魯科必修1第04章第3節(jié)復(fù)合材料

1、第4節(jié) 復(fù)合材料“神舟6號”載人飛船穿過大氣層時，外殼和大氣層摩擦產(chǎn)生幾千攝氏度的高溫，是什么材料經(jīng)受了這種考驗而安然無恙呢？運動員在登山時用的保險繩、滑雪時用的滑雪板及釣魚竿上的漁線等這些小巧、靈活而強度高的東西是用什么材料構(gòu)成的呢？ 研習(xí)教材重難點研習(xí)點1 認識復(fù)合材料1、材料科學(xué)的發(fā)展過程材料科學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了天然材料、無機非金屬材料、金屬材料、有機合成材料、復(fù)合材料這五個過程。其中，無機非金屬材料主要包括陶瓷材料、玻璃材料、無機非金屬涂層材料等。此類材料一般耐高溫、抗腐蝕，有些材料還有獨特的光電特性。硅酸鹽材料主要指水泥、玻璃、陶瓷等，是傳統(tǒng)的無機非金屬材料。而半導(dǎo)體材料、超硬耐高溫材料

2、、發(fā)光材料等是新型無機非金屬材料。【交流研討】單一材料的優(yōu)缺點：材料實例優(yōu)點缺點金屬材料鋼鐵硬度大、機械性能好易被腐蝕無機非金屬材料普通玻璃性質(zhì)穩(wěn)定、熔點高易破碎有機合成材料塑料強度大、電絕緣，良好的熱塑性、熱固性易燃燒、易老化，廢棄后不易分解2、復(fù)合材料的定義及組成在撐桿跳項目中，運動員使用的撐桿的材料，既不是金屬材料、無機非金屬材料，也不是有機合成材料。這種材料是將兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料經(jīng)特殊加工而成的，像這樣的材料稱為復(fù)合材料。復(fù)合材料由兩部分組成，一部分稱為基體，在復(fù)合材料中起黏結(jié)作用；另一部分稱為增強體，在復(fù)合材料中起骨架作用。3、復(fù)合材料的分類按基體分類，可分為樹脂基復(fù)合材料

3、、金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料。按增強體分，可分為顆粒增強復(fù)合材料、夾層增強復(fù)合材料和纖維增強復(fù)合材料。【領(lǐng)悟整合】現(xiàn)在，金屬材料、無機非金屬材料和有機合成材料都在蓬勃的發(fā)展，雖然它們都具有各自的特點，但隨著社會需求的發(fā)展，材料也走上了無機材料和有機材料綜合發(fā)展的復(fù)合材料之路。材料復(fù)合后，既保持了原有材料的特點，又使各組分之間協(xié)同作用，形成了優(yōu)于原材料的特性。又可以充分利用能源、節(jié)約能源，因此世界各國都在大力開展復(fù)合材料的研究。典例1：下列關(guān)于復(fù)合材料的是說法不正確的是A復(fù)合材料一定是由兩種或兩種以上材料制成B復(fù)合材料保持了原材料的優(yōu)點，又有優(yōu)于原材料的特點C在復(fù)合材料中，基體起骨架作用D在

4、復(fù)合材料中，增強體起骨架作用研析：復(fù)合材料是指兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料經(jīng)特殊加工而成的新材料。復(fù)合材料由兩部分組成，一部分稱為基體，在復(fù)合材料中起黏結(jié)作用；另一部分稱為增強體，在復(fù)合材料中起骨架作用。因此，復(fù)合材料保持了原材料的優(yōu)點，克服了原材料的某些缺陷，也會產(chǎn)生優(yōu)于原材料的特點。例如：玻璃鋼克服了玻璃易碎的不足，保持了玻璃的硬度和強度以及合成纖維的彈性和韌性等。答案：D。研習(xí)點2 形形色色的復(fù)合材料1、生產(chǎn)、生活中的復(fù)合材料（1）玻璃鋼玻璃鋼是一種以玻璃纖維做增強體、合成樹脂做基體的復(fù)合材料。在制造玻璃鋼時，可以將玻璃纖維制成紗或織物加到合成樹脂中，也可以把玻璃纖維切成短纖維加到合成樹

