高中化學(xué) 第四章 元素與材料世界 第3節(jié) 復(fù)合材料學(xué)案（2）魯科版必修1.doc

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第3節(jié) 復(fù)合材料 知識(shí)巧學(xué)升華 一、認(rèn)識(shí)復(fù)合材料 1．常見復(fù)合材料的優(yōu)缺點(diǎn) 材　料 實(shí)　例 優(yōu)　點(diǎn) 缺　點(diǎn) 金屬材料 鋼鐵 韌性好、硬度大 易銹蝕 無(wú)機(jī)非金屬材料 普通玻璃 透明、電絕緣絕熱 易粉碎 有機(jī)合成材料 塑料 質(zhì)輕，塑性好 易燃、易老化 2．復(fù)合材料的概念和構(gòu)成 兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料經(jīng)特殊加工而制成的新材料稱為復(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(qiáng)體，在復(fù)合材料中起骨架作用。 材　料 基　體 增強(qiáng)體 木材 木質(zhì)素 木質(zhì)長(zhǎng)纖維 泥磚 泥土 禾秸 鋼筋混凝土 水泥 沙石、鋼筋 3．幾種復(fù)合材料的性能 二、形形色色的復(fù)合材料 1．復(fù)合材料的分類 2．生產(chǎn)生活中常用的復(fù)合材料 （1）玻璃鋼 玻璃鋼的組成和用途：玻璃鋼具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐水、耐磨、耐撞、產(chǎn)品美觀等特點(diǎn)。 （2）玻璃纖維 玻璃纖維是將熔化的玻璃以極快的速度拉成的極細(xì)的絲。 （3）碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 碳素球拍具有韌性好、強(qiáng)度高、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)樗怯煤铣蓸渲骰w、用碳纖維作增強(qiáng)體制做的一種復(fù)合材料，保持了合成樹脂和碳纖維的特點(diǎn) 材料名稱 基體 增強(qiáng)體 實(shí)　物 主要優(yōu)點(diǎn) 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 合成樹脂 碳纖維 高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、羽毛球拍、釣魚竿、賽車、賽艇、滑雪板、沖浪板等 化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿、強(qiáng)度高、韌性好、密度小等 3．航空、航天領(lǐng)域中的復(fù)合材料 (1)碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料 材料名稱 基　體 增強(qiáng)體 主要優(yōu)點(diǎn) 主要用途 碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料 金屬(Mg、Al、Ti等) 纖維(碳纖維等) 耐高溫、強(qiáng)度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、不吸濕、不老化等 飛機(jī)、火箭的機(jī)翼和機(jī)身，導(dǎo)彈的殼體、尾翼 （2）隔熱陶瓷瓦 材料名稱 基　體 增強(qiáng)體 主要優(yōu)點(diǎn) 主要用途 隔熱陶瓷瓦(纖維增強(qiáng)陶瓷) 陶瓷(Al2O3陶瓷、Si3N4陶瓷、SiO2陶瓷等) 纖維(碳纖維、碳化硅纖維等) 耐高溫、有韌性 航天飛機(jī)機(jī)身 問題思路探究 問題1 玻璃鋼和碳纖維是我們接觸到的最常見的復(fù)合材料，玻璃鋼、碳纖維復(fù)合材料在合成時(shí)以什么物質(zhì)為基體？什么物質(zhì)為增強(qiáng)體？它們各有什么特點(diǎn)和用途？ 思路:掌握最常見的復(fù)合材料玻璃鋼和碳纖維的基體和增強(qiáng)體，了解其特點(diǎn)和用途。 探究:玻璃鋼是以合成樹脂作基體，玻璃纖維作增強(qiáng)體加工而成的合成材料；玻璃鋼重量輕、強(qiáng)度高、耐水、耐磨、耐撞擊、產(chǎn)品美觀及制造加工成型方便等優(yōu)點(diǎn)。