考試複習資料

複合材料

I．課標要求：

1．瞭解複合材料的形成和組成部分；

2．瞭解幾種常見的複合材料及其在生產、生活中的重要應用。

II．考綱要求：

1．瞭解金屬材料、無機非金屬材料、高分子合成材料、複合材料和其它新材料的特點，

2．瞭解有關的生產原理

Ⅲ.教材精講：

1．常見材料的分類：

單 傳統無機非金屬材料：玻璃、水泥

材 一 無機非金 陶瓷、磚瓦等。

組 屬材料 新型無機非金屬材料：高溫結構陶瓷、

成 生物陶瓷、壓電陶瓷。

材 有機合成材料：塑料、橡膠、纖維等

料 料 金屬材料：鋁合金、鋼鐵、金、銀、銅、鈦等

複合材料：玻璃鋼、碳纖維增強複合材料、隔熱陶瓷瓦等。

能源、信息和材料並列爲新科技革命的三大支柱。

2．認識複合材料

a) 常見單一材料的優缺點

材料 實例 優點 缺點

金屬材料 鋼鐵 強度高，導電，導熱 易被腐蝕

無機非金屬材料 普通玻璃 耐高溫、透明、易加工 易破碎

有機合成材料 塑料 密度小，不導電 易老化、不耐高溫

(2) 認識複合材料

概念：將兩種或兩種以上性質不同的材料經特殊加工而製成的材料稱爲複合材料。

組成：複合材料由兩部分組成，一部分稱爲基體，在複合材料中起黏結作用；另一部分稱爲增強體，在複合材料中起骨架作用。

特點： 既保持原材料的特點，使各組分之間協調作用，形成了優於原材料的特性。

分類：

按基體分爲：樹脂基複合材料、金屬基複合材料和陶瓷基複合材料。

按增強體形狀分：顆粒增強複合材料、夾層增強複合材料和纖維增強複合材料。

按性能要求分：①用以代替金屬的複合材料，如由合成樹脂與玻璃纖維製成的玻璃鋼。

②高性能複合材料，如碳纖維增強複合材料。

③對強度要求不高的非結構複合材料，如鈣塑塑料，用於製造包裝箱、塑料桶、儀器外殼、門窗、天花板等，有“合成木材”、“合成紙”之稱。

3．形形色色的複合材料

b) 玻璃鋼

① 玻璃鋼中的基體：合成樹脂 增強體：玻璃纖維

② 玻璃鋼的性能：強度高、密度小、耐化學腐蝕，電絕緣性好，機械加工性能好。

③ 玻璃鋼的用途：用於車船製造、儀器儀表、電子電氣、排水管道等

c) 碳纖維增強複合材料

①碳纖維增強複合材料的增強體：碳纖維 基體：合成樹脂

②碳纖維增強複合材料性能：韌性好、強度高而質輕

③碳纖維增強複合材料用途：用於紡織機械和化工機械的製造，以及醫學上人體組織中韌帶的製作等。

d) 航空、航天領域中的複合材料

飛機、火箭的機翼和機身、導彈的殼體，大多數是以纖維爲增強體，金屬爲基體的複合材料，航天飛機機身上的隔熱陶瓷片是由纖維和陶瓷製成的.複合材料。

IV．典型例題

例1、 材料按其化學組成通常可分爲三類，如陶瓷屬於________________；合金屬於________________；塑料屬於________________；光導纖維屬於____________；

