时间：2023-04-08 11:30:33
导语：在复合材料论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。
随着科技的发展，树脂与玻璃纤维在技术上不断进步，生产厂家的制造能力普遍提高，使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受，但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。因此，碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世，使高分子复合材料家族更加完备，已经成为众多产业的必备材料。目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨，年产值达1300亿美元以上，若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入，其产值将更为惊人。从全球范围看，世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增长，而亚洲的日本则因经济不景气，发展较为缓慢，但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。据世界主要复合材料生产商PPG公司统计，2000年欧洲的复合材料全球占有率约为32%，年产量约200万吨。与此同时，美国复合材料在20世纪90年代年均增长率约为美国GDP增长率的2倍，达到4%~6%。2000年，美国复合材料的年产量达170万吨左右。特别是汽车用复合材料的迅速增加使得美国汽车在全球市场上重新崛起。亚洲近几年复合材料的发展情况与政治经济的整体变化密切相关，各国的占有率变化很大。总体而言，亚洲的复合材料仍将继续增长，2000年的总产量约为145万吨，预计2005年总产量将达180万吨。
从应用上看，复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。2000年美国汽车零件的复合材料用量达14.8万吨，欧洲汽车复合材料用量到2003年估计可达10.5万吨。而在日本，复合材料主要用于住宅建设，如卫浴设备等，此类产品在2000年的用量达7.5万吨，汽车等领域的用量仅为2.4万吨。不过从全球范围看，汽车工业是复合材料最大的用户，今后发展潜力仍十分巨大，目前还有许多新技术正在开发中。例如，为降低发动机噪声，增加轿车的舒适性，正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板；为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求，发动机活塞、连杆、轴瓦已开始应用金属基复合材料。为满足汽车轻量化要求，必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中。与此同时，随着近年来人们对环保问题的日益重视，高分子复合材料取代木材方面的应用也得到了进一步推广。例如，用植物纤维与废塑料加工而成的复合材料，在北美已被大量用作托盘和包装箱，用以替代木制产品；而可降解复合材料也成为国内外开发研究的重点。
另外，纳米技术逐渐引起人们的关注，纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改性塑料，可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变，从而使之具有新的性能，在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时，大大提高了材料的综合性能。
树脂基复合材料的增强材料
树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。
1、玻璃纤维
目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等。由于高强度玻璃纤维性价比较高，因此增长率也比较快，年增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面，近年来民用产品也有广泛应用，如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以及近期报道的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃纤维属于耐高温的玻璃纤维，是比较理想的耐热防火材料，用其增强酚醛树脂可制成各种结构的耐高温、耐烧蚀的复合材料部件，大量应用于火箭、导弹的防热材料。迄今为止，我国已经实用化的高性能树脂基复合材料用的碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维中，只有高强度玻璃纤维已达到国际先进水平，且拥有自主知识产权，形成了小规模的产业，现阶段年产可达500吨。
2、碳纤维
碳纤维具有强度高、模量高、耐高温、导电等一系列性能，首先在航空航天领域得到广泛应用，近年来在运动器具和体育用品方面也广泛采用。据预测，土木建筑、交通运输、汽车、能源等领域将会大规模采用工业级碳纤维。1997~2000年间，宇航用碳纤维的年增长率估计为31%，而工业用碳纤维的年增长率估计会达到130%。我国的碳纤维总体水平还比较低，相当于国外七十年代中、末期水平，与国外差距达20年左右。国产碳纤维的主要问题是性能不太稳定且离散系数大、无高性能碳纤维、品种单一、规格不全、连续长度不够、未经表面处理、价格偏高等。
3、芳纶纤维
20世纪80年代以来，荷兰、日本、前苏联也先后开展了芳纶纤维的研制开发工作。日本及俄罗斯的芳纶纤维已投入市场，年增长速度也达到20%左右。芳纶纤维比强度、比模量较高，因此被广泛应用于航空航天领域的高性能复合材料零部件（如火箭发动机壳体、飞机发动机舱、整流罩、方向舵等）、舰船（如航空母舰、核潜艇、游艇、救生艇等）、汽车（如轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等）以及耐热运输带、体育运动器材等。
4、超高分子量聚乙烯纤维
超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一，尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性，许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩，大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力。除在军事领域，在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。
5、热固性树脂基复合材料
热固性树脂基复合材料是指以热固性树脂如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等为基体，以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等为增强材料制成的复合材料。环氧树脂的特点是具有优良的化学稳定性、电绝缘性、耐腐蚀性、良好的粘接性能和较高的机械强度，广泛应用于化工、轻工、机械、电子、水利、交通、汽车、家电和宇航等各个领域。1993年世界环氧树脂生产能力为130万吨，1996年递增到143万吨，1997年为148万吨，1999年150万吨，2003年达到180万吨左右。我国从1975年开始研究环氧树脂，据不完全统计，目前我国环氧树脂生产企业约有170多家，总生产能力为50多万吨，设备利用率为80%左右。酚醛树脂具有耐热性、耐磨擦性、机械强度高、电绝缘性优异、低发烟性和耐酸性优异等特点，因而在复合材料产业的各个领域得到广泛的应用。1997年全球酚醛树脂的产量为300万吨，其中美国为164万吨。我国的产量为18万吨，进口4万吨。乙烯基酯树脂是20世纪60年展起来的一类新型热固性树脂，其特点是耐腐蚀性好，耐溶剂性好，机械强度高，延伸率大，与金属、塑料、混凝土等材料的粘结性能好，耐疲劳性能好，电性能佳，耐热老化，固化收缩率低，可常温固化也可加热固化。