5、脂中。除了普通玻璃纖維外，還可以根據(jù)需要選用耐化學(xué)腐蝕、耐高溫或強度高的特種玻璃纖維做玻璃鋼的增強體。玻璃鋼的強度可以達到甚至超過合金鋼的強度，而密度只有鋼鐵的1/5左右，同時，這種材料保持著較好的耐化學(xué)腐蝕、電絕緣性和機械加工性能，而且又不像普通玻璃那樣硬、脆。玻璃鋼目前以大量用于游樂車、水上滑梯、運輸罐、電話亭、餐桌椅等產(chǎn)品的生產(chǎn)。這些產(chǎn)品充分發(fā)揮了玻璃鋼重量輕、強度高、耐水、耐磨、耐撞、產(chǎn)品美觀及制造方便等特點。此外，玻璃鋼在排水管道工程中也得到了廣泛的應(yīng)用。玻璃鋼雖有很多優(yōu)點，但其剛性不如鋼鐵，即受力后形變較大，其次是耐高溫性能較差，當(dāng)溫度超過400時，強度不易保持。為了改善這些性能，

6、出現(xiàn)了強度和剛性均高的碳纖維、硼纖維等增強材料。（2）碳纖維增強復(fù)合材料在合成樹脂中加入碳纖維做增強體的復(fù)合材料叫做碳纖維增強復(fù)合材料。其特點是韌性好，強度高，質(zhì)輕。碳纖維增強復(fù)合材料被廣泛用于制造高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、釣魚竿、賽車、賽艇、滑雪板和沖浪板等體育用品，也廣泛用在紡織機械和化工機械的制造，以及醫(yī)學(xué)上人體組織中韌帶的制作等。2、航空、航天領(lǐng)域中的復(fù)合材料飛機、火箭的機翼和機身以及導(dǎo)彈的殼體、尾翼中的復(fù)合材料大多以纖維為增強體、金屬為基體的復(fù)合材料作為增強體的纖維是碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維和氧化鋁纖維等耐熱性好的纖維，作為基體的金屬用得較多的是鋁、鎂、鈦等密度小的輕金屬。這類材料的特點

7、是耐高溫、強度高、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性好，不吸濕，不易老化。航天飛機機身上使用的隔熱陶瓷瓦是由纖維和陶瓷復(fù)合而成的材料制成，其增強體多為碳纖維、碳化硅纖維和氧化硅纖維；基體的主要成分是各種陶瓷。這種纖維增強陶瓷保持了陶瓷耐高溫的特性，又增強了陶瓷的韌性，使航天飛機能安全地穿越大氣層返回地球?！绢I(lǐng)悟整合】現(xiàn)在，材料的復(fù)合正向著精細化方向發(fā)展，出現(xiàn)了諸如仿生復(fù)合、納米復(fù)合、分子復(fù)合、智能復(fù)合等新方法。隨著科技的進步，復(fù)合材料有著不可估量的應(yīng)用前景。可以說，當(dāng)前人類已經(jīng)從合成材料時代進入復(fù)合材料時代。典例2：下列材料屬于復(fù)合材料的是A合金 B玻璃鋼 C隔熱陶瓷瓦 D耐高溫結(jié)構(gòu)陶瓷研析：合金是由兩種或兩種以

8、上的金屬或非金屬融合而成的具有金屬特性的物質(zhì)，不屬于復(fù)合材料。耐高溫結(jié)構(gòu)陶瓷多是單一材料，如氮化硅結(jié)構(gòu)陶瓷等。玻璃鋼是玻璃纖維和合成樹脂形成的復(fù)合材料。隔熱陶瓷瓦是由纖維（如碳纖維）和陶瓷形成的復(fù)合材料。答案：B、C。 基礎(chǔ)思維探究題型一、復(fù)合材料的組成及特點典例1：下列關(guān)于復(fù)合材料的說法正確的是A將不同性質(zhì)的材料經(jīng)簡單混合便成復(fù)合材料B合金就是復(fù)合材料C復(fù)合材料中的各部分作用相同D復(fù)合材料兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料經(jīng)特殊加工而制成的研析：本題考查復(fù)合材料的概念，它不同于混合物、不同于合金。復(fù)合材料兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料經(jīng)特殊加工而制成的，并不是簡單的混合。復(fù)合材料的兩部分作用是不同的

