1.纤维（增强） 复合材料

纤维（增强） 复合材料是以树脂、塑料、橡胶、陶瓷、金属等为基体相，以有机纤维、无机纤维以及金属纤维为增强相的复合材料。下面介绍两种常用的具有代表性的纤维（增强） 复合材料。

1） 玻璃纤维增强复合材料

这种纤维复合材料是以玻璃纤维及制品为增强相，以树脂为基体相而合成的，俗称玻璃钢。它的玻璃纤维直径小于1 μm，单丝抗拉强度达1 000 ～3 000 MPa，比高强度钢还高出2 倍。

以热固性树脂如酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、有机硅树脂等为基体相制成的热固性玻璃钢具有强度高、密度小、介电性能和耐腐蚀性以及成型工艺好的优点，可用于制造自重轻的车身、船体、直升机旋翼等。但这种玻璃钢的弹性模量小（仅为结构钢的1/12 ～1/5），故制成品的刚性较差，工作温度一般不超过250 ℃，长期受力易发生蠕变现象、容易老化等。

以热塑性树脂（如尼龙、聚烯烃类、聚苯乙烯等） 为基体相制成的热塑性玻璃钢具有较高的力学性能、介电性能、耐热性能和抗老化性能，以及良好的工艺性能。与其基体材料相比，其强度、抗疲劳性能、刚度、抗蠕变性成倍提高，甚至超过某些金属的强度，并且有良好的减摩性，因此可用来制造轴承、齿轮、仪表盘、空气调节器叶片等零件。

2） 碳纤维增强复合材料

这种复合材料是以碳纤维或其织物为增强相，以树脂、金属、陶瓷等为基体相而制成的，它属于纤维增强复合材料，其中以树脂为基体相的碳纤维树脂复合材料应用最广。

碳纤维比玻璃纤维具有更高的性能，其抗拉强度高于玻璃纤维，弹性模量是玻璃纤维的4 ～6 倍，并且在2 000 ℃的高温下其强度和弹性模量基本保持不变，在-180 ℃的低温也不变脆。此外其比强度和比模量是所有耐热纤维中最高的，因此碳纤维是比较理想的增强相。在碳纤维树脂复合材料中常采用环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯树脂等为基体相。这类复合材料性能的最大特点是比强度、比模量是现有复合材料中的“佼佼者”。此外，它还具有较高的冲击韧性和疲劳强度，优良的减摩性和耐磨性，高的化学稳定性和好的导热性等。其缺点是碳纤维与树脂的黏结力不够大，各向异性程度较高，耐高温性能不高等。但碳纤维增强复合材料的性能普遍比玻璃钢的性能高，因此可被广泛用于制造要求比强度、比模量高的航空和航天飞行器的结构件、涡轮机和推进器的零件等，此外，还可用于制造各种机器的轴承、齿轮、活塞、密封圈，以及化工设备的零件和容器等。

2.层状复合材料

层状复合材料是由两层或两层以上不同性质的材料结合而成的，以达到增强的目的。例如，三层复合材料是以钢板为基体层、烧结铜网为中间层、塑料为表面层制成的。这种复合材料具有金属的力学性能与物理性能和塑料的表面耐磨与减摩性能。金属和塑料之间以青铜网为媒介，使三层之间获得可靠的结合力。表面塑料层常用聚四氟乙烯和聚甲醛两种塑料。这种复合材料比单一的塑料承载能力提高20 倍，热导率提高50 倍，热膨胀系数降低75%，因此，这种材料已被广泛应用于制造无润滑或少润滑的轴承，此外还可以用于制造机床的导轨、衬套、垫片。

3.细粒复合材料

常见的细粒复合材料有两类： 一类是颗粒与树脂的复合，例如向橡胶中加入碳粉以增加强度、耐磨性和抗老化性。向塑料中加入颗粒状的各种不同填料以获得不同性能的塑料，如加入银、铜等金属粉末，可制成导电塑料，加入磁粉可制成磁性塑料等； 另一类是陶瓷颗粒与金属基体的复合，典型的有前面已讲述的硬质合金。