南京金陵帝斯曼树脂有限公司引进荷兰Atlac系列强耐腐蚀性乙烯基酯树脂，已广泛用于贮罐、容器、管道等，有的品种还能用于防水和热压成型。南京聚隆复合材料有限公司、上海新华树脂厂、南通明佳聚合物有限公司等厂家也生产乙烯基酯树脂。1971年以前我国的热固性树脂基复合材料工业主要是军工产品，70年代后开始转向民用。从1987年起，各地大量引进国外先进技术如池窑拉丝、短切毡、表面毡生产线及各种牌号的聚酯树脂（美、德、荷、英、意、日）和环氧树脂（日、德）生产技术；在成型工艺方面，引进了缠绕管、罐生产线、拉挤工艺生产线、SMC生产线、连续制板机组、树脂传递模塑(RTM)成型机、喷射成型技术、树脂注射成型技术及渔竿生产线等，形成了从研究、设计、生产及原材料配套的完整的工业体系，截止2000年底，我国热固性树脂基复合材料生产企业达3000多家，已有51家通过ISO9000质量体系认证，产品品种3000多种，总产量达73万吨/年，居世界第二位。产品主要用于建筑、防腐、轻工、交通运输、造船等工业领域。在建筑方面，有内外墙板、透明瓦、冷却塔、空调罩、风机、玻璃钢水箱、卫生洁具、净化槽等；在石油化工方面，主要用于管道及贮罐；在交通运输方面，汽车上主要有车身、引擎盖、保险杠等配件，火车上有车厢板、门窗、座椅等，船艇方面主要有气垫船、救生艇、侦察艇、渔船等；在机械及电器领域如屋顶风机、轴流风机、电缆桥架、绝缘棒、集成电路板等产品都具有相当的规模；在航空航天及军事领域，轻型飞机、尾翼、卫星天线、火箭喷管、防弹板、防弹衣、鱼雷等都取得了重大突破。
热塑性树脂基复合材料
热塑性树脂基复合材料是20世纪80年展起来的，主要有长纤维增强粒料(LFP)、连续纤维增强预浸带(MITT)和玻璃纤维毡增强型热塑性复合材料(GMT)。根据使用要求不同，树脂基体主要有PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PES、PEEK、PI、PAI等热塑性工程塑料，纤维种类包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和硼纤维等一切可能的纤维品种。随着热塑性树脂基复合材料技术的不断成熟以及可回收利用的优势，该品种的复合材料发展较快，欧美发达国家热塑性树脂基复合材料已经占到树脂基复合材料总量的30%以上。
高性能热塑性树脂基复合材料以注射件居多，基体以PP、PA为主。产品有管件（弯头、三通、法兰）、阀门、叶轮、轴承、电器及汽车零件、挤出成型管道、GMT模压制品（如吉普车座椅支架）、汽车踏板、座椅等。玻璃纤维增强聚丙烯在汽车中的应用包括通风和供暖系统、空气过滤器外壳、变速箱盖、座椅架、挡泥板垫片、传动皮带保护罩等。
滑石粉填充的PP具有高刚性、高强度、极好的耐热老化性能及耐寒性。滑石粉增强PP在车内装饰方面有着重要的应用，如用作通风系统零部件，仪表盘和自动刹车控制杠等，例如美国HPM公司用20%滑石粉填充PP制成的蜂窝状结构的吸音天花板和轿车的摇窗升降器卷绳筒外壳。
云母复合材料具有高刚性、高热变形温度、低收缩率、低挠曲性、尺寸稳定以及低密度、低价格等特点，利用云母/聚丙烯复合材料可制作汽车仪表盘、前灯保护圈、挡板罩、车门护栏、电机风扇、百叶窗等部件，利用该材料的阻尼性可制作音响零件，利用其屏蔽性可制作蓄电池箱等。
我国的热塑性树脂基复合材料的研究开始于20世纪80年代末期，近十年来取得了快速发展，2000年产量达到12万吨，约占树脂基复合材料总产量的17%，，所用的基体材料仍以PP、PA为主，增强材料以玻璃纤维为主，少量为碳纤维，在热塑性复合材料方面未能有重大突破，与发达国家尚有差距。
我国复合材料的发展潜力和热点
我国复合材料发展潜力很大，但须处理好以下热点问题。
1、复合材料创新
复合材料创新包括复合材料的技术发展、复合材料的工艺发展、复合材料的产品发展和复合材料的应用，具体要抓住树脂基体发展创新、增强材料发展创新、生产工艺发展创新和产品应用发展创新。到2007年，亚洲占世界复合材料总销售量的比例将从18%增加到25%，目前亚洲人均消费量仅为0.29kg，而美国为6.8kg，亚洲地区具有极大的增长潜力。
2、聚丙烯腈基纤维发展
我国碳纤维工业发展缓慢，从CF发展回顾、特点、国内碳纤维发展过程、中国PAN基CF市场概况、特点、“十五”科技攻关情况看，发展聚丙烯腈基纤维既有需要也有可能。
3、玻璃纤维结构调整
我国玻璃纤维70%以上用于增强基材，在国际市场上具有成本优势，但在品种规格和质量上与先进国家尚有差距，必须改进和发展纱类、机织物、无纺毡、编织物、缝编织物、复合毡，推进玻纤与玻钢两行业密切合作，促进玻璃纤维增强材料的新发展。
4、开发能源、交通用复合材料市场
一是清洁、可再生能源用复合材料，包括风力发电用复合材料、烟气脱硫装置用复合材料、输变电设备用复合材料和天然气、氢气高压容器；二是汽车、城市轨道交通用复合材料，包括汽车车身、构架和车体外覆盖件，轨道交通车体、车门、座椅、电缆槽、电缆架、格栅、电器箱等；三是民航客机用复合材料，主要为碳纤维复合材料。热塑性复合材料约占10%，主要产品为机翼部件、垂直尾翼、机头罩等。我国未来20年间需新增支线飞机661架，将形成民航客机的大产业，复合材料可建成新产业与之相配套；四是船艇用复合材料，主要为游艇和渔船，游艇作为高级娱乐耐用消费品在欧美有很大市场，由于我国鱼类资源的减少、渔船虽发展缓慢，但复合材料特有的优点仍有发展的空间。
5、纤维复合材料基础设施应用
国内外复合材料在桥梁、房屋、道路中的基础应用广泛，与传统材料相比有很多优点，特别是在桥梁上和在房屋补强、隧道工程以及大型储仓修补和加固中市场广阔。
6、复合材料综合处理与再生
关键词：复合加筋 排水褥垫 路基沉降 侧向位移
中图分类号：U213.1文献标识码：A 文章编号：
复合加筋排水褥垫是一项在排水固结法加固路基的工程中代替水平排水砂垫层，同时具备加筋作用与水平排水的新技术。该技术同传统排水技术相比，具有空隙率大利于排水、高柔性且抗拉性极强、重量轻、施工方便等优点。从目前来看，路基的变形是一个非常棘手的问题，主要表现在了路基的沉降以及水平侧向位移等方面。本文先介绍了负荷加筋排水褥垫技术的原理，其次分析了复合加筋排水褥垫加固路基的机理与影响因素，最后提出了负荷加筋排水褥垫加固路基的排水设计方法。
一、复合加筋排水褥垫技术概述
复合加筋排水褥垫在加固路基中的运用，在一定程度上替代了以往的水平排水砂料垫层，它对于路堤有着加筋的作用，它主要包括了条状塑料褥垫、连接槽、扒钉以及针刺无纺布。
这种复合加筋排水褥垫的特征是：选用聚丙烯作为原料，在一定强度的高温下热溶，然后通过模具挤出塑料细丝（直径为1mm），将塑料细丝进行有序的缠绕（犹如方便面状），从而形成截面为矩形的条状排水褥垫；在排水褥垫之外用针刺无纺土工布包裹，并在其上打孔形成相应的连接槽，便于塑料排水板顺利插入地基中；通过扒钉将条状的塑料褥垫串接成“井”字形状的复合加筋排水褥垫。
负荷加筋排水褥垫的具体施工工序如下：1）平整路基及周边的场地，清除一切杂物，并且保证相关施工器械要及时到位；2）塑料排水板的施工；3）沿着路堤的横纵向分别铺设条状的塑料褥垫，便于排水板插入连接槽之中；4）在塑料褥垫的相互交接处，安装扒钉促使塑料褥垫连接成“井”字形状的复合加筋排水褥垫；5）进行路基的相关填筑工作。
二、影响加固效果的因素分析
（一）计算条件
一般情况下，为了便于计算，在加固模拟试验中，都会对地基的条件做一些相应的简化。通过一系列的设置以及试验，取得了相关的数据，根据这些数据便能很好的分析实际操作中的加固效果。在相关的计算中，为了简化计算流程，会将排水板的密度、模型的参数都设置与同层土的相应参数保持一致。换句话说，没有考虑塑料排水板在打设过程中引起的地基刚度变化，而只是纯粹考虑了塑料板本身的排水作用。但在实际的操作过程中，往往与这种“试验”相去甚远，计算条件是否合理科学有效，在很大程度上影响着施工的加固效果。
（二）地基强度