9、，基體起連接作用，增強體起骨架作用。答案：D啟發(fā)引申：“基礎(chǔ)性”是必修教材的重要特征之一，體現(xiàn)在本節(jié)教材中即要求同學(xué)們了解復(fù)合材料的形成和組成部分，能列舉幾種常見的復(fù)合材料及其在生產(chǎn)生活中的重要應(yīng)用。拓展變式1復(fù)合材料的優(yōu)點是：強度高 質(zhì)量輕 耐高溫 耐腐蝕A僅 B僅 C僅D全部1研析：復(fù)合材料繼承了原來天然材料、無機非金屬材料、金屬材料、有機合成材料等優(yōu)點，極大改善了材料各種性能。具有強度高，質(zhì)量輕，耐高溫，耐腐蝕等特性。答案：D題型二、重要的復(fù)合材料典例2：下列對玻璃鋼的敘述正確的是A玻璃鋼是由普通玻璃加強熱然后驟冷而得到的，所以其成分與普通玻璃相同B玻璃鋼是以玻璃為基體，鋼纖維做增強體的

10、復(fù)合材料C玻璃鋼的基體是合成樹脂，增強體是玻璃纖維D玻璃的強度和機械加工性能比合金鋼稍差，但耐腐蝕性和絕緣性比合金鋼好研析：玻璃鋼是人們熟悉的一種多用途的復(fù)合材料，它的學(xué)名叫玻璃纖維增強塑料，誕生于30年代。以玻璃纖維為骨料，以合成樹脂作基本和粘結(jié)劑，加熱壓制成型就得到玻璃鋼，其成品強度可與鋼材媲美，比重僅為鋼的1/51/4，耐高溫、抗腐蝕、電絕緣、抗震抗裂、隔音隔熱、加工方便。在航空、機械、汽車、艦船、建筑、化工等部門得到廣泛的應(yīng)用。答案：C。友情提醒：該題主要考查玻璃鋼這種復(fù)合材料的基體組成結(jié)構(gòu)和性能特征，應(yīng)對復(fù)合材料的基體和增強體的功能有清楚的認識，需通過分析各組與復(fù)合材料在性能上的關(guān)系

11、，進行比較判斷，方能得出結(jié)論。如A選項實際指的是鋼化玻璃而不是玻璃鋼。拓展變式2美國的哥倫比亞號航天飛機在制造過程中應(yīng)用了大量的先進復(fù)合材料，其中被覆在整個機身上的防熱瓦片，使航天飛機能安全穿越大氣層，是耐高溫的A陶瓷基復(fù)合材料 B合成樹脂基復(fù)合材料C玻璃鋼 D金屬基復(fù)合材料2研析：航天飛機機身上使用的隔熱陶瓷瓦是由纖維和陶瓷復(fù)合而成的材料制成，其增強體多為碳纖維、碳化硅纖維和氧化硅纖維；基體的主要成分是各種陶瓷。這種纖維增強陶瓷保持了陶瓷耐高溫的特性，又增強了陶瓷的韌性，使航天飛機能安全地穿越大氣層返回地球。答案：A 綜合思維探究題型一、學(xué)科內(nèi)綜合題典例3：普通玻璃、鋼鐵和玻璃鋼是三種不同的

12、材料，它們在性能方面差別很大。請根據(jù)學(xué)過的知識，回答下面問題。（1）普通玻璃的成分是 ；（2）鐵在人類的生產(chǎn)和生活中有著十分重要的應(yīng)用。鐵的應(yīng)用，經(jīng)歷了 到 到 的演變過程。（3）某種復(fù)合材料具有耐高溫，強度高，導(dǎo)電性好，導(dǎo)熱性好的特點，估計該復(fù)合材料的基體和增強體材料可能分別是A金屬；C B陶瓷；SiO2C合成樹脂；SiO2、Al2O3、MgO D合成樹脂；C研析：（1）玻璃是常見的硅酸鹽材料。制普通玻璃的主要原料是純堿、石灰石和石英。生產(chǎn)玻璃時，把原料粉碎后按一定比例混合后，放入玻璃熔爐中加強熱，石灰石與石英反應(yīng)生成硅酸鈣和二氧化碳，純堿與石英反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，但原料中石英是過量的

