资料简介
化学必修一
HUAXUEBIXIUYI
第四章第三节
复合材料
一、认识复合材料
1、材料科学的发展过程
（1）材料科学的发展经历了天然材料、无机非金属材料、金属材料、有机合成材料、复合材
料这五个过程。
其中，无机非金属材料主要包括陶瓷材料、玻璃材料、无机非金属涂层材料等。此类材料一般
耐高温、抗腐蚀，有些材料还有独特的光电特性。硅酸盐材料主要指水泥、玻璃、陶瓷等传统
的无机非金属材料。而半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等是新型无机非金属材料。
无机非金属材料
传统的无机非金属材料：硅酸盐材料
新型无机非金属材料：半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料
（2 )单一材料的优缺点
材料 实例 优点 缺点
金属材料 钢铁 硬度大、强度高、机械性能好 易被腐蚀
无机非金属材料 普通玻璃 性质稳定、熔点高、耐腐蚀性强 易破碎、机械性能差
有机合成材料 塑料 强度大、电绝缘，良好的热塑性、热固性 易燃烧、易老化，废弃后
不易分解http://www.iqiyi.com/w_19s313ps7l.html
把下列材料与其特性用短线连接起来。
金属材料
有机合成材料
陶瓷材料
复合材料
易碎
强度高、耐磨损、抗酸碱腐蚀、绝缘性好
易老化、不耐高温
易被腐蚀
把下列材料与其特性用短线连接起来。
金属材料
有机合成材料
陶瓷材料
复合材料
易碎
强度高、耐磨损、抗酸碱腐蚀、绝缘性好
易老化、不耐高温
易被腐蚀
2、复合材料
（1 )复合材料的定义及组成
① 定义：将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制的新型材料称为复合材料。
② 组成：复合材料由两部分组成，一部分称为基体，在复合材料中起黏结作用；另一部分称
为增强体，在复合材料中起骨架作用。
例如生活中人们建造高楼常用的钢筋混凝土，其基体是沙子、石子、水泥，增强体是钢筋。
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
下列关于复合材料的说法不正确的是（C）
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
（2 ) 复合材料的分类
①按基体材料分类，可分为树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料。
②按增强体的形状分类，可分为颗粒增强复合材料、夹层增强复合材料和纤维增强复合材料。
玻璃钢
树脂基复合材料
航天器
金属基复合材料
飞机刹车盘
陶瓷基复合材料
颗粒增强复合材料 夹层增强复合材料 纤维增强复合材料
( 3）复合材料的性质
复合材料既保持了原材料的特点，又使各部分间协同作用,形成优于原材料的特性。例如金
属材料易被腐蚀，有机合成材料易老化、不耐高温，陶瓷材料易破碎，这些特点都可以通
过复合的方法予以改善和克服。
注意说明
对复合材料的理解可从以下两个方面来把握，即：
①它是将两种或两种以上性质不同的物质经特殊加工而制成的，而不是将任意几种物质
简单的混合；
②复合材料兼有各组分的优点，又克服了单一材料所具有的缺点，而具有这些单一材料
所不具有的一些特点，因而其性能上体现出了“1+1>2”的效果。
二、形形色色的复合材料
1、生产、生活中的复合材料
（1）玻璃钢
玻璃钢是一种以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料。
①在制造玻璃钢时，可以将玻璃纤维制成纱或织物加到合成树脂中，也可以把玻璃纤维切成
短纤维加到合成树脂中。除了普通玻璃纤维外，还可以根据需要选用耐化学腐蚀、耐高
温或强度高的特种玻璃纤维作玻璃钢的增强体。
②玻璃钢的强度可以达到甚至超过合金钢的强度，而密度只有钢铁的五分之一左右，同
时，这种材料保持着较好的耐化学腐蚀性、电绝缘性和机械加工性能，而且又不像普通
玻璃那样硬、脆。玻璃钢目前已大量用于游乐车、水上滑梯、运输罐、电话亭、餐桌椅
等产品的生产。这些产品充分发挥了玻璃钢重量轻、强度高、耐水、耐磨、耐撞、产品
美观及制造方便等特点。此外，玻璃钢在排水管道工程中也得到了广泛的应用。
③玻璃钢虽有很多优点，但其刚性不如钢铁，即受力后形变较大，其次其耐高温性
能较差，当温度超过400℃时，强度不易保持。为了改善这些性能，出现了强度和
刚性均高的碳纤维、硼纤维等增强材料。
Tips：区分强度和刚度
强度指表示工程材料抵抗断裂和过度变形的力学性能之一。常用的强度性能指标有拉伸强度
和屈服强度（或屈服点）。
刚度指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。
对玻璃钢和钢化玻璃的认识
玻璃钢和钢化玻璃只有一字之差，但成分与性能却有很大差别。玻璃钢是一种复合材料，而
钢化玻璃是把普通玻璃放入电炉里加热，使其软化，然后急剧降温冷却而制成的，属于传统
的无机非金属材料。
（2）碳纤维增强复合材料
在合成树脂中加入碳纤维做增强体的复合材料叫作碳纤维增强复合材料。
①特点是韧性好、强度高、质轻。
②碳纤维增强复合材料被广泛应用于制造高尔夫球杆、网球拍、钓鱼竿、赛车、赛艇、滑雪
板和冲浪板等体育用品，也广泛应用于纺织机械和化工机械的制造，以及医学上人体组织中
韧带的制作等。
2、航空、航天领域中的复合材料
(1)飞机、火箭的机翼和机身以及导弹的壳体、尾翼中的复合材料，大多是以纤维为增
强体、金属为基体的复合材料。其中作为增强体的纤维最广泛的是碳纤维、硼纤维、碳
化硅纤维和氧化铝纤维等耐热性好的纤维，作为基体的金属用得较多的是铝、镁、钛等