任务回顾

钓鱼是一种身体运动与智慧活动，在现在这个社会，无论是锻炼身体还是修养身心，钓鱼都是不错的选择。鱼竿是渔具中最主要的配件，通常好的鱼竿要轻、直、有足够的韧性并富有弹性，什么样的材料能满足这些性能要求呢？

任务实施

目前常用的鱼竿主要有竹木竿、玻璃钢竿和碳素竿，其中玻璃钢竿就是由复合材料制成的。它是采用玻璃纤维缎纹布，经浴浸环氧树脂、醛树脂、高温固化成型（空心管或实心竿体），具有较好的坚韧性和弹性，完全能满足鱼竿的性能要求。

任务回顾

钓鱼是一种身体运动与智慧活动，在现在这个社会，无论是锻炼身体还是修养身心，钓鱼都是不错的选择。鱼竿是渔具中最主要的配件，通常好的鱼竿要轻、直、有足够的韧性并富有弹性，什么样的材料能满足这些性能要求呢？

任务实施

目前常用的鱼竿主要有竹木竿、玻璃钢竿和碳素竿，其中玻璃钢竿就是由复合材料制成的。它是采用玻璃纤维缎纹布，经浴浸环氧树脂、醛树脂、高温固化成型（空心管或实心竿体），具有较好的坚韧性和弹性，完全能满足鱼竿的性能要求。

新型材料

随着科学技术的迅猛发展，新材料的研究与发展也日益深入，新材料已成为当今信息技术、生物技术、能源技术等高新技术领域和国防建设的重要基础材料。下面仅介绍几种新材料。(www.daowen.com)

一、超导材料

有些材料当温度下降至某一临界温度时，其电阻会突然降到零，这种现象称为超导电性。具有超导现象的材料称为超导材料。发生超导现象的温度称为临界温度。超导材料在临界温度以下时，不仅电阻为零，而且还具有完全的抗磁性。目前，超导材料研究的难题是寻找高温超导材料。

超导材料按照化学成分不同分为元素超导材料、合金超导材料和化合物氧化物超导材料等。

超导材料主要被应用在发电、输电和储能方面。超导材料的零电阻使用超导材料制作的超导发电机与常规发电机相比，其单机容量提高5 ～10 倍，发电效率提高50%； 超导输电线和超导变压器可以把电力几乎无损耗地输送给用户，大大减低了能耗。超导磁悬浮列车则是利用其轨道上的超导线圈和列车上的超导线圈间的排斥力，使列车悬浮起来，消除了普通列车车轮与轨道之间的摩擦力，从而大大提高了列车的运行速度。若利用电阻接近于零的超导材料制作计算机上的连接线或超微发热的超导器件，则不存在散热问题，可使计算机的运行速度大大提高。

二、智能材料

智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一。记忆材料就属于智能材料的一种。人们在研究新型舰船材料时，在Ti-Ni 合金中发现： 把直条形的线材加工成弯曲形状，经加热后，它的形状又恢复原来的直条形，说明该合金具有“记忆” 原来形状的能力，人们把这种现象称为形状记忆效应。具有形状记忆效应的材料在金属、陶瓷和聚合物中都有被发现。目前，实用化的形状记忆合金有Ti-Ni 系合金、Cu 系合金和Fe 系合金。高聚物形状记忆材料主要有聚乙烯和聚氯乙烯。形状记忆合金已被成功应用在卫星天线、记忆铆钉、医学上整形外科用材料，如脊椎矫正棒、人工股关节等。

另外，智能材料还有压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液智能材料、驱动组件材料等。

三、纳米材料

纳米是一个长度单位，1 纳米（nm） 等于10 -9米（m）。纳米材料是指由纳米颗粒构成的固体材料，其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100 nm。