隔熱陶瓷瓦屬於____________；生物陶瓷屬於_______________。

【解析】理清概念是解答此題的關鍵。材料分成無機非金屬材料、金屬材料和有機高分子材料。該題要求從化學組成的角度去分析歸納。其中塑料是有機物，其餘爲無機物。

【答案】傳統無機非金屬材料 金屬材料 有機高分子材料 新型無機非金屬材料

複合材料 新型無機非金屬材料

例2、 下列說法錯誤的是（ ）

A、玻璃鋼是以玻璃纖維作增強體，合成樹脂作基體的複合材料

B、飛機機身的複合材料大多是以金屬爲增強體、纖維爲基體的複合材料

C、製造網球拍用的複合材料是在合成樹脂的基體中加入了碳纖維任增強體

D、航天飛機機身使用的隔熱陶瓷瓦是由纖維和陶瓷複合而成的材料製成的

【解析】飛機機身的複合材料大多是以纖維爲增強體、金屬爲基體的複合材料，而B項中將基體與增強體顛倒了。

【答案】B

例3、下列材料中屬於複合材料的是（ ）

A、不鏽鋼 B、玻璃鋼 C、鋼筋混凝土建材 D、鋼化玻璃

【解析】複合材料在組成上有一個特徵，就是包括基體和增強體。不鏽鋼是含鎳、鉻的合金，鋼化玻璃是由普通玻璃經過熱處理而形成的玻璃，它們都不是複合材料。玻璃鋼是一種以玻璃纖維作增強體、合成樹脂作基體的複合材料。鋼筋混凝土建材是以鋼筋作增強體、水泥砂漿的凝固體作基體的複合材料

【答案】BC

例4、（2002年大學聯考全國卷）以下說法正確的是（ ）

A、納米材料是指一種稱爲“納米”的新物質製成的材料

B、綠色食品是指不含任何化學物質的食品

C、生物固氮是指植物通過葉面直接吸收空氣中的氮氣

D、光導纖維是以二氧化硅爲主要原料製成的

【解析】A、“納米”不是物質的名稱，而是一種長度單位，其符號是nm,1nm=10-9m。納米材料是指物體分散的粒子直徑爲1nm ~100nm的材料

B、任何食品、物品都是由化學物質組成的。綠色食品是指食用絕對安全的食品，它的主要特徵是，不利於人體健康的化學成分（如化肥、農藥）殘留量符合嚴格的標準規定，縐對食用安全。

C、生物固氮，即自然界中的一些微生物羣（如豆科植物的根瘤菌）將空氣中的氮氣通過生物化學過程轉化爲含氮化合物，生物固氮並非植物通過葉面直接吸收空氣中的氮氣。

D、光導纖維，簡稱“光導”，是一種能利用光的全反射作用來傳導光線的透明度極高的細絲。工業上可以用石英玻璃、紅外玻璃、多組分玻璃等爲原料製造光導纖維，這些纖維的主要成份都是二氧化硅。

【答案】D

V．跟蹤訓練

一、選擇題（下列每題都只有一個答案，）

1、下列物質中屬於複合材料的是（ ）

A、玻璃 B、生物陶瓷 C、塑料 D、玻璃鋼

2、複合材料的優點是（ ）

①強度高 ②質量輕 ③耐高溫 ④耐腐蝕

A、僅①④ B、僅②③ C、除③外 D 、①②③④

3、隨着社會的發展，複合材料是一類新型的有前途的發展材料，目前，複合材料最主要的應用領域是（ ）

A、高分子分離膜 B、人類的人工器官

C、宇宙航空工業 D、新型藥物

4、下列關於複合材料的說法不正確的是（ ）

A、金屬材料不能製成複合材料

B、玻璃鋼是日常生活中常用的複合材料，其強度可超過合金鋼

C、跳高運動員用的撐杆爲複合材料製作

D、複合材料具有不可估量的應用前景，人類已從合成材料時代進入複合材料時代。

5、複合材料中往往有一種材料作爲基體，另一種材料作爲（ ）

A、增塑劑 B、發泡劑 C、防老化劑 D、增強體

二、選擇題（下列各題可能有1~2個答案。多填多效）

6、我國科學家前不久成功合成了3 nm長的管狀定向碳納米管，長度居世界首位。這種碳纖維具有強度高、剛度（抵抗變形的能力）高、密度小（只有鋼的四分之一）、熔點高、化學穩定性好的特點，因而被稱爲“超級纖維”。下列對碳纖維的說法中不正確的是（ ）