13、，所以普通玻璃的成分為硅酸鈣、硅酸鈉、二氧化硅。（2）由鐵礦石煉得的生鐵雖然硬度很大，但較脆且不易加工，人們就想辦法降低生鐵中的碳元素，調(diào)節(jié)其中的硅、錳等元素，將鐵轉(zhuǎn)化為鋼，大大改善了其性能。但是，鋼鐵很容易銹蝕，于是不銹鋼應(yīng)運而生。因此，鐵的應(yīng)用經(jīng)歷了“鐵普通鋼不銹鋼等特種鋼”的演變過程。（3）復(fù)合材料兼具有基體和增強體的優(yōu)點，據(jù)此可判斷，應(yīng)該為金屬和C的復(fù)合材料。答案：（1）硅酸鈣、硅酸鈉、二氧化硅。（2）鐵、普通鋼、不銹鋼。（3）A總結(jié)提升：科學(xué)技術(shù)是人類文明進步的基本推動力。人類正面臨著新科技革命的挑戰(zhàn)。而新材料技術(shù)是技術(shù)的基礎(chǔ)，它是文明大廈的基石。普通玻璃是一種傳統(tǒng)的無機非金屬材料，

14、而鋼鐵至今仍然是應(yīng)用最廣泛的無機金屬材料。而隨著科學(xué)技術(shù)的進步，材料必然要走向復(fù)合之路。同學(xué)們對這些材料的成分、性質(zhì)、用途等都要把握清楚。拓展變式3對下列材料的特征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(dǎo)纖維傳導(dǎo)光的能力很強，是非常好的通訊材料C氮化硅陶瓷耐高溫且不易傳熱，可用于制造柴油機D玻璃鋼強度高，密度小，耐腐蝕，可用于廢水處理系統(tǒng)的管道3研析：玻璃纖維不同于植物纖維，是一種高強度的新型材料。玻璃纖維雖然極細如絲，但其拉伸強度大，其拉伸強度接近于鋼。顯然A項錯誤。答案： A 題型二、實際應(yīng)用題典例4：某復(fù)合材料是由碳纖維為增強體、金屬鈦為基體復(fù)合而成

15、的。估計這種材料耐高溫 不耐熱 導(dǎo)電、導(dǎo)熱 不導(dǎo)電、不導(dǎo)熱 可用于飛機機翼 可用于導(dǎo)彈的殼體A B C D研析：復(fù)合材料應(yīng)該兼具有增強體和基體的優(yōu)點。碳纖維熔點高、強度大，金屬鈦熔點高、導(dǎo)電、導(dǎo)熱，二者的密度都較小。因此，該碳纖維增強金屬基復(fù)合材料具有以下特點及功能：a耐高溫 b導(dǎo)電、導(dǎo)熱 c可用于飛機機翼 d可用于導(dǎo)彈的殼體。答案：A。課標(biāo)點擊：課標(biāo)要求同學(xué)們正確認識科學(xué)、技術(shù)與社會的相互關(guān)系，能運用所學(xué)知識解決與化學(xué)有關(guān)的一些實際問題，這也是本節(jié)的能力點所在。具體來說，就是要求同學(xué)們體會物質(zhì)的元素組成與材料性能的關(guān)系，推測某種復(fù)合材料可能的應(yīng)用。拓展變式4碳纖維增強復(fù)合材料是在合成樹脂的基

16、體中加入了碳纖維做增強體，具有韌性好，強度高而質(zhì)輕的特點，下列物質(zhì)中可用其制造的是A游樂車，游樂船 B電話亭，餐桌椅C網(wǎng)球拍，釣魚竿 D航天飛機用隔熱瓦4研析：游樂車，游樂船及電話亭，餐桌椅通?？捎貌Ａт撝频?；航天飛機用隔熱瓦通常用陶瓷基復(fù)合材料；碳纖維增強復(fù)合材料可用于網(wǎng)球拍，釣魚竿的制作。答案：C。 創(chuàng)新思維探究題型一、開放探究題 典例5：復(fù)合材料在航空、航天領(lǐng)域中有重要的應(yīng)用，請舉例說明。研析：復(fù)合材料以其典型的輕量特性、卓越的比強度等許多優(yōu)點在日常生活和航空、航天等諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，這樣的事實非常多，以下答案僅供參考。答案：自從先進復(fù)合材料投入應(yīng)用以來，有三件值得一提的成果。