在有关路基工程中使用了复合加筋排水褥垫层，这在一定程度上会改变地基的位移场与应力场，而地基的模量大小也会对复合加筋排水褥垫层的加筋效果产生巨大的影响。地基模量的变化值主要有0.5MPa、1MPa及1.5MPa三种，而复合加筋排水褥垫层对于路堤的影响与砂垫层对路堤的影响之间有着莫大的差异。一般而言，地基模量对于路堤底部的竖向位移与堤趾的垂线下地基位移水平的深度有着巨大的影响，比如说施工结束时，模具分别为0.5MPa、1MPa与1.5MPa的情况下，复合加筋排水褥垫层与砂垫层相比而言，路堤的底部中心沉降百分点，前者分别低了大约10.8％、7.2％和5.6％；而在堤趾垂线下的最大侧移方面前者则分别低了大约40.2％、4.8％和4.8％。由此表明，复合加筋排水褥垫层对于路基有着较强的适应能力，尤其对于软路基而言，若地基越软，则更适合于复合加筋排水褥垫层的有效发挥。
（三）填土的高度
分别取路堤的填土高度为3m、5m、7m进行比较，一般而言，路堤的底部沉降以及堤趾垂线下侧移会随着填土高度的增加而变大。当路堤的堆载结束之后，分别在前述三种填土高度下对两种方式下效果进行比较，大约可以得到以下的数据：复合加筋排水褥垫层路堤与砂垫层路堤相比，前者在沉降方面减少了大约24.2％、14.6％和6.9％；在堤趾垂线下最大侧移方面，前者比后者减少了大约5.5％、2.9％和0.3％。从这里也可以看出，复合加筋排水褥垫层的加筋效果明显优于砂垫层加筋效果，并且随着路堤的高度越来越小，复合加筋排水褥垫层的加筋效果就更好更明显。
（四）土层的厚度
在不同厚度的土层中，复合加筋排水褥垫层路堤相较于砂垫层路堤而言，其底部的沉降和堤趾垂线下侧移均有着一定的减小。同理，我们把土层厚度分别取为5m、10m、20m进行分析与探讨。当路堤堆载结束之后，把两种类型的结果加以比较，前者在沉降方面低了大约0.2％、14.6％和4.9％，而在堤趾垂线下最大侧移方面，前者低了大约3.O％、2.9％和2.1％。从这组对比数据分析得知，当在中等土层中时，采用复合加筋排水褥垫层能够有效限制地基的沉降，并且在改善侧向位移方面也有一定的成效。
三、复合加筋排水褥垫技术的稳定性与经济性分析
为了进一步分析复合加筋排水褥垫层对于路堤及其边坡的稳定性影响，我们可以利用强度折减弹塑性有限元计算方法分析复合加筋排水褥垫路堤及其边坡，然后通过一些科学计算方法将结果计算出来之后，与砂垫层路堤工程进行对比。比如在一个案例中，土体选用的模型是Mohr—Coulomb，然后计算相关的参数。在具体的计算过程中，可以设定三维计算模型的厚度方向取为1.5m，并且对土体以八结点四面体单元的形式进行剖分。通过分析与计算，在同等条件下，复合加筋排水褥垫层加固路堤及其边坡的安全系数要高于砂垫层加固的路堤及其边坡。可见，复合加筋排水褥垫技术有着非常明显的优势，加筋效果非常好。对于复合加筋排水褥垫技术的稳定性而言，它对于路基及其边坡的影响非常重要，这不仅关系到了路基的沉降变化以及水平侧向位移，更关系到了工程的质量与安全，更进一步来讲，它关系着人类的生存与发展。
复合加筋排水褥垫技术同砂垫层的经济性对比分析来看，复合加筋排水褥垫技术的经济性确实要高很多。比如说上海的北环高速公路在路基的处理上便采用了堆载预压加固方式，在水平的排水垫层上方案一：采用的是铺垫50cm砂垫层；方案二：采用复合加筋排水褥垫层，并且在褥垫层中间还铺素填土，而且塑料排水板之间的距离为1.5m，用正方形来布置。根据当地的造价来计算，可以看出，方案一花费的单价大约为60元/m2；而方案二中，利用复合加筋排水褥垫设置的话，通过详细的计算，这种方案花费的单价大约为34.33元/m2。从这里不难看出，采用方案二更加划算。
四、结语
综上所述，在路基的变形处理上，我们可以采用复合加筋排水新材料，也就是排水褥垫层的使用。复合加筋排水褥垫层具有适应能力强，并且路基越软其效果越佳；路堤的高度相对较低时，利用复合加筋排水褥垫层的加筋效果更明显；复合加筋排水褥垫层对中等和深厚的路基有着更明显的加筋效果等优势。此外，与传统的砂垫层路堤相比，复合加筋排水褥垫路堤边坡稳定性提高，并且复合加筋排水褥垫可节省造价，减少工程开支，从而最大化地实现工程利益。
参考文献：
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当材料的尺寸进入纳米级，材料便会出现以下奇异的物理性能：
1、尺寸效应
当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或投射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面附近原子密度减小，导致声、光电、磁、热、力学等特性呈现出新的小尺寸效应。如当颗粒的粒径降到纳米级时，材料的磁性就会发生很大变化，如一般铁的矫顽力约为80A/m，而直径小于20nm的铁，其矫顽力却增加了1000倍。若将纳米粒子添加到聚合物中，不但可以改善聚合物的力学性能，甚至还可以赋予其新性能。
2、表面效应
一般随着微粒尺寸的减小，微粒中表面原子与原子总数之比将会增加，表面积也将会增大，从而引起材料性能的变化，这就是纳米粒子的表面效应。
纳米微粒尺寸d（nm）包含总原子表面原子所占比例（%）103×1042044×1034022.5×1028013099从表1中可以看出，随着纳米粒子粒径的减小，表面原子所占比例急剧增加。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，很容易与其它原子结合。若将纳米粒子添加到高聚物中，这些具有不饱和性质的表面原子就很容易同高聚物分子链段发生物理化学作用。
3、量子隧道效应
微观粒子贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，这称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。它的研究对基础研究及实际应用，如导电、导磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意义。
二、高聚物/纳米复合材料的技术进展
对于高聚物/纳米复合材料的研究十分广泛，按纳米粒子种类的不同可把高聚物/纳米复合材料分为以下几类：
1、高聚物/粘土纳米复合材料
由于层状无机物在一定驱动力作用下能碎裂成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，它不仅可让聚合物嵌入夹层，形成“嵌入纳米复合材料”，还可使片层均匀分散于聚合物中形成“层离纳米复合材料”。其中粘土易与有机阳离子发生交换反应，具有的亲油性甚至可引入与聚合物发生反应的官能团来提高其粘结。其制备的技术有插层法和剥离法，插层法是预先对粘土片层间进行插层处理后，制成“嵌入纳米复合材料”，而剥离法则是采用一些手段对粘土片层直接进行剥离，形成“层离纳米复合材料”。
2、高聚物/刚性纳米粒子复合材料
用刚性纳米粒子对力学性能有一定脆性的聚合物增韧是改善其力学性能的另一种可行性方法。随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的发展，特别是近年来纳米级无机粒子的出现，塑料的增韧彻底冲破了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法。采用纳米刚性粒子填充不仅会使韧性、强度得到提高，而且其性价比也将是不能比拟的。
3、高聚物/碳纳米管复合材料
碳纳米管于1991年由S.Iijima发现，其直径比碳纤维小数千倍，其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。
碳纳米管的力学性能相当突出。现已测出碳纳米管的强度实验值为30－50GPa。尽管碳纳米管的强度高，脆性却不象碳纤维那样高。碳纤维在约1%变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18%变形时才断裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500MPa，比传统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。
