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1、1什么是晶须？晶须高强的原因？ P35（1）晶须是一种短纤维状的单晶无机材料。（2）晶须高强的原因，主要由于它的直径非常小，容纳不下能使晶体削弱的空隙、位错和不完整等缺陷。晶须材料的内部结构完整，使它的强度不受表面完整性的严格限制。2.碳纤维制造过程包括哪几个阶段？碳纤维的生产的三个阶段是预氧化处理、碳化处理和石墨化处理。P323影响玻璃纤维强度的因素？ P19 纤维直径和长度对拉伸强度的影响玻璃纤维的直径愈细，抗拉强度越高；随着纤维长度的增加，拉伸强度显著下降。 化学组成对强度的影响一般是含碱量越高、强度越低。存放时间对强度的影响原因：空气中的水分和氧气对纤维侵蚀 施加负荷时间对强度的影响玻
2、璃纤维强度随着施加负荷时间的增长而降低。环境湿度较高时，尤其明显原因：吸附在微裂纹中的水分，在外力作用下，使微裂纹扩展速度加速。4加捻的作用？通过加捻可提高纤维的抱合力，改善了单纤维的受力状况，有利于纺织工序的进行。5玻璃钢雷达天线罩的特点和应用实例FRP雷达天线罩重量轻，运输费用低，安装方便，透波能力强，耐腐蚀，电绝缘，可设计性强，设计制造方便，安装快，成本及维修费用低，在沿海、高山、沙漠以及湿冷地区等恶劣环境中应用日益剧增。应用实例：（1）直径最大的超远程精密跟踪雷达天线罩（2）高度精密跟踪雷达天线罩（3）引导雷达天线罩（4）警戒雷达天线罩（5）气象雷达天线罩6不饱和聚酯树脂的特点和缺点不
3、饱和聚酯的主要优点是：第一，工艺性能良好，如室温下粘度低，可以在室温下固化，在常压下成型，颜色浅，可以制作彩色制品，有多种措施来调节；第二，固化后树脂的综合性能良好，并有多种专用树脂适应不同用途的需要；第三，价格低廉，其价格远低于环氧树脂，略高于酚醛树脂。主要缺点是：固化时体积收缩率较大，成型时气味和毒性较大，耐热性、强度和模量都较低，易变形，因此很少用于受力较强的制品中。四、叙述题：1、聚合物基复合材料的主要性能有哪些？P49A、聚合物的力学性能a、 具有明显的力学松驰现象。b、 在外力作用下，形变较大，当应变速度不太大时，可具有相当大的断裂延伸率。c、 抗冲击性能较好。B、聚合物的耐热性能
4、聚合物的耐热性聚合物的热稳定性C、聚合物的耐腐蚀性能D、聚合物的介电性能2、影响玻璃纤维的拉伸强度比同成分的块状玻璃高的原因。P19微裂纹假说认为：玻璃纤维比玻璃的强度高得多，这是因为玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的不均一性，使微裂纹产生的机会减少，从而使纤维具有较高的强度。分子取向假说认为，在玻璃纤维成型过程中，由于拉丝机的牵引力作用，使玻璃纤维分子产生定向排列，从而提高了玻璃纤维的强度。3、阐述玻璃纤维中的化学成分及其作用。P16P17三、简述增强材料（增强体、功能体）在复合材料中所起的作用，并举例说明。填充：廉价、颗粒状填料，降低成本。例：PVC中添加碳酸钙粉末。增强：纤维状或片状增强
5、体，提高复合材料的力学性能和热性能。效果取决于增强体本身的力学性能、形态等。例：TiC颗粒增强Si3N4复合材料、碳化钨/钴复合材料，切割工具；碳/碳复合材料，导弹、宇航工业的防热材料（抗烧蚀），端头帽、鼻锥、喷管的喉衬。赋予功能：赋予复合材料特殊的物理、化学功能。作用取决于功能体的化学组成和结构。四、复合材料为何具有可设计性？简述复合材料设计的意义。如何设计防腐蚀（碱性）玻璃纤维增强塑料？组分的选择、各组分的含量及分布设计、复合方式和程度、工艺方法和工艺条件的控制等均影响复合材料的性能，赋予了复合材料性能的可设计性。意义：每种组分只贡献自己的优点，避开自己的缺点。由一组分的优点补偿另一组分的