17、第一件是美國全部用碳纖維復(fù)合材料制成一架八座商用飛機里爾芳2100號，并試飛成功，這架飛機僅重567kg，它以結(jié)構(gòu)小巧重量輕而稱奇于世。第二件是采用大量先進復(fù)合材料制成的哥倫比亞號航天飛機，這架航天飛機用碳纖維/環(huán)氧樹脂制作長18.2m、寬4.6m的主貨艙門，用凱芙拉纖維/環(huán)氧樹脂制造各種壓力容器，用硼/鋁復(fù)合材料制造主機身隔框和翼梁，用碳/碳復(fù)合材料制造發(fā)動機的噴管和喉襯，發(fā)動機組的傳力架全用硼纖維增強鈦合金復(fù)合材料制成，被覆在整個機身上的防熱瓦片是耐高溫的陶瓷基復(fù)合材料。第三件是在波音-767大型客機上使用了先進復(fù)合材料作為主承力結(jié)構(gòu)，這架可載80人的客運飛機使用碳纖維、有機纖維、玻璃纖維

18、增強樹脂以及各種混雜纖維的復(fù)合材料制造了機翼前緣、壓力容器、引擎罩等構(gòu)件，不僅使飛機結(jié)構(gòu)重量減輕，還提高了飛機的各種飛行性能。課標(biāo)點擊：開放性試題倡導(dǎo)學(xué)生從多角度、多層次、多視點、多側(cè)面、多途徑和多方法地創(chuàng)造性解決問題，是一種符合新課標(biāo)理念的題型。具體到本節(jié)不外乎復(fù)合材料在日常生活中或航空、航天領(lǐng)域中的重要應(yīng)用，及其美好的發(fā)展前景等。解決這類問題，除了充分利用所學(xué)知識、發(fā)揮自己的想象力以外，一般還要借助互聯(lián)網(wǎng)等工具，無形之中也鍛煉了同學(xué)們的自學(xué)能力。拓展變式5復(fù)合材料不僅應(yīng)用在航空、航天領(lǐng)域中，在日常生活中也有重要的應(yīng)用，請舉例說明。5答案： 木材可認為是一種木質(zhì)素做基體，木質(zhì)纖維做增強體的復(fù)

19、合材料，可做建筑材料；泥磚可以認為是泥土與禾秸復(fù)合而成的材料；鋼筋混凝土可用于建筑業(yè)；玻璃鋼可用于游樂車、水上滑梯、運輸罐、電話亭、餐桌椅等產(chǎn)品的生產(chǎn)；碳纖維增強復(fù)合材料可用于球拍、釣魚竿、滑雪板等的生產(chǎn)。 高考思維探究 考題1（2005春季上海綜合-44）根據(jù)某種分類標(biāo)準(zhǔn)，材料大體可以分為天然材料、燒煉材料、合成材料等。下面是一個分類的實例。類型天然材料燒煉材料合成材料名稱木材、大理石、皮革鋼鐵、陶瓷、鋁合成纖維、合成橡膠、合成塑料請再選擇一個分類標(biāo)準(zhǔn)，將上述材料重新分類。類型名稱研析：根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以有不同的分類方法。如可以將它們分為其他分類只要合理既給分無機材料材料和有機材料。當(dāng)

20、然，無機材料還可以進一步分為非金屬材料和金屬材料。答案：類型無機材料有機材料名稱大理石、鋼鐵、陶瓷、鋁皮革、木材、合成纖維、合成橡膠、合成塑料啟發(fā)引申：材料標(biāo)志著生產(chǎn)力的發(fā)展，構(gòu)建著物質(zhì)文明的大廈，關(guān)系著國家的興衰，推動著歷史的進程。當(dāng)前材料的種類繁多，合理的對其進行分類有利于我們對這些材料的了解和利用。另外，須說明的是，分類法是我們學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常用到的一種簡單、有效的方法，我們應(yīng)該好好把握。 考題2（2005春季上海綜合-47、48）下圖標(biāo)出了各種材料強度與密度的比值以及廣泛使用的年代。（1）從圖中可以看出的信息有A科學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來越快，新材料頻頻出現(xiàn) B新材料發(fā)展的總體趨勢是強度越來越大