为您提供免费的论文,毕业论文服务,希望[纳米复合材料技术发展及前景]能给您带来帮助，请记住本站永久唯一域名:在电性能方面，碳纳米管作聚合物的填料具有独特的优势。加入少量碳纳米管即可大幅度提高材料的导电性。与以往为提高导电性而向树脂中加入的碳黑相比，碳纳米管有高的长径比，因此其体积含量可比球状碳黑减少很多。同时，由于纳米管的本身长度极短而且柔曲性好，填入聚合物基体时不会断裂，因而能保持其高长径比。爱尔兰都柏林Trinity学院进行的研究表明，在塑料中含2%－3%的多壁碳纳米管使电导率提高了14个数量级，从10-12s/m提高到了102s/m。
关键词：复合材料；实验教学；改革
复合材料学是材料科学与工程学院的一门院级专业基础课程，它是研究复合材料的成分、结构、加工与材料性能及材料应用之间的相互关系及其变化规律的一门科学。其中实验和实践教学是复合材料专业教学体系中的一个重要组成部分，对巩固学生所学的复合材料专业相关的基础理论知识，扩大学生的视野，培养学生在该方向的实验动手能力、实践意识和提高解决实际问题的能力具有不可替代的作用。另外，对于复合材料专业方向的本科生就业来说，实验和实践教学也是理论联系实际、运用知识解决实际问题、搭建学校与企业桥梁、提高动手能力和就业竞争力的一种手段。可是复合材料实验在教学过程中也存在着一些问题，例如实验内容缺乏系统性，验证性实验过多，学生在实验过程中主动性较差等问题。为了解决上述问题，使实验教学适应新时代应用型人才的培养，结合我校实际情况，我们本着提高学生实践能力的原则，以理论指导为基础，合理的选择实验内容，基础和综合实验相结合以保证实验知识的系统与全面，尽可能采用综合性或设计性实验。对学生的能力培养要贯穿于整个实验教学过程中，要让学生明确培养目标。要根据能力结构和层次，有计划地实施教学。
1.实验体系建立原则
复合材料专业实验教学必须为专业课程的学习提供方法理论和实践指导。为了使学生更好的理解复合材料专业课程的基本理论知识，真正掌握复合材料专业实验的基本原理、操作等，在实验教学的体系建设中应遵循以下原则[1-5]。
1.理论与实践相结合的原则。专业实验教学过程中要遵循实验教学和理论教学相结合，以理论指导实践，以实践验证理论。
2.实验体系完善、少而精的原则。实验内容要与复合材料专业基础课程相辅相成，实验知识覆盖面要宽，以保证实验知识的系统与完整。同时要精选实验教学内容，切实加强具有先进性、典型性和规律性的实验教学内容，提高质量。
3.提高学生综合能力为主的原则。实验课要有利于强化学生实验能力的培养，在基础实验的基础上，结合综合性或设计性实验。对学生的能力培养要贯穿于整个实验教学过程中，要让学生明确培养目标。要根据能力结构和层次，有计划地实施教学。
2.实验教学的内容和模式
2.1 完善实验教学内容
复合材料试验是要让学生掌握基本技能，培养独立思考、解决实际问题的能力，加深对复合材料试验技术基本原理和概念的认识与理解，培养理论和实际相结合的良好作风。目前复合材料实验多以高分子实验为主，具体有环氧树脂的环氧值测定、不饱和聚酯树脂酸值测定、树脂浇注体制作及其巴科尔硬度测试、丝束（复丝）表观强度和表观模量测定、糊成型工艺实验、复合材料模压工艺试验和复合材料层压工艺试验。涉及复合的实验只有手糊成型及模压和层压实验，因此我们设计出了适合我校复合材料专业的实验教学体系，增加玻璃纤维/环氧复合材料缠绕成型、玻璃纤维/不饱和聚酯树脂复合材料拉挤成型、玻璃纤维/不饱和聚酯树脂传递模塑成型工艺试验，该体系是以复合材料试验基础实验和复合材料试验技术综合设计实验相结合的实验教学体系。强化了对学生的复合材料专业技能基础训练和创造性思维能力的培养，能够引导学生自主学习，激发学生的学习兴趣。
2.2 完善实验教学方法
影响实验教学效果的重要因素是实验教学方法，为了充分调动学生的积极性、主观能动性，并给予学生充分的科研思考时间，本项目采用灵活多变的教学方法，在新的教学模式下，我们强调学生动手能力的培养，尽可能的让学生自己动手、动脑寻求解决问题的办法。改变过去原料、配方、工艺等等固定，只是验证课堂上老师讲解结果的实验模式，而是灵活配方和工艺。这样不同组别、不同学生做出的实验结果相差显著，给学生留下思考的空间。比如拉挤成型工艺实验，只提供原材料，全部由学生自己设计配方和工艺，老师只是总体指导、释义、解惑。配方设计不合理，鼓励学生找出原因，重新设计； 工艺不合理，帮助学生分析问题，重新实验，直至做出满意结果。这样学生实验成就感很强、积极性非常高，无形中也锻炼了动手、想象和创造力。
2.3增加综合性和研究性实验，提高学生科研能力[4-6]
近年来，我校完善基础实验的同时，增加了大量综合性、设计性实验内容，同时鼓励学生积极参与到教师的科研工作中，将科研工作的内容、研究方法和手段融入实验教学， 使实验教学真正成为培养学生创新能力和提高大学生创新意识的重要环节。
基础实验虽然能够使学生迅速理解教材讲授的基本内容，但这种实验教学只能是理论教学的辅助手段。其教学模式为“预习报告—课堂实验—提交实验报告—教师评阅”。这种模式下，学生虽然通过实验巩固了理论课程的基本知识，但是学生都是照单抓药、按照老师的安排进行机械性试验，导致学生实验往往流于形式，缺乏探索性和自主性，不利于引发学生的兴趣和思考，动脑少、不具备开发创新性。因此开设综合性、研究性实验，可以调动学生的学习积极性，让学生主动去想、去做。比如对于设计性、综合性实验，老师只给出实验目的、设计要求等。要求学生自己通过查阅文献资料选择原材料、设计实验路线、选择成型方法等，使学生真正成为实验的主角，提高学生独立设计、独立实验能力。给学生提供了极大的自由发挥的空间，培养了学生的创造性思维。
并且我校还实行了“导师制”，学生大二开始就进入研究实验室，配合老师做科研工作，这样就充分调动了学生的积极性，使学生掌握如何查阅文献、设计实验方案、展开实验、撰写科技论文等。使大学生成为真正的“科研主人”。很多同学发表了具有一定影响力的论文，获得了科技竞赛奖项。充分提高了学生实验设计、科研能力。为学生以后的工作奠定了坚实的基础。
3.充分利用课程实习，加强学生认知能力
生产实习在高等理工院校的整个教学环节中占有十分重要的地位。通过实习，要达到两个目的：一是巩固所学的理论知识， 并使理论紧密结合实践， 为专业课学习打下必要的基础；二是培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，使学生开阔视野、与社会接轨[7]。同时，课程实习是实验课的重要补充形式，对学生学习意义较大。复合材料课程实习安排在北京玻璃钢研究院，先请企业技术管理人员分别介绍各种成型工艺生产流程、相关技术要点及注意事项等，然后同学们去生产车间参观，向企业的现场管理，技术生产工作人员学习请教相关知识；最后有相关老师组织同学们分组讨论、发言，通过交流实习体会方式，加深和巩固实习内容。使学生开拓了视野，增强了专业意识，理解和巩固了专业知识。
4.结语
完善了复合材料专业实验教学体系，对教学内容和模式进行了改革和细化，在培养实践能力、应用能力和创新能力上取得了一定成效。但是实验教学的改革没有止境，它需要结合自身专业特点和本领域的科学发展不断的进行改进和完善，进而培养出符合复合材料领域需求的多层次、高素质、全面发展的科学研究或工程技术人才。
参考文献：
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[3]程绍娟，王永刚. 应用化学专业物理化学实验教学的改革与研究，[J]. 广西轻工业， 2010（ 10） ： 170 - 171。
[4]黄云，丁海涛，深化实验教学改革培养科技创新人才，青年与社会，2012，61.（2）：78。
[5]曲娟娟，金羽，程茁，戴航宇，浅谈微生物实验教学改革，科技信息，226。
[6]刘翠红， 陈秉岩， 王建永，基于学生实践和创新能力培养的实验教学改革，科技创新导报，2011，1：151-152。
关键词：电子封装,SiCp/Al,浇铸渗透
1. 前言
SiC颗粒增强铝基复合材料因其具有广泛的、潜在的应用价值，是在目前非连续增强金属基复合材料中研究较多，较为成熟的复合材料。SiC颗粒增强铝基复合材料具有高比强度和比刚度、耐磨、耐疲劳、低热膨胀系数、低密度、高热导性、良好的尺寸稳定性和高微屈服强度等优异的力学和物理性能，被应用到汽车、航天、军事、电子和其他工业领域。从二十世纪八十年代初，世界各国开始竞相研究开发这种新型高性能材料。SiC颗粒增强铝基复合材料正受到越来越广泛的重视。
2. SiCp/Al复合材料在电子封装中的应用