6、缺点，做到性能互补。使复合材料获得一种新的、优于各组分的性能（叠加效应）。优胜劣汰、性能互补、推陈出新。耐碱玻璃纤维增强塑料的设计：使用无碱玻璃纤维和耐碱性树脂（胺固化环氧树脂）。在保证必要的力学性能的前提下，尽量减少玻璃纤维的体积比例，并使树脂基体尽量保护纤维不受介质的侵蚀。六、简述复合材料增强体与基体之间形成良好界面的条件。在复合过程中，基体对增强体润湿；增强体与基体之间不产生过量的化学反应；生成的界面相能承担传递载荷的功能。复合材料的界面效应，取决于纤维或颗粒表面的物理和化学状态、基体本身的结构和性能、复合方式、复合工艺条件和环境条件。三、不饱和聚酯树脂的基本配方是什么？各起什么作用？不
7、饱和聚酯树脂的基本配方：不饱和聚酯：主要成分稀释剂：稀释作用（降低聚酯粘度），参与树脂固化，如苯乙烯。引发剂：分解产生自由基，引发树脂聚合（交联、固化），如BPO。促进剂：诱导引发剂分解，加快树脂固化，如环烷酸钴。其它成分：颜料、增稠剂、热塑性低收缩剂等。七、如何改善聚合物的耐热性能？产生交联结构（对于热固性树脂、有机硅树脂等，工艺条件影响聚合物的交联密度）。增加高分子链的刚性（引进不饱和共价键或环状结构（脂环、芳环、杂环）、引入极性基团）。提高聚合物分子链的键能，避免弱键的存在（例：以C-F键完全取代C-H键，可大大提高聚合物的热稳定性）。形成结晶聚合物，结晶聚合物的熔融温度大大高于相应的非
8、结晶聚合物。八、简述不饱和聚酯树脂基体的组成、代表物质及作用。主要成分：不饱和聚酯树脂，按化学结构可分为顺酐型、丙烯酸型、丙烯酸环氧酯型聚酯树脂。辅助材料：交联剂、引发剂和促进剂交联剂：烯类单体，既是溶剂，又是交联剂。能溶解不饱和聚酯树脂，使其双键间发生共聚合反应，得到体型产物，以改善固化后树脂的性能。常用的交联剂：苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二丙烯酯、乙烯基甲苯等。引发剂：一般为有机过氧化物，在一定的温度下分解形成游离基，从而引发不饱和聚酯树脂的固化。常用的引发剂：过氧化二异丙苯C6H5C(CH3)22O2、过氧化二苯甲酰(C6H5CO)2O2。促进剂：把引发剂的分解温度降到室温以下。
9、对过氧化物有效的促进剂：二甲基苯胺、二乙基苯胺、二甲基甲苯胺等。对氢过氧化物有效的促进剂：具有变价的金属钴：环烷酸钴、萘酸钴等。九、简述不饱和聚酯树脂的固化特点。不饱和聚酯树脂的固化是放热反应，可分为三个阶段：胶凝阶段：从加入促进剂到不饱和聚酯树脂变成凝胶状态的时间，是固化过程最重要的阶段。影响胶凝时间的因素：阻聚剂、引发剂和促进剂的加入量，交联剂的蒸发损失，环境温度和湿度等。硬化阶段：从树脂开始胶凝到具有一定硬度，能把制品从模具上取下为止的时间。完全固化阶段：通常在室温下进行，可能需要几天至几星期。十、简述复合材料中金属基体的选择原则。1、根据金属基复合材料的使用要求。2、根据金属基复合材料
10、的组成特点：对于连续纤维增强金属基复合材料，不要求基体有很高的强度，对于非连续增强金属基复合材料（颗粒、晶须、短纤维），基体承担主要载荷，要求高强度。3、根据金属基体与增强材料的界面状态和相容性选择金属基体时，尽量避免基体与增强材料发生化学反应，同时应注意基体与增强材料的相容性，基体和增强材料应该有较好的浸润性。十二、如何改善陶瓷的强度？减少陶瓷内部和表面的裂纹：含有裂纹是材料微观结构的本征特性。微观夹杂、气孔、微裂纹等都能成为裂纹源，材料对表面裂纹（划伤、擦伤）也十分敏感。提高断裂韧性（KIC）：采用复合化的途径，添加陶瓷粒子、纤维或晶须，引入各种增韧机制（增加裂纹的扩散阻力及裂纹断裂过程消