21、C1800年以前出現(xiàn)的材料強度都比鋁小 D鋁的密度比鋼的密度大（2）有甲、乙兩種材料，它們的強度相同，甲的密度是乙的2倍。且甲材料在圖中的b點對應(yīng)，則乙材料在圖的位置是Aa點 Ba、b之間 Cc點 Db、c之間研析：（1）從上圖中可以非常清楚看出：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來越快，新材料頻頻出現(xiàn)，A是正確的。新材料發(fā)展的總體趨勢并不是簡單的強度越來越大，如鋁的強度就不比鐵的高，B、C都是錯誤的。根據(jù)常識可知，鋁的密度應(yīng)該比鋼的密度?。ㄤX屬于輕金屬，而鋼屬于重金屬），D錯誤。（2）經(jīng)過簡單運算，因為甲的密度是乙的2倍，其強度與密度的比值是乙的1/2，即乙對應(yīng)的縱坐標(biāo)應(yīng)該是8。答案：（1）A （2）D友

22、情提醒：材料科學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了天然材料、無機非金屬材料、金屬材料、有機合成材料、復(fù)合材料這五個過程。從上圖可以看出，材料的綜合性能越來越高，以適應(yīng)高速發(fā)展的社會需要。也正因為材料特別是復(fù)合材料的重要性，本教材將其單列一節(jié)。鑒于材料的多樣性以及材料的發(fā)展性，同學(xué)們除了掌握好課本內(nèi)容外，可以借助互聯(lián)網(wǎng)等工具了解復(fù)合材料的最新發(fā)展情況。拓展變式6（2005春季上海綜合-50）假如要用新材料制造航天飛機，這類新材料應(yīng)具備的性質(zhì)有 。6答案：密度小、強度大、耐高溫、抗輻射、熱傳導(dǎo)系數(shù)小、有記憶功能等。開拓學(xué)習(xí)新視野 課標(biāo)知識拓展【思想方法】（1）充分利用“聯(lián)想質(zhì)疑”欄目，導(dǎo)入新內(nèi)容的學(xué)習(xí)。結(jié)合自己的經(jīng)驗引

23、導(dǎo)學(xué)生從材料的應(yīng)用入手，分析材料具備的性能。（2）“復(fù)合”引起材料性能的巨大改變可能是同學(xué)們始料不及的，應(yīng)重點對材料復(fù)合引起的性能變化進行討論。通過討論建立從化學(xué)的角度認識材料，從材料和應(yīng)用的角度學(xué)習(xí)元素化合物的觀點和方法。（3）學(xué)習(xí)過程中，應(yīng)充分利用本節(jié)對材料進行分類，進一步體會元素與物質(zhì)世界、元素與材料世界的關(guān)系。實際上，也是對本冊教材中元素化合物知識的整合。 多彩化學(xué)漫步載人飛船用復(fù)合材料填補了國內(nèi)多項空白“神六”飛上太空，哈爾濱玻璃鋼研究院的員工都很激動，因為“神六”用了該院的碳纖維復(fù)合材料后，飛船的重量減輕了30%以上，進一步確保了飛船推進系統(tǒng)精度和儀器設(shè)備的穩(wěn)定性。哈爾濱玻璃鋼研究

24、院是去年6月承接神舟系列飛船配套項目研制工作的，據(jù)該項目主要負責(zé)人玻璃鋼研究院副總工程師林再文介紹，該院一直在為神舟系列飛船提供大型先進復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，僅上天的產(chǎn)品就已經(jīng)提供了6套。其中為“神六”提供的推進艙承力截錐、推進艙氣瓶安裝支架、軌道艙安裝支板等三種大型碳纖維復(fù)合材料承力結(jié)構(gòu)飛船部件，具有高承載、高剛度、質(zhì)量輕的特點。特別是推進艙承力截錐組件屬于大尺寸、薄壁、大開口復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，是目前國內(nèi)航天器上使用的尺寸最大、開口最大的碳纖維復(fù)合材料主承力結(jié)構(gòu)件，是國內(nèi)外首次在載人飛船上使用的大開孔碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，也是技術(shù)難度最大、尺寸精度最難保證的一種復(fù)合材料薄壁殼體結(jié)構(gòu)。據(jù)悉，該院科技人員攻