随着电子装备的日益小型化、多功能化，LSI、VLSI不但集成度越来越高，而且基板上各类IC芯片的组装数及组装密度也越来越高(如MCM),也就是说，功率密度(输出功率／单位体积)越来越大。20世纪80年代末的功率密度为2．5W/cm 3 （40 W／in 3 )，而90年代己达6W／cm 3 (100 W／in 3 )以上。如何将产生的大量热量散发出去，这是电子装备在一定环境温度条件下能长期正常工作的保证，也是对电子装备的可靠性要求。在这类功率电路的电参数设计、结构设计及热设计三部分中，热设计显得更为重要。因为热耗散的好坏直接影响着电子装备的电性能和结构性能，甚至可引起重要电件能失效和结构的破坏。据统计，在电子产品失效中，由热引起的失效所占比重最大，为55％。由此可见，解决好热耗散是功率微电子封装的关键。
为从根本上改进产品的性能，全力研究和开发具有高热导及良好综合性能的新型封装材料显得尤为重要。热膨胀系数（CTE），导热系数(TC)和密度是发展现代电子封装材料所必须考虑的三大基本要素，只有能够充分兼顾这三项要求，并具有合理的封装工艺性能的材料才能适应电子封装技术发展趋势的要求。而SiC颗粒增强铝基复合材料则恰恰是既具有铝基体优良的导热性又可在相当广的范围内与多种材料的CTE相匹配的复合材料。 [1 ～ 2]
对表1中列出的芯片材料 Si、GaAs 以及各种封装材料的性能指标进行对比，不难看出，传统的材料如Al、Cu、Invar合金、Kovar 合金、W/Cu 合金、Mo/Cu 合金等 ,不能满足先进电子封装应用中低膨胀、高导热、低成本的严格要求。而Al 2 O 3 和BeO材料是广为使用的电子封装材料，但由于综合性能、环保、成本等因素，已难以满足功率微电子封装的要求。SiC颗粒增强铝基复合材料具有与Si、GaAs相匹配的热膨胀系数(CTE)以及强度高、重量轻、工艺实施性好、成本较低等特点。
因此，既具有优良的物理、机械性能，又具有容易加工、工艺简单、成本低廉、适应环保要求的新型微电子封装材料——SiC颗粒增强铝基复合材料——已能全面满足高密度电子封装技术的要求，成为最具有发展前景金属基复合材料。
表1 常用封装材料性能指标 [3]
材料 热膨胀系数 （10-6/K） 热导率 （W/(m*K）) 密度 (g/cm3) Si 4.1 150 2.3 GaAs 5.8 39 5.3 Al2O3 6.5 20 3.9 BeO 6.7 250 2.9 AlN 4.5 250 2.9 Al 23 230 2.7 Cu 17 400 8.9 Steel（4140） 13.5 50 7.8 Mo 5.0 140 10.2 W 4.45 168 19.3 Kovar 5.9 17 8.3 Invar 1.6 10
[摘 要]文章通过介绍复合材料专业课的特点，从专业背景、教学内容、教学手段、考核方式等方面阐述了针对该课的教学改革实践，以培养具有扎实理论和工程基础的学生。
[
关键词 ]复合材料，教学改革，适航技术
中图分类号：G642.3 文献标识码：A文章编号：1671-0568(2014)35-0083-01
复合材料是有别于传统金属材料的一种新型结构和功能材料，具有高比强度、比刚度、抗腐蚀性、可设计性、便于整体成型等优点。随着复合材料在工业、生活中的大量应用，复合材料的特性及应用已成为材料、化学、制造、力学等专业的学生亟需掌握的基本知识之一。
《复合材料设计》是北京航空航天大学飞行器适航技术专业本科生的专业课程之一，课程涵盖了复合材料的基本结构、基体和增强体的性能、力学特性、复合材料结构与航空航天应用等方面的内容，具有内容丰富、应用性强等特点。由于课程需要比较扎实的力学基础，部分学生反映有些课程内容驳杂，难以理解。另外，复合材料的制造、性能、结构、设计与实践紧密关联，但限于教学和实验条件，很难通过实际接触让学生对其有直观的感受和认识，影响了学生对课堂内容的理解和知识的掌握。为增强学生对未来工作的适应能力和就业的针对性，必须不问断地提高教学水平，有意识地进行教学改革与创新，以实现课堂教学的预期效果。 为此，笔者根据最近几年的教学经历，结合以往学生的反馈，并参考其他教师、课程的经验，陶在教学过程中进行改革尝试，取得了一定的效果。
一、结合专业方向，增加背景知识和最新科研成果介绍
随着材料工业的发展和飞机结构减重的需求日益增加，复合材料在航空航天领域的应用逐渐加大。在欧美航空发达国家，波音公司的787飞机复合材料用量占飞机结构重量的50%，空客公司正在研制中的A350宽体客机复合材料用量达到了52%。在直升机等领域，部分机型的结构重量占比达90%以上。近年来，我国复合材料的设计能力、试验验证手段、制造工艺水平、维修能力也取得了很大发展，与国外的差距日益减小，但在先进复合材料的研制和使用方面尚有很大欠缺。这些背景知识，应始终贯穿于本课程的具体教学内容中，让学生能够对复合材料的工程应用有广泛的认识。
与传统的金属材料相比，复合材料的应用成熟度较低，其在飞机上的应用也给飞行器适航设计、审定工作带来诸多问题，直接影响飞机的安全性。如何满足飞机的适航性要求，已经成为航空适航管理局、工业部门及材料供应商关注的焦点，有待于相关专业的学者、工程人员去探索和解决。教师应及时跟进复合材料研究的最新成果，并结合自己的科研成果，将相关知识由浅入深地介绍给学生，让学生能够对复合材料领域有深刻的理解。
二、合理选择教学内容
学校很多工科专业都有关于复合材料的课程，由于培养目的和专业方向的不同，其教学内容也不宜相同，应当合理选择教学内容，因专业施教。飞行器适航技术在国内是一个崭新的专业，适航是该专业的核心和主要特色。针对飞行器适航技术专业的学生， 《复合材料设计》课程应明确复合材料的适航性设计，审定和验证，这是学习重点；最终教学目标是使学生奠定扎实的理论基础，并培养学生的工程能力，使其能够胜任复合材料的适航符合性设计、审定和工程验证相关的工作。
为此，结合传统专业的教学内容，将本课程的授课侧重点调整为复合材料的典型结构及应用、力学性能分析方法、强度计算与判定准则，以及与传统金属材料的力学特性的区别，并增加了复合材料适航符合性设计、审定的技术发展历史，以帮助学生掌握复合材料的基本概念和理论，进而理解复合材料与金属材料在适航设计与审定中的差别与技术难点。
三、改进课堂教学手段
现在多媒体教室已经普及，日常教学通常是把课程内容制成多媒体课件，在课堂上给学生讲解。多媒体课件教学的好处是直观、教学效率高，但是由于省去了书写的时间，有时讲解速度难免与课堂讲解内容不匹配，另外，由于形式枯燥，容易导致学生在理解、掌握知识方面产生困难，这一现象在力学公式推导方面尤其突出。为此，采用多媒体课件与黑板书写相结合的方式，通过课件展现公式、黑板书写、讲解推导过程，并在一些重要推导环节对学生提问，吸引他们的注意力，调动学习的主动性以加深印象。这种互动方式，既能够帮助学生主动思考问题，又能保证课堂讲解速度与内容的协调性，其效果是单纯的也是多媒体课件教学难以达到的。
每个老师都明白， “兴趣是学生最好的老师”。但是如何提高学生对课堂内容的兴趣，这让每一位老师都煞费苦心。采用视频教学、案例教学等方式， 即可以有效提升学生的课堂乐趣，加深对知识的理解。例如，采用动画的形式展示复合材料机翼、各种成型工艺的制造过程，让学生对其有直观的认识；采用视频录像叙述飞行器因复合材料结构、维护故障导致的空难事故，帮助学生了解复合材料结构的设计、维护重点，并借对空难导致的严重后果的直观感受，培养学生的责任心和正确的价值理念；采用工程案例，分析复合板、蜂窝、编制等不同复合材料结构的区别及其适用范围，培养学生的工程意识，提高独立思考能力及解决工程实际问题的能力。
四、改变课程考核方式
传统的教学考核方式通常为闭卷考试，这种方式可以促使学生在短期内记忆、巩固所学知识，但不可否认，它容易导致学生死记硬背，在一定程度上束缚了学生分析、创造能力的培养。因此，亟需在考核方式上进行创新改革，如课堂开卷考试、课外论文等。
开卷考试由于考试命题的多样化，有利于引导学生查阅文献、资料、背景、数据，提高学生学习的主动性，并增强其理解和综合分析问题的能力。由于既督促了学生平时认真学习、积累知识，又避免了死记硬背却很难学以致用的尴尬，在近几年的教学尝试阶段取得了良好效果，颇受学生欢迎。在实际的教学过程中，正在逐步尝试将开卷考试与其他方式相结合。例如，在学期中安排一次学生的课堂演讲报告，内容既可在教师给定范围内，也可自拟。由于时间所限，演讲时间不宜过长，但要有清晰的条理和汇报内容。从实际效果看，学生不仅增加了对相关知识的兴趣，而且培养了演讲和独立思考能力。在最终的成绩评定上，演讲成绩与试卷考试成绩各占一定比例，综合考查了学生的各方面素质，评分标准也相对比较客观。
