第3节 复合材料
目标与素养：1.了解复合材料的形成和组成成分。(宏观辨识)2.能列举几种常见的复合材料及其在生产、生活中的重要应用。(社会责任)
一、复合材料
1．概念
由两种及两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料。
2．组成
复合材料
3．特点
既保持了原有材料的特点，又使各组分之间协调作用，形成了优于原材料的特征。
4．类型
(1)按基体分
(2)按增强体的形状分
合金和复合材料都是由两种或两种以上的物质经加工而成的，从组成和性能来看，两者是否属于同一类物质？
【提示】 不属于同一类物质。复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而成的，兼有两种材料的优点的材料。合金是两种或两种以的金属或非金属熔合而成的具有金属特性的材料。复合材料的基本组成是基体和增强体，且两者的性质有明显的差别，合金中无论是单一成分还是多种成分，性能都具有很大的相似性，故两者不属于同一类物质。
二、形形色色的复合材料
1．生产、生活中常见的复合材料
复合材料
玻璃钢
碳纤维增强复合材料
组
成
基体
合成树脂
合成树脂
增强体
玻璃纤维
碳纤维
特 性
密度小，质量轻，耐水，耐磨，耐腐蚀性强，良好的电绝缘性和机械加工性能
韧性好、强度高、质量轻
玻璃钢是玻璃和钢铁组合成的复合材料吗？
【提示】 不是。它是以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。
2．航空、航天领域中的复合材料
材料名称
碳纤维增强金属基复合材料
隔热陶瓷瓦(纤维增强陶瓷)
基体
金属(Al、Mg、Ti等)
陶瓷(Al2O3陶瓷、Si3N4陶瓷、SiO2陶瓷等)
增强体
纤维(碳纤维等)
纤维(碳纤维、碳化硅纤维等)
主要优点
耐高温，强度高，导电、导热性好，不吸湿，不易老化等
耐高温、有韧性
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)合金是一种复合材料。 ( )
(2)复合材料是一种混合物，没有固定的熔、沸点。 ( )
(3)若把钢筋混凝土看成复合材料，则基体是水泥，增强体是钢筋。
( )
[答案] (1)× (2)√ (3)√
2．复合材料中起骨架作用的是( )
A．基体 B．增强体
C．增塑剂 D．防腐剂
[答案] B
3．下列复合材料的类别中，与其他三种不同的是( )
A．金属基复合材料 B．树脂基复合材料
C．颗粒增强复合材料 D．绝缘基复合材料
[答案] C
常见材料的成分与性能
1.常见材料的优缺点
材料
实例
优点
缺点
金属材料
钢铁
韧性好、硬度大
易被腐蚀
无机非金属材料
玻璃
透明、绝热、电绝缘
易破碎
有机合成材料
塑料
质轻、塑性好
易燃、易老化
2.玻璃钢和钢化玻璃、有机玻璃的区别
(1)玻璃钢是以合成树脂为基体，玻璃纤维作增强体的复合材料。
(2)普通玻璃加强热然后骤冷得到的是钢化玻璃，属于无机非金属材料。
(3)有机玻璃的成分是有机高分子材料。
3．钢铁、玻璃、塑料、玻璃钢的优缺点
(1)钢铁硬度大，韧性较好，熔、沸点较高，易成型，但是不耐高温，易被氧化。
(2)玻璃硬度大，熔、沸点较高，易成型，耐腐蚀，但是质脆，不耐冲击。
(3)塑料电绝缘性好、质轻，防水，但是耐油性差，易老化。
(4)玻璃钢强度高、密度小，耐水、耐磨、耐撞击，具有良好的电绝缘性和机械加工性能。
【典例】 下列关于复合材料的说法正确的是( )
A．将不同性质的材料经简单混合便成复合材料
B．合金就是复合材料
C．复合材料中的各部分作用相同
D．复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的
D [复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的，并不是简单的混合。复合材料的两部分作用是不同的，基体起黏结作用，增强体起骨架作用。]
1．下列材料，可能是用玻璃钢制作的是( )
①棉纱 ②玻璃 ③钢材 ④滑梯 ⑤游乐车 ⑥餐桌椅
A．①②③ B．①②④
C．③④⑤ D．④⑤⑥
[答案] D
