1、電子產品結構材料特性和選擇方法 第六講 復合材料 （1課時） 第六講 復合材料6. 復合材料6.1 碳纖維6.1.1 物理和力學性能6.1.2 碳纖維應用6.2 納米磁性復合材料 6.3 塑木復合材料 第六講 復合材料復合材料(Composite materials)，是以一種材料為基體(Matrix)，另一種材料為增強體(Reinforced)組合而成的材料。它與合金不同在于合金是兩種以上屬組成的。而復合材料則是由非金屬和金屬材料組成的,或者由兩種非金屬材料組成的，而且是物理混合或者層壓組合而成。6.1 碳纖維6.1.1 物理和力學性能* 碳素纖維（Carbon fiber）主要分為聚丙烯腈

2、（PAN）基碳纖維及瀝青基碳纖維。碳纖維的比重為1.8左右。碳纖維產品包括PAN基碳纖維（高強度型）及瀝青基碳纖維（高彈性型）。它又簡稱碳纖維,含碳量都在95%以上。第六講 復合材料*目前具有工業意義的原絲僅有聚丙烯腈纖維(PAN)和中間相瀝青(苯可溶各向異性瀝青)，各國生產碳纖維主要是以聚丙烯腈纖維為原料，經過高溫碳化等特殊工藝加工成極細的纖維絲(直徑510m)。 * 碳纖維的原料形態有長絲、短纖維和短切纖維；碳纖維復合材料的成品形態有板、布、氈、管等。第六講 復合材料* 碳纖維按力學性能分為通用型和高性能型 。通用型碳纖維強度為1000MPa、彈性模量為100GPa左右。高性能型碳纖維又分

3、為高強型（強度2000MPa、彈性模量250GPa）和高彈型（彈性模量300GPa以上）。強度大于4000MPa的又稱為超高強型；彈性模量大于450GPa的稱為超高模型。第六講 復合材料 表6-1碳纖維增強聚苯硫醚(PPS)的性能 第六講 復合材料6.1.2碳纖維應用* 碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷等材料中，構成復合材料或者合金材料。* 碳纖維復合材料主要有碳纖維樹脂基、鋁合金基、鎂合金基材料。碳纖維復合材料的強度、韌性、彈性極好，遠超過鋁、鎂和鈦合金。9/6/2022第六講 復合材料 * IBM很早就采用了碳纖維制造筆記本電腦，如全球售出2

4、00萬臺的IBM 600系列筆記本電腦。據該公司的報告稱碳纖維強韌性是鋁鎂合金的兩倍。 * 碳纖維而且散熱效果最好，因此碳纖維機種的外殼摸起來最不燙手。在冬天，碳纖維材料殼體表面不像鎂合金那么冰涼，手感比較舒服。另外，碳纖維的表面著色比較困難，所以產品一般均用黑色或深色。 第六講 復合材料* 碳纖維是一種導電材質，可以起到類似金屬的屏蔽作用。* 索尼 TX系列筆記本電腦也是使用了碳纖維外殼。* 碳纖維還有其特殊用途。1999年發生在南聯盟科索沃的戰爭 中，北約使用碳纖維炸彈破壞了南聯盟大部分電力供應，這 些導電性纖維形成的覆蓋云層使供電系統短路。 第六講 復合材料 圖6-1索尼TX系列碳纖維筆

5、記本電腦 第六講 復合材料 衛星天線接收面和支架 （嘉興天翼） 飛機黑盒子罩 圖6-2 碳纖維產品第六講 復合材料6.2 納米磁性復合材料1.納米磁性材料* 納米磁性材料( nanometer magnetic materials) 由強磁性(鐵磁性和亞鐵磁性)材料制成的粒徑約1 100nm的超細微粉(納米磁粉)，或由納米磁粉制成的 固體磁性材料和薄膜磁性材料的統稱。由于納米物質的 許多性質既不同于一般的宏觀物質，也不同于微觀的原 子和分子，故又稱介觀物質。 2.納米磁性材料復合材料制備時將納米磁性材料如Fe3O4包覆在SiO2等材料表面.形成納米磁性材料復合材料，有良好的電波吸收功能，所以也

6、是一種飛機隱身材料。第六講 復合材料* 金屬、金屬氧化物和某些非金屬材料的納米級超細粉在細化過程中處于表面的原子數越來越多，增大了納米材料的活性。在微波的輻射下，原子核電子活動加劇，促使磁化，使電子能轉化為熱能，從而增加了對電磁波的吸收，同時金屬的高反射性能使材料具有良好的紅外輻射性能。* 納米隱身材料大多是以磁性金屬納米材料為主體構成的納米復合材料。納米隱身材料具有納米尺寸效應、界面效應、納米非均勻性和各向異性等特點，可在微波頻段實現高磁導率、高磁損耗，達到寬頻帶強吸收的目的。6.3 塑木復合材料1.塑木復合材料（Wood Plastic Composite，WPC）是采用木纖維或植物纖維以

7、各種不同的形態作為增強材料或填料，經過預處理后使之與熱塑性樹脂（PP、PE、PVC等）或其他材料復合而成的一種新型環保復合型材料。這種材料在反腐、防水、強度方面大大優于木材。第六講 復合材料圖6-3 與木屑做的地板、包裝材料等第六講 復合材料2.麻增強聚丙烯（Hemp-Fibre Reinforced PP） 麻增強聚丙烯材料具有突出的優點：密度小，含50%麻纖維的 聚丙烯密度僅為1.08g/cm3；除沖擊韌性外，強度和剛性好， 特別是有很高的彎曲模量；可在現有的注塑成型機上用原來的 模具成型加工；沖擊破碎時無尖銳邊緣，具有更高的耐熱性和 更好的隔熱、隔音特性；可循環使用，可以做為一些低強度結 構件。 第六講 復合材料6.4 其它復合材料1.玻纖+塑料 詳見PCB材料。2. 硼纖維復合材料 硼纖維+鋁基復合材料；硼纖維+塑料復合材料。可以做為結構件材料，光纖材料。 美國“Specialty Materials Inc ” 是硼纖維復合材料制造的知名廠商。一種硼纖維復合材料如下表所示。第六講 復合材料 表6-2 硼纖維光纖復合材料第六講