25、克了一個又一個技術(shù)難關(guān)，有效地解決了神舟6號載人飛船用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件和專用材料的瓶頸技術(shù)，使飛船結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕30%以上，填補了國內(nèi)多項空白。問題：碳纖維復(fù)合材料的基體和增強體分別是什么？碳纖維復(fù)合材料有什么優(yōu)點？將其合理的應(yīng)用于汽車、航空、航天等事業(yè)中的應(yīng)用有什么重要意義？多彩化學(xué)漫步 答案：碳纖維復(fù)合材料，用碳纖維代替玻璃纖維作增強劑的樹脂基復(fù)合材料被認為是第二代的纖維增強復(fù)合材料。它具有比玻璃纖維更輕的比重和更高的模量，是一種性能更為優(yōu)良的增強劑，用它和樹脂形成的復(fù)合材料，其比重只有鋼的1/41/3，而強度則比鋼要高出34倍，較玻璃鋼則高出6倍，它為汽車、航空以及宇航等事業(yè)的發(fā)展開辟了良好

26、前景。當(dāng)今碳纖維樹脂復(fù)合材料是汽車工業(yè)中尋找質(zhì)量輕而強度高的材料，來替代鋼材的一個方面，在保持汽車強度要求下，大幅度減輕汽車重量，可以大量節(jié)約汽油的消耗，如美國已在一部分汽車制造中改用纖維復(fù)合材料，其年節(jié)約汽油達10億加侖以上。碳纖維樹脂合成材料在航空工業(yè)中已從不承力部位的應(yīng)用進入承力部位的應(yīng)用，如飛機尾翼、主翼、及其他承力部位的結(jié)構(gòu)均可使用這類材料，當(dāng)今的波音757和300、301、A310等大型客機，均大量使用此種材料。大型民用航機的運輸成本中有 60為燃料費用，因此減輕飛機重量以降低成本是飛機工業(yè)的一項重要任務(wù)。據(jù)計算，如果將飛機主體結(jié)構(gòu)材料的 40改用此類材料，則相應(yīng)可減少燃料的消耗費

27、用達30。比起航空工業(yè)來說，宇航工業(yè)在材料方面使用質(zhì)輕、高強的纖維樹脂復(fù)合材料更具有特殊的意義。目前碳纖維樹脂復(fù)合材料已在人造衛(wèi)星和航天飛機中加以應(yīng)用，并將進一步發(fā)揮作用。優(yōu)化考題新演練1隨著社會的發(fā)展，復(fù)合材料是一種新型的有前途的發(fā)展材料。目前復(fù)合材料最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是A高分子分離膜 B人類的人工器官C宇宙航空工業(yè) D新型藥物1研析：復(fù)合材料的特點之一就是以航空航天為主的學(xué)科帶動其它學(xué)科發(fā)展，因為目前復(fù)合材料最主要的應(yīng)用領(lǐng)域還是宇宙航空工業(yè)。答案：C。2下列復(fù)合材料的類別中，有一種與其他三種不同，這一種是A金屬基復(fù)合材料 B樹脂基復(fù)合材料C顆粒增強復(fù)合材料 D絕緣基復(fù)合材料2研析：按基體分類

28、，可分為樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料等。按增強體分，可分為顆粒增強復(fù)合材料、夾層增強復(fù)合材料和纖維增強復(fù)合材料。只有C選項是按增強體分類的。答案：C。3航天飛機機身上使用的隔熱陶瓷瓦是A仿生復(fù)合材料 B陶瓷和纖維復(fù)合而成的材料C納米復(fù)合材料 D分子復(fù)合材料3研析：陶瓷和纖維復(fù)合而成的材料具有耐高溫、韌性好的特點，可用于航天飛機機身上使用的隔熱陶瓷瓦。其它三種均屬于具有特殊功能的復(fù)合材料。答案：B。4纖維復(fù)合材料中的增強體為纖維狀，其中應(yīng)用比較廣泛的有碳纖維，玻璃纖維等。對纖維的說法中，不正確的是A玻璃在一定條件下拉成極細的絲，可用于紡織宇航服等，但其拉伸強度卻接近同強度的鋼B