关键词：复合材料；教学内容；方法手段；设计规划
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）16-0205-02
材料是人类赖以生存和发展的物质基础。复合材料对现代科学技术的发展，有着十分重要的作用。复合材料注重各组分材料之间相互取长补短、协同作用，具有组元选择可设计性和结构可设计性[1]。《复合材料》是贵州大学针对矿物资源工程本科专业所设置的一门专业选修课程，意在扩展学生的专业知识。本文在近年来对该课程教学实践的基础上，从教学内容、教学方法和手段以及课程考评方式等方面提出自己的一些设想，以供相关同仁参考。
一、课程背景及基本概况
调查发现，国内高校针对相关专业设置的与复合材料相关的课程除了《复合材料》之外，还有《复合材料学》、《复合材料学基础》、《复合材料概论》等，单从课程名称上看，前两者属于系统讲授的必修类大课，后者属于概论类课程。本校矿物资源工程专业所设置的《复合材料》仅32学时，具体讲授中按照概论的思路开展，务求做到对相关基本概念和知识点都能够讲到。
当前我校的专业选修课还没有像其他公共选修课那样按照个人兴趣真正地自主选择，而是根据专业培养方案要求，在限定的学分数及课程范围内以专业、班级为单位，按照指导性原则有针对性地集体选择。这样就会出现部分学生对所“强制”选修的课程不感兴趣、缺乏学习主动性等现象。另外，我校矿物资源工程专业原本非材料类专业，近年来虽然对课程设置体系有所调整，但在学分数限定下，对于材料学科的课程无法系统化，所设置的课程无法全面覆盖学生在学习《复合材料》时所要求先修的材料科学与基础、材料合成与制备、高分子材料、材料物理、材料化学、金属材料、无机非金属材料、材料界面等材料学科主要基础课程[2]，这就给《复合材料》课程的授课带来了一定困难，经常会遇到学生对于相关基础知识空缺的现象。当前笔者课题组正在进行矿物资源工程专业创新创业教育教学研究，如何开展好专业选修课程的教学工作并达到预期目标也是需要亟待解决的问题，值得我们认真研究和思考。
二、对本课程的教学内容的设计规划
《复合材料》课程涵盖的知识体系宽广、内容丰富，是一门实用性非常强的课程[3]。作为一门选修课，要在培养方案中所限定的32学时内系统地完成全部课程内容教学任务几乎不可能，因此必须对教学内容根据专业培养目标要求进行合理调整。本课程主要内容包括复合材料的定义及发展历史、分类及基本性能、基体和增强体的结构与种类、复合材料界面、复合材料的制备及应用等。结合近年的教学实践，拟按照下述思路着手教学内容的调整和设计。
1.按照专业定位和人才培养目标确定教学重点。在教学之初，首先制定课程教学大纲，明确教学目标及要求，确定教学内容及重点。确定教学重点是实现有效教学的前提，只有在明确了教学目标的前提下才能在教学过程中抓住重点、突破难点。针对矿物资源工程专业偏向矿物材料的特点，在课程内容中对于金属基复合材料部分作简要概述，而对于聚合物基复合材料，由于其增强材料大多为矿物颗粒、纤维以及晶须，应该和陶瓷基复合材料等进行重点、详细介绍。
2.结合专业目标要求合理设计课程讲授体系。虽然在各类教材中，复合材料的各章节看似独立，但实际上章节内容之间联系非常紧密，在教学中要特别注重各章节之间的衔接以及知识点之间的内在逻辑和关联，让学生在学习中从整体上把握课程学习方向，最终能形成一个完整的知识体系。比如课程概述部分关于复合材料组成的基体和增强体，在后续各类型复合材料的教学中都有所涉及，并且都可以按照基体材料、增强材料、界面性能、加工制备、复合材料性能的逻辑次序来展开，前四个方面都会对复合材料最终的性能及用途有所说明。所以，在整个教学过程中，都要严格把握材料组分、结构与性能以及性能决定应用等关系，把每章节的内容和整门课程的内容联接为一个知识整体。
3.教学中注重理论联系实际。随着复合材料在日常生活和社会生产实际中的应用领域不断发展扩大，使得平时我们在衣、食、住、行各方面能够看得到、摸得着的东西都能够和复合材料搭上关系，甚至还是亲密关系，比如我们所穿的衣服布料、吃饭用的碗碟和水杯、各类建筑材料等，都可分别归类为课程中相应的聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料等大类。在课程讲授中时常穿插这些生活中的实例有助于加深学生对课程内容的记忆和提高学习兴趣，学生对此也非常喜欢。
4.及时更新与课程相关的知识和内容。复合材料自从研究发现以来，一直处于迅速发展的态势，每时每刻都会诞生新的复合材料，涌现出新的研究成果。因此在教学内容中也要不断地推陈出新，将之前的陈旧内容进行更新换代，时常添加一些在复合材料领域发表的最新研究成果，尤其是把新型复合材料在航空航天、新能源、医疗、环境等尖端领域中的应用实例贯穿到课堂教学中。
5.笔者目前正攻读材料学矿物材料方向的博士学位，在课程内容讲解中，可以结合攻读博士期间的研究内容、方法以及所查阅的大量文献资料等对课堂知识点进行补充完善。
三、教学方法及教学手段的丰富和创新
现在的教学大多都采用多媒体方式教学，但是多媒体教学过程也不仅仅就是做个PPT给学生演示讲解一下就完事了，在教学中要不断丰富和创新自身的教学方法和教学手段。
1.精心制作多媒体课件。当今高校课堂，PPT课件已经是最基本的要求了。即便如此，我们对这个最基本的PPT也要认真对待。我们要做到课件美观精练、图文并茂，尽量避免大段文字堆积和由于粗心大意而产生的错别字等小问题，还要避免为图省事而随意在网上下载别人现成的课件，即使是教材随带的课件，也得按照自己设计的教学内容和思路精心调整和修改，还要将好的视频和音频等素材融入到演示课件中。在计算机多媒体技术快速发展的今天，还要将已经很成熟的计算机辅助教学（CAI）系统引入到自己的教学过程中，增大教学信息，给学生创造一个有经历感的学习环境。
2.调整和创新教学方式。首先，在教学过程中开展教师指导学生自主学习，让学生真正成为教学环节的主题。总体而言，该课程多为陈述性内容，以往的“灌注式”教学模式使得课堂气氛沉闷，学生也觉得枯燥乏味[4]。因此课堂教学中无需做到面面俱到，针对设计的重点内容进行详细讲解，对于容易理解的内容让学生在教师指导下自学，进行学生汇报或提问式检查等。其次，采用讨论式教学，加强课堂互动，鼓励学生提问，引导学生思考，让学生主动参与到教学中去。最后，每一章教学中期给学生布置题目，让学生自主查阅文献资料，在课堂上进行分组报告，也鼓励学生针对自己感兴趣的主题或内容进行报告，报告后其他同学进行提问、点评和讨论，此举可以锻炼学生利用各种媒介进行文献查阅和语言报告表达能力，使学生了解复合材料的最新发展动态，接触学科前沿领域，并提升自身综合能力。同时也要借鉴国内外其他高校在相同课程教学中好的思路和方法。
四、采取多元化的课程考评机制
课程考核是教学质量管理体系中的一个重要环节。传统的纯知识记忆考试方式在很大程度上约束了学生的思维，也会对学生造成一定的压力，最终的结果就是造成学生整天为了通过考试而学习，缺乏学习的积极性和主动性[3]。教学中，我们要意识到考试从来都只是衡量和评价学生对所学课程知识掌握情况以及使用所学知识理解问题、分析问题和回答解决问题能力的一种手段，并非教学的最终目的。鉴于此，本课程开始之初就倡导学生轻松学习，最终采取多种形式相结合的考查方式，主要包括开卷笔试、课堂报告、课程论文等，同时在很大程度上还兼顾考查学生平时的学习态度、学习能力等综合素质。这种多元化的考评机制既达到了学生对课程知识的掌握情况，也注重对整个学习过程、创新思维以及综合素质的考查，符合学生在学习上的心理要求，也达到了预期的教学效果，学生对此也表示满意和赞同。
五、结语
教学过程是一个日积月累、不断完善和熟练的过程。课程教学改革并非只是口头上的说词，还是一项长期的系统工程，需要在长期的教学过程中不断探索和总结。我们要改变选修课曾不被很多老师和同学所重视的不良现象。通过不断的学习和总结，提高自身的教学水平，培养学生的学习兴趣、学习积极性和主动性，最终达到提高学生综合能力、培养社会所需的综合素质人才的目标。
参考文献：
[1]尹洪峰，魏剑.复合材料[M].北京：冶金工业出版社，2010：2.