11、耗的能量），可提高陶瓷的韧性。十四、玻璃纤维为何具有高强度？试讨论影响玻璃纤维强度的因素。玻璃的理论强度很高（2000-12000MPa），但是由于微裂纹的存在，产生应力集中，发生破坏，从而降低了玻璃的强度。玻璃纤维经高温成型时减少了玻璃溶液的不均一性，使得裂纹产生的机会减少；同时，玻璃纤维的横截面较小，微裂纹存在的几率也减少，导致玻璃纤维强度较高。影响玻璃纤维强度的因素：1、化学组成：不同的玻璃纤维（不同系统），强度有很大差别。一般来说，含碱量越高（K2O、PbO），玻璃纤维的强度越低。2、玻璃纤维的直径和长度：随着玻璃纤维的直径和长度的减小，微裂纹的数量和尺寸相应地减小，从而提高了玻璃纤维
12、的强度。3、存放时间：玻璃纤维存放一定时间后，由于空气中的水分对玻璃纤维的侵蚀，导致强度下降。4、施加负荷时间：玻璃纤维的拉伸强度随着施加负荷时间的增加而降低，当环境湿度较高时更加明显。原因：吸附在微裂纹中的水分，在外力作用下，加速微裂纹的扩展，从而导致强度降低。十七、举例说明碳纤维的应用。作为复合材料的增强体。航空、航天工业：主承力结构材料（机体、舱门、主翼、尾翼）；次承力构件（Cf/环氧树脂：起落架、发动机舱、整流罩）；防热材料（火箭喷嘴、鼻锥（Cf/C）。交通运输：汽车传动轴、构架，制造快艇、巡逻艇。运动器材：钓鱼竿、高尔夫球杆、网球拍、滑雪板、赛艇（Cf/环氧树脂）。九、试述影响复合材
13、料性能的因素。基体和增强材料（增强体或功能体）的性能；复合材料的结构和成型技术；复合材料中增强材料与基体的结合状态（物理的和化学的）及由此产生的复合效应。十、复合材料的界面具有怎样的特点？界面相的化学组成、结构和物理性能与增强材料和基体的均不相同，对复合材料的整体性能产生重大影响。界面具有一定的厚度（约几个纳米到几个微米），厚度不均匀。材料特性在界面是不连续的，这种不连续性可能是陡变的，也可能是渐变的。材料特性包括元素的浓度、原子的配位、晶体结构、密度、弹性模量、热膨胀系数等。十一、什么是浸润？如何描述浸润程度的大小？试讨论影响润湿角大小的因素。浸润：固-气界面被固-液界面置换的过程，用于描述
14、液体在固体表面上自动铺展的程度。固体表面的润湿程度可以用液体分子对其表面的作用力大小来表征，具体来说就是接触角。Young公式讨论了液体对固体的润湿条件：降低液-固表面能和液-气表面能或者增大固-气表面能有助于润湿。q=0（glv=gsv-gsl），完全浸润；0qgsv-gsl0），部分浸润；q90（gsvgsl），完全不浸润。影响接触角（润湿角）大小的因素：固体表面的原始状态，例：吸附气体、氧化膜等均使接触角增大。固体表面粗糙度增加将使接触角减小。固相或液相的夹杂、相与相之间化学反应的产物都将影响润湿性。原因：夹杂或反应产物改变了固相的性质和固相的表面粗糙度。十四、简述复合材料的界面结合类型
15、及其特点。1、机械结合：增强材料与基体之间仅依靠纯粹的粗糙表面相互嵌入（互锁）作用进行连接（摩擦力），没有化学作用。影响机械结合的因素：增强材料与基体的性质、纤维表面的粗糙度、基体的收缩（正压力）有利于纤维箍紧。2、溶解与浸润结合：在复合材料的制造过程中，由单纯的浸润和溶解作用，使增强材料和基体形成交错的溶解扩散界面，是一种次价键力的结合。（当基体的基团或分子与增强材料表面间距小于0.5nm时，次价键力就发生作用。次价键力包括诱导力、色散力、氢键等。）形成溶解与浸润结合的基本条件：增强材料与基体间的接触角小于90，增强材料与基体间有一定的溶解能力。3、反应界面结合：基体与增强材料间发生化学反应，在界面上形成新的化合物、以主价键力相互结合。这是一种最复杂、最重要的结合方式。反应结合受扩散控制，扩散包括反应物质在组分物质中的扩散（反应初期）和在反应产物中的扩散（反应后期）。要实现良好的反应结合，必须选择最佳的制造工艺参数（温度、压力、时间、气氛等）来控制界面反应的程度。界面反应层是非常复杂的组成，有时发生多个反应，产生交换反应结合。界面的反应产物大多是脆性物质，达到一定厚度时，界面上的残余应
