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1、,第五节 晶须（Whisker）,晶须(whisker)是指由高纯度单晶生长而成的直径几微米、长度几十微米的单晶纤维材料。 由于其原子结构排列高度有序，结构完整难以容纳大晶体中常存的缺陷，故机械强度近似等于原子间价键力的理论强度 晶须是含缺陷很少的单晶纤维，其拉伸强度接近其纯晶体的理论强度。 十分优异的新型复合材料补强增韧材料。,ZnO晶须微观形貌,晶须中唯一具有规整三维结构的四脚晶须 独特的功能：,高度形态规整性及尺寸均一性。T-ZnO晶须具有较高的形态规整性及尺寸均一性，晶体生长完整； 各向同性。TZnO晶须具有三维空间的规整性，作为增强体能赋予其补强增韧的复合材料的机械等性能各向同性；
2、半导体性质。TZnO是n型半导体 吸收紫外线。TZno晶须在紫外光区具有显著吸收特性，可改善高分子基体材料的抗老化性； 高密度性。通常添加剂的相对密度在2一3之间而TZnO晶须的相对密度为578，这种性能使其用作减振材料。,SiC晶须微观形貌,六钛酸钾晶须以其优良的隔热性能、良好的红外线反射特点和高温吸音特性而备受青睐。,偏磷酸钙晶须：良好的生物活性和生物相容性,晶须的制备方法有：化学气相沉积（CVD）法、 溶胶-凝胶法、气液固法、液相生长法、固相生 长法和原位生长法等。 制备陶瓷晶须经常采用CVD法。 即通过气体原料在高温下反应，并沉积在衬底上 而长成晶须。,e.g. CVD 法制备 SiC
3、 晶须的基本反应式为： CH3 SiCl3（g） + H2 SiC + HCl（g） CVD 法制备难溶金属氮化物和碳化物的基本 反应式为： 2MCl4（g）+ 4H2 +N2 = 2MN（s）+ 8HCl（g） MCl4（g）+ CH2 = MC（s） + 4HCl（g）,VLS（气液固）法制备 SiC 晶须的过程是： 在预选高温将触媒固体颗粒（30m）熔化成液态触媒球，通入气相源(H2、CH4、SiO)，气相中的碳、硅原子被液球吸收溶解形成过饱和的碳硅溶液，以SiC的形式沉积在支撑衬底上。沉积不断进行，晶须不断生长，触媒球被生长着的晶须抬起，继续吸收、溶解和沉积。,固相生长法的典型实例 利
4、用稻壳法制备SiC晶须 反应： 稻壳(700-900C 、无氧气氛)SiO2(s) + C(s) SiO2（s） + 3C（s） SiC + 2 CO (g),晶须不仅具有优异的力学性能，而且许多 晶须具有各种特殊性能，可用来制备各种性能 优异的功能复合材料。 晶须的成本较高，影响其应用。目前已开 发出许多低成本晶须，如K2Ti 6O13等。另外晶 须在基体材料中的分散工艺也是目前需要解决 的问题之一。,颗粒（Particle） 具有高强度、高模量、耐热、耐磨、耐高温 的陶瓷和石墨等非金属颗粒，加入到基体材料中 起提高耐磨、耐热、强度、模量和韧性的作用。 其成本低，易于批量生产。,另外，还有一
5、种颗粒增强体称为延性颗粒增 强体（Ductile Particle Reinforcement），主要为 金属颗粒，一般是加入到陶瓷基体和玻璃陶瓷基 体中起到增韧作用。如Al2O3中加入Al、Ni，WC中 加入Co等。金属颗粒的加入使材料的韧性显著提 高，但高温力学性能有所下降。,第五节 填料,10.1 填料的种类和作用 10.1.1 种类 10.1.2 作用 10.2 填料/聚合物复合材料的制备方法,填料的分类,化学组成,来 源,外观形态,填料功能,无机填料,合成填料,天然填料,增强剂,有机填料,填充剂,粒状,片状,纤维状,中空微珠,返回,填料的作用,增量作用： 降低制品价格； 改性作用： 显著改善制品机械性能，耐摩擦性，耐老化等性能。,活性填料：起补强作用，可提高制品性能,惰性填料：起稀释作用，降低了制品强度,返回,可相互转化,聚合物/填料复合材料的制备方法,传统的制备方法 原位聚合制备方法,返回,粉体材料的特性要求,a 高纯 b 形状 c 无严重团聚 d 结晶形态 e 超细,