2．把下列材料与其特性用短线连接起来。
①金属材料 a．易破碎、耐高温、绝缘性好
②有机合成材料 b．强度高、耐磨损、绝缘性好
③陶瓷材料 c．易老化、不耐高温
④复合材料 D．易被腐蚀
[答案] ①—d ②—c ③—a ④—b
1．下列各材料中属于复合材料的是( )
A．不锈钢
B．钢化玻璃
C．光导纤维
D．航天器外层的隔热陶瓷瓦
D [不锈钢属合金；钢化玻璃属无机非金属材料；光导纤维的成分是SiO2。]
2．玻璃钢和碳纤维增强复合材料制作过程中都用到的材料是( )
A．合成树脂 B．碳纤维
C．钢材 D．玻璃纤维
A [玻璃钢中的增强体是玻璃纤维，碳纤维增强复合材料的增强体是碳纤维，这两种复合材料的基体都是合成树脂。]
3．下列关于复合材料的说法不正确的是( )
A．复合材料一定是由两种或两种以上材料制成的
B．复合材料保持了原材料的优点，又有优于原材料的特点
C．在复合材料中，基体起骨架作用
D．在复合材料中，增强体起骨架作用
C [复合材料中一定含有两种或两种以上的材料，但这两种或两种以上的材料必须是性质不同的材料，所以，A、B两项正确；在复合材料中起骨架作用的是增强体，起黏结作用的是基体，C项错，D项对。]
4．下列关于碳纤维增强树脂基复合材料的说法正确的是( )
A．碳纤维复合材料的基体是碳纤维
B．碳纤维复合材料的增强体是合成树脂
C．碳纤维复合材料具有韧性好，强度大，质脆质轻的特点
D．碳纤维复合材料具有可燃性
D [此材料是“碳纤维增强体＋合成树脂基体”的简称，由此可知，A、B错；碳纤维复合材料应有合成材料的韧性，并不“质脆”，C错；不论碳或合成树脂，皆有可燃性，D正确。]
5．把①钢铁，②Cu，③陶瓷，④光纤，⑤氮化硅陶瓷，⑥金，⑦水泥，⑧合成纤维，⑨玻璃钢，⑩塑料按分类填写在下列横线上(填写序号)：
(1)黑色金属材料________。
(2)有色金属材料________。
(3)传统无机非金属材料________。
(4)新型无机非金属材料________。
(5)复合材料________。
(6)有机合成材料________。
[答案] (1)① (2)②⑥ (3)③⑦ (4)④⑤ (5)⑨ (6)⑧⑩
课件30张PPT。第4章 材料家族中的元素第3节 复合材料两种及两种以上性质不同 骨架黏结协调作用原有材料陶瓷基树脂基金属基纤维增强颗粒增强夹层增强碳纤维合成树脂合成树脂玻璃纤维纤维金属陶瓷纤维常见材料的成分与性能 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(二十七)
(建议用时：25分钟)
[合格基础练]
1．复合材料中往往有一种材料作为基体，另一种材料作为( )
A．增塑剂 B．发泡剂
C．防老化剂 D．增强体
[答案] D
2．下列常用作化学仪器的制作材料，属于复合材料的是 ( )
A．铁架台 B．烧杯
C．石棉网 D．瓷坩埚
C [铁架台的制作材料为金属铁；烧杯、瓷坩埚的制作材料均为硅酸盐材料；石棉网是由石棉做基体，铁丝网做增强体形成的复合材料。]
3．复合材料的优点是( )
①强度高 ②质量轻 ③耐高温 ④耐腐蚀
A．仅①④ B．仅②③
C．除③外 D．①②③④
D [复合材料既能保持原来材料的长处，又能弥补它们的不足，具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等特性。]
4．复合材料是一类新型的、有发展前景的材料。目前，复合材料最主要的应用领域是( )
A．高分子分离膜 B．人类的人工器官
C．宇宙航空工业 D．新型药物
C [复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优良性能，所以主要应用于宇宙航空工业。]
5．纤维复合材料中的增强体为纤维状，其中应用比较广泛的有碳纤维、玻璃纤维等。下列对纤维的说法中，不正确的是( )
A．玻璃纤维在一定条件下拉成极细的丝，可用于纺织宇航服等，但其拉伸强度却接近高强度的钢的拉伸强度
B．玻璃纤维易断，不能用于纺织
C．碳纤维化学性能好，耐酸、碱腐蚀，有良好的耐低温性能
D．氧化铝、氧化硅、碳化硼等也可拉成纤维，做复合材料的增强体
