埃及,用泥土和稻草制成的砖块用来包裹和加固堡垒和纪念碑等木结构。在亚洲、欧洲、非洲和美洲的部分地区,土著文化用荆条(木板或木条)和涂抹物(泥或粘土、稻草、砾石、石灰、干草和其他物质的复合物)建造结构。另一个先进文明蒙古人也是使用复合材料的先驱。从公元 1200 年左右开始,他们开始用木头、骨头和天然粘合剂制造加固弓,并用桦树皮包裹。这些远比简单的木弓更强大、更准确,帮助成吉思汗的蒙古帝国在亚洲蔓延。
复合材料的现代时代始于 20 世纪,随着早期塑料(如电木和乙烯基)的发明以及工程木制品(如胶合板)的发明。另一种重要的复合材料玻璃纤维是 1935 年发明的。它比早期的复合材料坚固得多,可以模压成型,而且非常轻巧耐用。第二次世界大战加速了更多石油衍生复合材料的发明,其中许多至今仍在使用,包括聚酯。1960 年代引入了更复杂的复合材料,例如 Kevlar 和碳纤维。
现代复合材料
今天,复合材料的使用已经发展到通常包含结构纤维和塑料,这被称为纤维增强塑料或简称 FRP。像稻草一样,纤维提供了复合材料的结构和强度,而塑料聚合物将纤维固定在一起。FRP 复合材料中使用的常见纤维类型包括:1、玻璃纤维;2、碳纤维;3、芳纶纤维;4、硼纤维;5、玄武岩纤维;6、天然纤维(木材、亚麻、大麻等)。
就玻璃纤维复合材料而言,数十万条微小的玻璃纤维聚集在一起,并由塑料聚合物树脂固化在适当的位置。
复合材料中使用的常见塑料树脂包括:1、环氧树脂;2、乙烯基酯树脂;3、聚酯树脂;4、聚氨酯树脂;5、聚丙烯树脂
复合材料常见的用途和优点
复合材料最常见的例子是钢筋混凝土。在这种用途中,结构钢筋为混凝土提供强度和刚度,而固化的水泥使钢筋保持静止。单独的钢筋会弯曲太多,单独的水泥很容易开裂。然而,当组合成复合材料时,会产生一种极其坚硬的材料。
最常与术语“复合材料”相关的是纤维增强塑料。这种类型的复合材料在我们的日常生活中广泛使用。纤维增强塑料复合材料的常见日常用途包括:飞机;小型船只和大型轮船;运动器材;汽车零部件;风力涡轮机叶片;身体护具;建筑材料;桥梁;工具手柄;梯轨等方方面面。
与钢等其他材料相比,现代复合材料具有许多优势。也许最重要的是,复合材料的重量要轻得多。它们还耐腐蚀、柔韧且耐凹痕。
反过来,这意味着它们需要更少的维护,并且比传统材料具有更长的使用寿命。复合材料使汽车更轻,因此更省油,使防弹衣更能抵抗子弹,并使风电叶片更轻更强韧,能够承受高风速的压力。(来源:互联网)
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