A、它是製造飛機的理想材料 B、它的主要組成元素是碳

C、它的結構與石墨相似 D、碳纖維複合材料不容易導電

7、我國及美、日等國家都已研製出了一種陶瓷柴油機。這種柴油機的發動機部件的受熱面是用一種耐高溫且不易傳熱的材料來製造的。這種材料是（ ）

A、氧化鋁陶瓷 B、氮化硅陶瓷 C、光導纖維 D、玻璃鋼

8、下列具有特殊性能的材料中，全部由主族元素形成的化合物是（ ）

A、半導體材料砷化鎵 B、吸氫材料鑭鎳合金

C、透明陶瓷材料硒化鋅 D、超導材料K3C60

9、複合材料的使用使導彈的射程有了很大的提高，其主要原因在於（ ）

A、複合材料的使用可以使導彈能經受超高溫的變化

B、複合材料的使用可以使導彈的質量減輕

C、複合材料的使用可以使導彈承受超高強度的改變

D、複合材料的使用可以使導彈承受溫度的劇烈變化

10、新型無機材料碳化鈦（TiC）碳化硼（B4C）氮化硅（Si3N4）等稱爲非氧化物陶瓷，合成這些物質需在高溫條件下進行，在合成時可採取以下措施（ ）

A、通入充足的氧氣 B、避免與氧氣接觸

C、在氮氣氣氛中合成 D、通入少量的氧氣

11、微型音像磁帶中磁性材料的化學組成相當於CoxFe3-xO4+x ，若x的值爲0。5，則下列說法中正確的是（ ）

A、只含Co3+、Fe3+

B、含有Co3+、Fe2+、Fe3+

C、其中Co3+與Fe2+的物質的量之比爲1：1

D、其中Co3+與Fe3+的物質的量之比爲1：4

12、對下列材料的特性及用途的說法不正確的是（ ）

A、玻璃纖維柔軟如絲，可像棉紗一樣紡織，但拉伸強度低

B、光導纖維傳導光的能力很強，是非常好的通訊材料

C、玻璃鋼強度高，密度小、但不耐腐蝕，所以不能用於製造廢水處理系統的管道

D、氮化硅陶瓷耐高溫且不易傳熱，可用於製造柴油機

三、填空題：

13、下面列出了複合材料與複合材料的用途。請你填上對應的字母將它們聯繫起來：

（1）金屬和碳纖維複合材料 （2）陶瓷和玻璃纖維複合材料

（3）合成樹脂和玻璃纖維複合材料（4）合成樹脂和碳纖維複合材料

A、球拍、釣魚竿、賽車、衝浪板等體育用品 B、水上滑梯、運輸罐、餐桌椅、排水管道等

C、飛機、火箭的機翼和機身以及導彈外殼 D、航天飛機機身上的隔熱瓦

（1）__________(2)____________(3)_____________(4)___________

14、普通玻璃、普通鋼和玻璃鋼是三種不同的材料，它們在性質方面差別很大。請根據學過的知識，完成下面的表格：

普通玻璃 普通鋼 玻璃鋼

主要組成元素或物質

材料類別

性質特點

用途

參考答案

1、D 2、D 3、C 4、A 5、D 6、D 7、B 8、A D 9、B

10、B C 11、A 12、A C

13、（1）C （2）D （3）A （4）B

14、

普通玻璃 普通鋼 玻璃鋼

主要組成元素或物質 硅酸鈉、硅酸鈣、

二氧化硅

鐵、碳、錳、硅等 玻璃纖維和合成樹脂

材料類別 無機非金屬材料 合金 複合材料

性質特點 無固定熔點，易軟化，易破碎 堅硬、有韌性、有彈性 重量輕、強度高、耐水、耐磨、耐撞、耐腐蝕、產品美觀、

用途 窗玻璃、玻璃器皿 機器零件、刀具建築工業、化工生產、醫療器械製造 船體、汽車車身、印刷電路板、排水管道