密度小的轻金属。这类材料的特点是耐高温、强度高、导电性和导热性好、不吸湿、不
易老化。
（2 )航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的，其增强体
多为碳纤维、碳化硅纤维和氧化硅纤维；基体的主要成分是各种陶瓷。这种纤维增强陶瓷
既保持了陶瓷耐高温的特性，又增强了陶瓷的韧性，使航天飞机能安全地穿越大气层返回
地球。
3、复合材料的发展方向
（1）当今世界上复合材料的研究热点：①生物复合材料；②新型和非传统复合材料；③
金属基与陶瓷基复合材料；④智能材料与结构；⑤计算机辅助技术。
（2）复合材料的发展方向：廉价、适用、耐久、投资小，材料本身兼容性好、工艺性好，
成型方便、对环境污染小。
（3）以航空、航天为主的学科带动其他学科发展：复合材料在航空、航天领域应用将推
动其在其他领域的应用发展。
（4 )复合材料当前发展的重点领域：
①飞机、航空、汽车、船、摩托车；
②化工、建筑、电气、机械；
③城市基础设施；
④日用品和消耗品；
⑤信息产业，如芯片、光学材料、交换机、工作站等。
工作站是一种高端的
通用微型计算机
拓展点1、复合材料的优良性能
复合材料既能保持和发展原来材料的长处，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。
复合材料 性能
基体材料的类型 增强体材料的化学组成
金属 C 耐高温，强度高，导电性好，导热性好
陶瓷 SiO2 耐1600℃以上的高温，强度高，密度小
合成树脂 SiO2、Al2O3、MgO 强度高，抗冲击，绝缘性好，耐热温度
低于300℃
合成树脂 C 耐酸碱，化学稳定性好，强度高，密度
小，韧性好
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①②
B.仅②③
C.仅③④
D.全部
复合材料的优点是（D）
①强度高②质量轻③耐高温④耐腐蚀
A.仅①②
B.仅②③
C.仅③④
D.全部
拓展点2、几种常见的复合材料的比较
复合材料 基体 增强体 主要性能
玻璃钢 合成树脂 玻璃纤维 强度高，耐化学腐
蚀，绝缘性和机械
加工性能好
碳纤维增强
复合材料
合成树脂 碳纤维 韧性好，强度高，质轻
航空复合材料 金属 主要是碳纤维，还有硼纤维、碳化硅纤
维和氧化铝纤维
耐高温，强度高，导电
性好，不吸湿和不易老
化
航空复合材料 陶瓷 多为碳纤维、碳化硅纤维和氧化硅纤维 耐高温、韧性强
下列说法错误的是（）
A.玻璃钢是以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料
B.制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加人了碳纤维作增强体
C.飞机机身的材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料
D.航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的
下列说法错误的是（C）
A.玻璃钢是以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料
B.制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加人了碳纤维作增强体
C.飞机机身的材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料
D.航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的
(双选）下列材料属于复合材料的是（）
A.合金
B.玻璃钢
C.隔热陶瓷瓦
D.耐高温结构陶瓷
(双选）下列材料属于复合材料的是（BC）
A.合金
B.玻璃钢
C.隔热陶瓷瓦
D.耐高温结构陶瓷
合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质，不属于复合材
料。耐高温结构陶瓷多是单一材料，如氮化硅结构陶瓷等。玻璃钢是玻璃纤维和合成树脂形成的
复合材料。隔热陶瓷瓦是由纤维（如碳纤维）和陶瓷形成的复合材料。
某复合材料是以碳纤维为增强体、金属钛为基体复合而成的。估计这种材料（）
①耐高温②不耐热③导电、导热④不导电、不导热⑤可用于飞机机翼⑥可用于导弹
的壳体
A.① ③ ⑤ ⑥
B.② ③ ⑤ ⑥
C.② ④ ⑤
D.③ ④ ⑥
某复合材料是以碳纤维为增强体、金属钛为基体复合而成的。估计这种材料（A）
①耐高温②不耐热③导电、导热④不导电、不导热⑤可用于飞机机翼⑥可用于导弹
的壳体
A.① ③ ⑤ ⑥
B.② ③ ⑤ ⑥
C.② ④ ⑤
D.③ ④ ⑥
复合材料应该兼有增强体和基体的优点。碳纤维熔点高、
强度大，金属钛熔点高、导电、导热，二者的密度都较小。
因此，该碳纤维增强金属基复合材料具有以下特点及功能：
a.耐高温；b.导电、导热；c.可用于飞机机翼(质轻）；d.
可用于导弹的壳体（耐高温)。
某种复合材料具有耐高温、强度高、导电性好、导热性好的特点，估计该复合材料的基
体和增强体材料可能分别是（）
A.金属；C
B.陶瓷；SiO2
C.合成树脂；SiO2、Al2O3、MgO
D.合成树脂；C
某种复合材料具有耐高温、强度高、导电性好、导热性好的特点，估计该复合材料的基
体和增强体材料可能分别是（A）
A.金属；C
B.陶瓷；SiO2
C.合成树脂；SiO2、Al2O3、MgO
D.合成树脂；C
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