B [玻璃本身是易碎的脆性材料，由它制成的玻璃纤维却异常柔软，具有很高的强度。]
6．对下列材料的特征及用途的说法不正确的是( )
A．玻璃纤维柔软且细如丝，可像棉纱一样纺织，但拉伸强度低
B．光导纤维传导光的能力很强，是非常好的通讯材料
C．氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用于制造柴油发动机
D．玻璃钢强度高、密度小、耐腐蚀，可用于排水管道工程
A [玻璃纤维不同于植物纤维，是一种高强度的新型材料。玻璃纤维虽然细如丝，但其拉伸强度高，其拉伸强度接近于钢。]
7．请用短线把下列物质及其主要性能、用途相互连在一起。
物质 主要性能 用途
A．玻璃钢 a．耐腐蚀性强 ①制造骨和股关节
B．光纤 b．密度小、强度高 ②制造排水管道
C．生物陶瓷 c．质量轻、保密性好 ③汽车车轮骨架
D．铝合金 d．有生物功能 ④通讯材料
E．隔热陶瓷瓦 e．耐高温、韧性强 ⑤航天飞机隔热层
[答案] A—a—② B—c—④ C—d—① D—b—③ E—e—⑤
8．玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。
(1)玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是由石英砂、________和石灰石(或长石)高温熔融而成的，主要反应的化学方程式为_______________________________________________________
_______________________________________________________
____________________________________________________。
(2)玻璃钢中玻璃纤维的作用是_______________________。
玻璃钢具有___________________________________等优异性能。(写出两点即可)
[解析] (1)利用石灰石、纯碱、石英砂生产玻璃的化学方程式为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。(2)玻璃钢是将玻璃纤维和高分子材料复合而成的复合材料，其中玻璃纤维的作用是增强体，合成材料是基体；它具有强度高、质量轻、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性能好等优良性能。
[答案] (1)纯碱 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑
(2)增强体 强度高、质量轻(其他合理答案也可)
[等级过关练]
9．下列对玻璃钢的叙述正确的是( )
A．玻璃钢是由普通玻璃加强热然后骤冷而得到的，所以其成分与普通玻璃相同
B．玻璃钢是以玻璃为基体，钢纤维做增强体的复合材料
C．玻璃钢的基体是合成树脂，增强体是玻璃纤维
D．玻璃钢的强度和机械加工性能比合金钢稍差，但耐腐蚀性和绝缘性比合金钢好
C [该题主要考查玻璃钢这种复合材料的基体组成结构和性能特征，应对复合材料的基体和增强体的功能有清楚的认识，需通过分析各选项与复合材料在性能上的关系，进行比较判断，方能得出结论。]
10．如图标出了各种材料强度与密度的比值以及广泛使用的年代。
(1)从图中可以看出的信息有________。
A．科学技术的发展越来越快，新材料频频出现
B．新材料发展的总体趋势是强度越来越大
C．1800年以前出现的材料强度都比铝小
D．铝的密度比钢的密度大
(2)有甲、乙两种材料，它们的强度相同，甲的密度是乙的2倍。且甲材料与图中的b点对应，则乙材料在图中的位置是________。
A．a点 B．a、b之间
C．c点 D．b、c之间
[解析] (1)从图中来看，新材料出现的频率增加，A正确；的比值逐渐增加的原因跟新材料的密度小有关系，不完全是强度越来越大，B错误；1800年以前的材料中青铜、铸铁等的强度都高于铝，C错误；铝的密度小于钢，D错误。
(2)甲、乙两材料的强度相同，而甲的密度是乙的2倍，因此甲的的数值应为乙的二分之一，因此选D项。
[答案] (1)A (2)D