纳米材料与普通材料相比，力学性能有显著的变化，一些纳米材料的强度和硬度成倍地提高； 纳米材料还表现出超塑性状态，即断裂前产生很大的伸长量； 纳米颗粒的熔点比常规粉末低得多； 纳米金属微粒在低温下呈现电绝缘性； 纳米微粒具有极强的吸光性，因此各种纳米微粒粉末几乎都呈黑色； 纳米材料具有奇异的磁性，主要表现在不同粒径的纳米微粒具有不同的磁性，当微粒的尺寸高于某一临界尺寸时，微粒呈现出高的矫顽力，而低于某一尺寸时，矫顽力很小，例如粒径为85 nm 的镍粒矫顽力很高，而粒径小于15 mm 的镍微粒矫顽力接近于零。

新型材料

随着科学技术的迅猛发展，新材料的研究与发展也日益深入，新材料已成为当今信息技术、生物技术、能源技术等高新技术领域和国防建设的重要基础材料。下面仅介绍几种新材料。

一、超导材料

有些材料当温度下降至某一临界温度时，其电阻会突然降到零，这种现象称为超导电性。具有超导现象的材料称为超导材料。发生超导现象的温度称为临界温度。超导材料在临界温度以下时，不仅电阻为零，而且还具有完全的抗磁性。目前，超导材料研究的难题是寻找高温超导材料。

超导材料按照化学成分不同分为元素超导材料、合金超导材料和化合物氧化物超导材料等。

超导材料主要被应用在发电、输电和储能方面。超导材料的零电阻使用超导材料制作的超导发电机与常规发电机相比，其单机容量提高5 ～10 倍，发电效率提高50%； 超导输电线和超导变压器可以把电力几乎无损耗地输送给用户，大大减低了能耗。超导磁悬浮列车则是利用其轨道上的超导线圈和列车上的超导线圈间的排斥力，使列车悬浮起来，消除了普通列车车轮与轨道之间的摩擦力，从而大大提高了列车的运行速度。若利用电阻接近于零的超导材料制作计算机上的连接线或超微发热的超导器件，则不存在散热问题，可使计算机的运行速度大大提高。

二、智能材料

智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一。记忆材料就属于智能材料的一种。人们在研究新型舰船材料时，在Ti-Ni 合金中发现： 把直条形的线材加工成弯曲形状，经加热后，它的形状又恢复原来的直条形，说明该合金具有“记忆” 原来形状的能力，人们把这种现象称为形状记忆效应。具有形状记忆效应的材料在金属、陶瓷和聚合物中都有被发现。目前，实用化的形状记忆合金有Ti-Ni 系合金、Cu 系合金和Fe 系合金。高聚物形状记忆材料主要有聚乙烯和聚氯乙烯。形状记忆合金已被成功应用在卫星天线、记忆铆钉、医学上整形外科用材料，如脊椎矫正棒、人工股关节等。

另外，智能材料还有压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液智能材料、驱动组件材料等。

三、纳米材料

纳米是一个长度单位，1 纳米（nm） 等于10 -9米（m）。纳米材料是指由纳米颗粒构成的固体材料，其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100 nm。

纳米材料与普通材料相比，力学性能有显著的变化，一些纳米材料的强度和硬度成倍地提高； 纳米材料还表现出超塑性状态，即断裂前产生很大的伸长量； 纳米颗粒的熔点比常规粉末低得多； 纳米金属微粒在低温下呈现电绝缘性； 纳米微粒具有极强的吸光性，因此各种纳米微粒粉末几乎都呈黑色； 纳米材料具有奇异的磁性，主要表现在不同粒径的纳米微粒具有不同的磁性，当微粒的尺寸高于某一临界尺寸时，微粒呈现出高的矫顽力，而低于某一尺寸时，矫顽力很小，例如粒径为85 nm 的镍粒矫顽力很高，而粒径小于15 mm 的镍微粒矫顽力接近于零。