晶须增强复合材料的增强机理

为什么复合材料中的增强相主要选纤维和晶须？

复合材料中的增强相主要选纤维和晶须，是因为纤维和晶须有很强的抗拉强度和伸长率。比如晶须，它不含有通常材料中存在的缺陷（晶界、位错、空穴等），其原子排列高度有序，因而其强度接近于完整晶体的理论值。其机械强度等于邻接原子间力。

晶须的高度取向结构不仅使其具有高强度、高模量和高伸长率。

晶须是由高纯度单晶生长而成的微纳米级的短纤维。其机械强度等于邻接原子间力产生的强度。

晶须的高度取向结构不仅使其具有高强度、高模量和高伸长率，而且还具有电、光、磁、介电、导电、超导电性质。

晶须是什么？

晶须是指在人工控制条件下以单晶形式生长成的一种纤维，其直径非常小（微米数量级），不含有通常材料中存在的缺陷（晶界、位错、空穴等），其原子排列高度有序，因而其强度接近于完整晶体的理论值。由于用晶须增强的复合材料具有达到高强度的潜力，因此晶须的研究和开发受到了高度重视。虽然60年代已开发了近百种不同材料晶须的实验品，但是由于技术复杂，价格高昂，很少有实用价值。

1975年从稻壳制备β-SiC晶须，为工业生产打开局面。

80年代后实现了大规模生产SiC晶须，又开发了SiC晶须的金属基、陶瓷基、树脂基的复合材料，发展了Al2O3、Si3N4、K2O.6TiO2、TiN、TiB2、Zn-Ni等晶须新品种，晶须材料得到进一步发展。

晶须除具有高强度性能外，具有保持高温强度的性能，高温时晶须比常用的高温合金强度损失少得多，还具有一些特殊的磁性、电性和光学性能，可开发为功能材料。晶须主要用作复合材料的增强剂，用于航空航天飞行器构件和部件，在机械、汽车、化工、生物医学和日用工业中也得到应用。

晶须是什么概念？

晶须是由高纯度单晶生长而成的微纳米级的短纤维。其机械强度等于邻接原子间力产生的强度。晶须的高度取向结构不仅使其具有高强度、高模量和高伸长率，而且还具有电、光、磁、介电、导电、超导电性质。

晶须的高度取向结构不仅使其具有高强度、高模量和高伸长率，而且还具有电、光、磁、介电、导电、超导电性质。

晶须的强度远高于其他短切纤维，主要用作复合材料的增强体，用于制造高强度复合材料。

frp层是什么？

指的是纤维增强复合塑料层。

纤维增强复合材料是由增强纤维和基体组成。纤维（或晶须）的直径很小，一般在10μm以下，缺陷较少又较小，断裂应变约为千分之三十以内，是脆性材料，易损伤、断裂和受到腐蚀。基体相对于纤维来说，强度、模量都要低很多，但可以经受住大的应变，往往具有粘弹性和弹塑性，是韧性材料。

pp共聚配方？

聚丙烯（PP）是通用热塑性塑料的主要品种之一，具有良好的综合性能，在汽车用塑料中的比例高达30%以上，但其在应用中存在强度低、尺寸稳定性差等缺陷，因而需要对PP进行增强改性。通过增强改性，可以扩大PP的应用范围，并能使PP的某些性能达到工程塑料的应用要求。

现介绍两种增强改性PP的配方与技术。

晶须和滑石粉复合增强PP

晶须一般为单晶结构，尺寸很小，其微观结构呈针状或纤维状，长径比较大，作为填充材料与PP共混改性时，可改变PP结晶行为，有明显的增强、增刚作用。而滑石粉是PP材料最通用的一种填料，滑石粉的加入可起到增强材料和降低生产成本的作用。

北京航天试验技术研究所等利用碱式硫酸镁晶须和滑石粉复合增强PP，制备了同时具有高尺寸稳定性和高力学性能的PP复合材料。

配方

PP基体 64%；高抗冲共聚PP 10%；乙烯– 辛烯共聚物(POE) 5%；碱式硫酸镁晶须 15%；滑石粉 5%；抗氧剂1010 0.1%；抗氧剂168 0.2%；乙撑双硬脂酰胺(EBS) 0.5%；硬脂酸钙 0.2%。

注：以上均为质量分数。

钛酸锂晶须用途？

　 由于钛酸锂晶须具有上述良好的力学性能和物理性能，并具有很高的电绝缘性、耐热、隔热性能和优异的红外波长区域发射性能，膨胀系数与塑料相当，复合增强塑料相容性好，表现出良好的耐磨性和润滑性，因此，在工程塑料、摩擦材料、隔热、绝缘材料等领域得到了广泛的应用，其主要应用范围如下。

　 （1）作聚全物用强化材料：增强工程塑料，提高工程塑料的耐蠕变性、低磨耗性、耐热性和尺寸稳定性等，制作各种形状复杂的精密零部件，用于汽车、仪器仪表、精密机械、电子电气等领域里。

　 （2）耐磨耗材料：现正代替石棉在轻型汽车的刹车片、盘式衬垫和离合器衬片等方面的应用。

　 （3）涂料：钛酸钾晶须由于其隐蔽力强，对红外线反射力高，可作为造纸用有效白色颜料和耐热材料使用。在国外，它作　 为涂料原材料已应用于制造红外线反射涂料与耐热隔热涂料。

　 （4）隔热材料：钛酸钾晶须有1200℃的耐热性，同时红外线反射率高，在高温下热传导率低，作隔热材料十分优越。

　 （5）隔膜材料：钛酸钾晶须耐碱性好，可作碱性电解用隔膜、燃料电池隔膜和电池分选器使用。

　 （6）过滤器原材料：钛酸钾晶须自身亲水性好，采用表面处理剂处理，还有好的亲油性，可做各种过滤材料使用