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关键词： 纤维混凝土；电镜；增强机理；聚丙烯
中图分类号：TU375文献标识码：A
复合材料理论则是将多种单一材料结合或混合之后所构成的材料整体看作一个多相系统，其性能乃是各个相的性能的加和值。混凝土从本质上说就是一种复合材料。我国混凝土科学技术的先驱和奠基人、工程院院士吴中伟教授在水泥基复合材料的科学研究方面提出了具有创建性的思路。早在1959年，吴中伟教授发表“中心质效应假说”，把水泥基复合材料的不同层次结合在一起。吴中伟教授认为，中心质效应是可以叠加的。这种思路的内核，正是复合材料理论的精髓。复合材料之所以需要复合，目的是为了改善材料的力学性能。而材料复合的前提是那些基础材料分别具有不同的性能特点，同时它们在相互结合的时候没有或者基本上没有不良的后果。
1 纤维对混凝土性能的影响分析
聚丙烯纤维被称为混凝土的“次要加强筋”，适用于路面、桥面等工程，掺入纤维后对水泥混凝土性能的主要改善在于增强混凝土的韧性。美国联邦公路战略计划(SHRP)通过大量试验研究和工程经验总结出：在混凝土中掺入聚丙烯纤维改善混凝土的品质，使混凝土的综合使用性能得到提高，因此将聚丙烯纤维等有机纤维增强混凝土当作路面高性能混凝土的一种途径。
聚丙烯纤维加入水泥基体中，理论上会对混凝土产生以下几种性能影响：（1）增稠作用；（2）影响基体的强度；（3）阻止基体中原有缺陷（微裂缝）的扩展并延缓新裂缝的出现；（4）影响基体的耐久性。
1.1聚丙烯纤维的增稠效应
加入聚丙烯纤维后，混凝土的工作性方法改变，坍落度降低、离析和泌水减少。在新拌混凝土中，均匀散布的聚丙烯纤维在混凝土中呈现三维网状结构，起到了支撑集料的作用，其作用效果为阻止了粗、细集料的相继沉降，即粗集料首先下沉，然后是细集料。由于聚丙烯纤维的存在，同时也可以减少混凝土表面的析水。在混凝土中，水、料分开的现象称为“离析”，其不仅影响混凝土的匀质性，同时因混凝土表面层存在较多的水泥净浆或含有较细集料的水泥砂浆，使得表层失水迅速而发生较大的收缩，从而导致混凝土表面出现比较多的裂缝，这种裂缝通常被称为“沉降裂缝”。
1.2关于聚丙烯纤维在混凝土中对强度的贡献
根据目前己经收集到的资料，可以观察到性质完全相反的两种结论。有报告称，掺加聚丙烯纤维的混凝土比未掺加聚丙烯纤维的混凝土无论是抗压强度还是抗折强度都有明显提高。但是也有观点声明：在混凝土中掺加一般的低弹性模量的化学纤维通常并不能提高混凝土的轴心抗压强度，低掺量纤维对混凝土的抗压、抗拉与抗弯强度以及杨氏弹性模量均无明显的影响.并认为那些表明低掺量的纤维即可适度提高混凝土的抗压、抗拉、抗弯等强度的指标的试验结果“很可能是带选择性的”。有些研究报告结果甚至反映由于聚丙烯纤维的加入使其混凝土的抗压强度还有所降低。
根据前面力学性能试验研究结果可知，对于聚丙烯纤维而言，掺入一定量时混凝土的抗折和抗压强度有一定程度的提高，这并不意味着在混凝土中掺加聚丙烯纤维对于混凝土强度，就一定是增强作用。据此推断的结论应该是：首先，聚丙烯纤维对混凝土的力学强度的改性作用与纤维本身的物理性能，如长径比、抗拉强度，纤维掺量及纤维的形式有关。其次，由前面试验可知，纤维混凝土的施工工艺，即拌和方式、搅拌时间、振动时间对混凝土的强度也有一定的影响；再次，混凝土强度试验和观测结果的离散性及纤维混凝土配比对强度的影响，可能影响聚丙烯纤维本身对改变混凝土强度的贡献能力。虽然聚丙烯纤维混凝土的主要研究方向为耐久性及疲劳性能等方面，但是了解聚丙烯纤维对混凝土的力学性能的贡献，有利于路面纤维混凝土的工程应用。
1.3聚丙烯纤维的作用
聚丙烯纤维在水泥混凝土中阻止基体中原有缺陷（微裂缝）的扩展并延缓新裂缝的出现在混凝土中加入一定量的聚丙烯纤维，可降低微裂缝尖端的应力集中，防止微裂缝扩展，并可防止连通裂缝的出现。当混凝土原生裂隙在扩张过程中遇到纤维时，纤维将迫使裂缝改变延伸方向或跨越纤维形成更细小的裂纹，在此过程中裂缝扩张的能量得以消耗。当混凝土中出现破坏性裂缝时，由于裂缝的前端与纤维相交，纤维起到跨裂缝传递荷载的桥梁作用，钝化了裂缝尖端的应力集中，使得引起裂缝的拉应力得以消弱或消除。由于聚丙烯纤维在混凝土中呈三维乱向分布，故可使裂缝的发展得到有效的抑制，达到了抗裂的目的。
1.4聚丙烯纤维的加入，影响基体耐久性
纤维的加入，使混凝土的疲劳性、抗冲击能力、耐磨性能得到良好的改善。混凝土中加入聚丙烯纤维凝固后，握裹水泥的高强纤维丝相互粘接成为致密的、乱向分布的网状增强系统，有利于防止并控制微裂缝的产生和发展，并增强了混凝土的韧性。同时由于有效改善了泌水性，对于早期养护大有裨益。试验表明，水泥水化早期，聚丙烯纤维混凝土比普通水泥混凝土可保持更多的水分，这样水泥的水化反应更彻底，离析减少，级配更加均匀，其表面强度较之普通混凝土更强。聚丙烯纤维独特的表面处理工艺使得纤维可以和水泥基料紧密地结合在一起，极大地保持了混凝土的整体强度，混凝土在受到冲击时聚丙烯纤维吸收了大量能量，从而有效减少了应力集中的作用，阻碍了混凝土中裂缝的迅速扩展，增强了混凝土的耐磨性能、疲劳性能、抗冲击能力。
2 微观形貌研究(SEM)
电子显微镜是利用电子与物质作用所产生的讯号来鉴定微区的晶体结构、微观组织、化学成份、化键和电子分布情况的电子光学装置。进行电子显微分析时要把具有一定能量的电子会聚成细小的电子束，与样品物质相互作用，激发出可以表征材料微区特征的各种信息，检测并处理这些信息。
本试验选用S-3400N扫描电子显微镜对试样进行显微分析，如图4.1。该仪器技术参数如下：
（1）二次电子SE分辨率：3.0nm (高真空，30KV)，10nm(高真空，3KV)
（2）背散射电子BSE分辨率：4.0nm (低真空，30KV)
（3）倍率：5~300000倍
图1 S-3400N扫描电子显微镜
试块破坏内部纤维基本被拉断，说明水泥与材料之间结合紧密，试块比较密实，见图1。
（a）普通混凝土（b）超韧性纤维混凝土
图2 电镜扫描结果
