复合材料聚合物、金属、陶瓷分析科研显微镜
复合材料
复合材料是用于高性能结构、热、电等领域的一类重要的材料
。结构复合材料常常是综合了低密度、高强度，高弹性模量以及优
良的抗断裂及抗疲劳性能。它们提供可以“剪裁”性能以满足在任
意给定方向上或几个方向上组合的需求的可能性。
大多数复合材料都包含以细小直径纤维、晶须、颗粒或片状形
式的强化体组元。除了混凝上中的颗粒以外，纤维是较常见的强化
体组元。使用由各种聚合物、金属、陶瓷制备的细小直径纤维，使
材料能够容易地获得高的强度与柔韧性，且保持高的弹性模量。基
体材料可以是聚合物、金属或陶瓷，基体在连续强化复合材料中提
供了对纤维的横向支撑，在短纤维强化复合材料中则通过纤维／基
体界面向纤维传递载荷。纤维的构造决定了复合材料不同方向上的
强度与弹性模量。而较佳的纤维构造则主要取决于预期的应用。
复合材料的性能还取决于界面特性，界面强度决定了应力是如
何有效地传递给纤维的，这在短纤维强化复合材料中尤为重要。界
面强度还控制了复合材料的断裂韧性与抗疲劳性能。界面强度可以
分为机械结合、化学结合或者二者兼有。
诸如不同方向上的弹性模量、抗拉强度、热膨胀系数以及导电
性与导热性等复合材料的重要的性能，都可以由纤维的排列、基体
与强化体的性能及体积分数来估算。不取决于纤维空间排列的性能
则可以由混合法则来决定。
复合材料的断裂和疲劳机理与传统的材料有所不同。复合材料
的断裂起源于脆性相，其扩展被延性相或界面失效所减慢。在这些
体系中，高的断裂韧性来源于在主裂纹尖端的较大的区域范围内分
布的损伤，这与延性材料中仅依赖于塑性变形是不同的。复合叠层
材料的疲劳失效的发生有三个阶段；板层开裂、分层与纤维疲劳。
复合材料也特别容易受到热疲劳失效的影响。
尽管复合材料的应用主要是在高性能结构材料领域，但在电与
电子工业领域，其应用也在迅速扩大，例如超导电缆和电子封装外
壳等。