29、玻璃纖維易斷，不能用于紡織C碳纖維化學(xué)性能好，耐酸堿腐蝕，有良好的耐低溫性能D氧化鋁、氧化硅、碳化硼等也可拉成纖維，做復(fù)合材料的增強體4研析：玻璃本身是易碎的脆性材料，由它制成的玻璃纖維卻異常柔軟，具有很高的強度。答案：B。5據(jù)報道，目前射程最遠的導(dǎo)彈是俄羅斯的“白楊一號”，正是復(fù)合材料的使用使導(dǎo)彈的射程更遠。 復(fù)合材料使導(dǎo)彈射程有了更大提高的原因是A復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈的動力更強勁B復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈能質(zhì)量變輕C復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈能承受超高強度的改變D復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈能承受溫度的劇烈變化答案：B、C。5研析：對于導(dǎo)彈、火箭、飛船、衛(wèi)星來說，最須解決的問題有兩個，一是本

30、身的重量要降下來，二是本身的強度問題。很難有一種單獨的天然材料或合成材料兼有以上兩條優(yōu)點，使用合適的復(fù)合材料才能很好的滿足上述要求。6復(fù)合材料制成的防彈頭盔能抵御多種手槍子彈的射擊，最大限度的保護使用人員的安全，這利用了復(fù)合材料的A高強質(zhì)輕 B耐熱抗高溫 C耐腐蝕穩(wěn)定性好 D導(dǎo)電導(dǎo)熱性好6研析：復(fù)合材料應(yīng)該有與其應(yīng)用場合相適應(yīng)的特點。由于是戴在頭上，“質(zhì)輕”是非常關(guān)鍵的，由于是防彈頭盔，“高強”是更關(guān)鍵的。答案：A。7人們常用比喻的手法來描述材料的屬性，比如，“薄如紙，潤如玉，聲如馨，明如鏡”是形容中國發(fā)明的 ；也可借用材料的屬性來豐富比喻，比如借用銅、鐵的堅硬，就有了“銅墻鐵壁”這類詞語。下

31、列詞語中，同樣借用材料硬度來構(gòu)詞的是A金碧輝煌 B火樹銀花 C銅壺滴漏 D鐵石心腸7研析：本題是2005年春季高考上海綜合考試中的一個題目。中國瓷器聞名世界，具有“薄如紙，潤如玉，聲如馨，明如鏡”的特點。鐵石心腸是用來形容這個人的心腸跟鐵或石一樣硬。答案：瓷（瓷器）、D。8查閱資料，簡述復(fù)合材料發(fā)展的趨勢。8答案：（1）發(fā)展方向：廉價，適用，耐久，投資小，材料本身兼容性好、工藝性好、成型方便、對環(huán)境污染小。（2）以航空航天為主的學(xué)科帶動其它學(xué)科發(fā)展。（3）應(yīng)用重點：飛機、航空、汽車、船、摩托車；化工、建筑、電氣、機械；城市基礎(chǔ)建設(shè)；日用品和消耗品；信息產(chǎn)業(yè)等。9將你所知道的材料進行合理的分類。

32、9答案：（1）傳統(tǒng)材料：玻璃、鋼鐵、鋁、銅、水泥等。（2）新材料：金屬材料：金屬結(jié)構(gòu)材料、金屬功能材料（如超導(dǎo)材料、貯氫材料、形狀記憶合金等）。非金屬材料：人工單晶材料、集成電路材料、磁記錄材料、新陶瓷材料（如敏感元件陶瓷、超硬陶瓷、電氣陶瓷等）、特種玻璃（如光學(xué)性能玻璃、導(dǎo)電性能玻璃、優(yōu)異機械性能玻璃等）。高分子材料。復(fù)合材料：陶瓷基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、樹脂基復(fù)合材料。生物醫(yī)學(xué)材料。本節(jié)答案解析與研讀本節(jié)教材課后習(xí)題（P127）1研析：復(fù)合材料是將兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料經(jīng)特殊加工而成的，兼有兩種材料的優(yōu)點的材料。如玻璃鋼是玻璃纖維和合成樹脂復(fù)合而成的，碳纖維增強復(fù)合材料多是合成樹脂和碳纖維復(fù)合而成的，可以用于船體、汽車車身、排水管道、紡織、機械、化工機械、宇宙工業(yè)等。合金是兩種或兩種以上的金屬或非金屬融合而成的具有金屬特性的材料。如鋁中加入適量