从图2可以看出，（1）基准混凝土试件中有大量明显的纤维状的C-S-H晶体和片状钙钒石晶体，说明在基准试件中水泥的水化不充分。从SEM图看出，基准试件空隙大，结构不甚致密，且存在明显的裂纹痕迹。（2）从加纤维混凝土试件的SEM照片中，并不能看出明显的C-S-H和钙钒石，而且混凝土的结构较为致密，无明显裂痕。这表明聚丙烯纤维对砂浆的改性作用效果是明显的，纤维的保水性使混凝土水化充分，因而形成的水化产物致密。（3）从图2中也可清晰的看出，纤维的表面有部分水泥基体残余，表明纤维与水泥基体能紧密结合，进而提供更好的力学性能。
3 结论
（1）加入聚丙烯纤维后，混凝土的工作性方法改变，坍落度降低、离析和泌水减少。
（2）纤维与水泥基体能紧密结合，进而提供更好的力学性能。
参考文献
论文摘要：导电聚合物的突出优点是既具有金属和无机半导体的电学和光学特性，又具有有机聚合物柔韧的机械性能和可加工性，还具有电化学氧化还原活性。MacDiamid，Heeger和白川英树因在导电聚合物的发现和发展中作出的突出贡献共同获得2000年度诺贝尔化学奖。聚苯胺因具有制备简单（可通过化学氧化聚合批量生产）、成本低廉、稳定性好、可制备成导电聚苯胺溶液等突出优点，成为最有应用前景的导电聚合物之一。
1 聚苯胺衍生物
聚苯胺(PAn) 具有优良的电化学活性和环境稳定性，但加工性能、溶解性能、物理力学能差等问题极大的限制了PAn的应用与发展，对PAn的结构进行改性和修饰可有效改善以上缺陷，因而成为当前PAn研究的主要方向。
在苯胺环邻位上引入介晶基元是获得液晶聚苯胺衍生物的一种重要方法。该类液晶聚苯胺衍生物的制备是先合成带有介晶基团邻位环取代苯胺单体，然后通过界面聚合得到液晶性的聚邻位环取代苯胺。 将液晶化合物1-溴-10-（对-4-正戊基-环己基-苯酚基）-癸烷引入到苯胺环邻位上，可使其与邻羟基-N-乙酰基苯胺通过醚化反应，得到介晶基团邻位环取代苯胺。聚合反应是在水和有机溶剂层的界面之间进行的，水中含有过硫酸铵和高氯酸，有机溶剂为氯仿。典型的聚合反应示例如下:0℃下，将邻位环取代苯胺、高氯酸和氯仿等放在烧瓶中搅拌混匀，将过硫酸铵溶液逐滴加到该混合液中，反应24h后即得氧化态聚苯胺衍生物。用氨水溶液还原后可获得中性的聚苯胺衍生物，所得聚合物都具有很好的溶解性，能溶于氯仿、四氢呋喃、NMP等有机溶剂中。
如果在亚甲基桥上引入液晶基元，也将合成出液晶性的聚苯胺衍生物。其合成方法通常是基于Rothemund 反应，将二苯胺和末端基为苯甲醛的液晶化合物在硫酸存在下进行脱水缩聚反应。
2 聚苯胺共聚物
应用聚苯胺的优良导电性能，通过多种方式与其他结构，功能材料共聚，能够的到多种多样的新型高分子材料，并用于航空航天，汽车，微电子，通信，纺织等诸多领域，逐渐成为近年来研究的热点。
2．1 煤基聚苯胺导电复合材料
西安科技大学首先利用煤的特殊芳环结构特征(电性质)、孔结构特征(溶胀性)及酸性侧基官能团结构特征，以煤为基体并作为一种大分子质子酸掺杂剂，引发苯胺的原位聚合制得煤基聚苯胺导电复合材料。这种复合材料有望成为一种新型廉价的导电填料，用来填充各种聚合物制备导电复合材料，从而解决聚苯胺在实际应用中出现的加工性不好的问题。
2.2 PAn-PEG6000-PAn三嵌段共聚物
PEG为柔性聚合物，其引入有利于聚苯胺掺杂。毛联波等将三嵌段共聚物分别溶于N-甲基吡咯烷酮（NMP），N，N-二甲基酰胺（DMF）、CHCl2（DCM）和乙醇中，配成浓度约1.5mg/Ml的稀溶液，室温下磁力搅拌4h，扫描电镜下观察了其自组装行为，看出，在不同溶剂类型中，三嵌段共聚物可以组装成不同的形貌， 主要取决于溶剂与两种链段的相容性差异。
2．3 碳纳米管/聚苯胺复合材料
北京化工大学的曾宪伟等通过原位聚合方式制得了碳纳米管/聚苯胺复合材料。将适量的碳纳米管放人盛自去离子水的三口烧瓶中，高速搅拌一段时间。取适量苯胺溶解在50mL去离了水中。 用HCl调节pH为1～2，然后加入三口烧瓶中充分搅拌均匀。取适量(NH4)2S2O8，用去离了水配成5OmL溶液，控制聚苯胺和(NH4)2S2O8的摩尔比约为l：l，在冰水浴条件下向苯胺和碳纳米管的混合溶液中缓慢摘加(NH4)2S2O8的水溶液，使之在0O C条件下反应30min反应结束后，产物进行过滤洗涤，在真空条件下干燥，制得碳纳米管/聚苯胺复合材料。看出，在碳纳米管/聚苯胺复合材料中，聚苯胺将碳纳米管完全包住，在碳纳水管表面形成一聚苯胺层。 转贴于
2．4 PVA/PANI导电复合纤维
由导电纤维制成的导电织物，具有优异的导电、电热、屏蔽、吸收电磁波等功能，广泛应用于电子、电力行业的导电网、导电工作服；医疗行业的电热服、电热绷带；亦广泛用于航空、航天、精密电子行业的电磁波屏蔽罩等方面。
四川大学的李磊等将具有良好力学性能的聚乙烯醇(PVA)纤维在溶胀状态下浸渍苯胺(ANI)，制取了PVA/PANI导电复合纤维。PVA纤维试样放入1 mol/L的ANI单体的盐酸(1mol/L)溶液中，浸泡3h后取出，迅速放入盛有过硫酸铵(1.0g)与1mol/L的盐酸溶液中，在0-5oC下聚合反应2h得到PVA/PANI导电复合纤维。
2．5 聚苯胺包覆短碳纤维
直接用聚合物包覆改性SCF(PASCF)表面松散，在机械作用下产生了剥离，氧化处理后用聚苯胺包覆改性后的SCF(PAOSCF)表面致密、呈现凹凸不平状，表面的粗糙度明显增大，从而增大SCF表面与基料树脂之问的有效接触面积，有利于树脂的浸润，物理锚定作用显著增强．这主要是由于硝酸氧化处理的SCF表面增加－C00H，－0H等官能团的含量，提高纤维表面的润湿性和极性，增加了化学键合点，从而提高了原位聚合过程中苯胺单体在纤维表面的润湿和化学键合作用，有效改善了聚苯胺在纤维表面的附着性，形成了比较致密的包覆层。
参考文献
[1]Hiromasa Goto and Kazuo Akagi Synthesis and Properties of Polyaniline Derivatives with Liquid Crystallinity，Macromolecules 2002：35，2545-2551
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