碳纖維也是以合成樹脂為基體，以碳纖維為增強(qiáng)體。碳纖維韌性好、強(qiáng)度高而重量輕。 問題2 在建筑工地，人們?？吹焦と擞玫氖撬嗌皾{，為什么不直接用水泥砌墻？古代人們?cè)谄鰤r(shí)，在泥漿、石灰漿中為什么常摻和稻草等禾秸制成“紙腳灰”？ 思路:復(fù)合材料的性能更加優(yōu)良，從古至今人們已廣泛的應(yīng)用復(fù)合材料。 探究:將不同性質(zhì)的材料合在一起有可能獲得性能更佳的材料，而事實(shí)證明這樣的材料確實(shí)強(qiáng)度比單純的材料強(qiáng)度大得多，而且還具有不易開裂的特點(diǎn)。在混凝土中加入鋼筋，更為堅(jiān)固，高樓大廈、高速公路、跨江大橋、高架橋無(wú)一不采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 典題熱題新題 例1．復(fù)合材料中往往有一種材料作為基體，另一種材料作為（　?。? A．增塑劑 B．發(fā)泡劑 C．防老化劑 D．增強(qiáng)劑 解析：復(fù)合材料是將兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料經(jīng)特殊加工而成的材料。其中，一種材料作為基體，另一種材料作增強(qiáng)劑。 答案：D 深化升華 注意此處空半格學(xué)會(huì)從字面含義認(rèn)識(shí)概念復(fù)合材料，顧名思義是由兩種或兩種以上的材料加工而成的。 例2．下列關(guān)于玻璃鋼成分的說(shuō)法正確的是（　?。? A．是玻璃和鋼材的復(fù)合材料 B．是玻璃纖維和合成樹脂的復(fù)合材料 C．具有很大的強(qiáng)度和較大的密度 D．質(zhì)脆、電絕緣、易加工 解析：玻璃鋼具有鋼材一樣的強(qiáng)度且由玻璃生成而得名，與玻璃復(fù)合的材料是黏合劑合成樹脂，玻璃鋼中不含鋼材，A錯(cuò)，B對(duì)。玻璃鋼的密度較小，有韌性，C、D都錯(cuò)。 答案：B 深化升華 注意此處空半格利用復(fù)合材料玻璃鋼的組成和性質(zhì)解答，思維誤區(qū)：玻璃鋼中含鋼材。 例3．下列關(guān)于碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的說(shuō)法正確的是（　?。? A．碳纖維復(fù)合材料的基體是碳纖維 B．碳纖維復(fù)合材料的增強(qiáng)體是合成樹脂 C．碳纖維復(fù)合材料具有韌性、強(qiáng)度大、質(zhì)脆質(zhì)輕的特點(diǎn) D．碳纖維復(fù)合材料具有可燃性 解析：“碳纖維增強(qiáng)樹脂基”是“碳纖維增強(qiáng)體+合成樹脂基體”的簡(jiǎn)稱，由此可知A、B都是錯(cuò)誤的。它應(yīng)該具有合成樹脂的特性、韌性，所以并不“質(zhì)脆”，C不正確。不論碳，還是合成樹脂，都具有可燃性，D正確。 答案：D 深化升華 注意此處空半格“碳纖維增強(qiáng)體+合成樹脂基體”的簡(jiǎn)稱為“碳纖維增強(qiáng)樹脂基”。利用復(fù)合材料碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的組成和性質(zhì)解答。 例4．某復(fù)合材料是由碳纖維為增強(qiáng)體、金屬鈦為基體復(fù)合而成的。估計(jì)這種材料（　?。? ①耐高溫②不耐熱③導(dǎo)電導(dǎo)熱④不導(dǎo)電不導(dǎo)熱⑤可用于飛機(jī)機(jī)翼⑥可用于導(dǎo)彈的殼體 A．①③⑤⑥ B．②③⑤⑥ C．②③④ D．③④⑤ 解析：碳纖維為增強(qiáng)體、金屬鈦為基體的復(fù)合材料應(yīng)具有增強(qiáng)體的優(yōu)點(diǎn)和基體的優(yōu)點(diǎn)。碳纖維熔點(diǎn)高、硬度大，金屬鈦熔點(diǎn)高、導(dǎo)電、導(dǎo)熱，二者的密度都較小。因此該碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料具有：①耐高溫；②導(dǎo)電、導(dǎo)熱；③密度小的特點(diǎn)，可用于制造飛機(jī)和導(dǎo)彈。 答案：A 深化升華 注意此處空半格復(fù)合材料具有基體和增強(qiáng)體的優(yōu)點(diǎn)，復(fù)合材料的性質(zhì)可根據(jù)基體和增強(qiáng)體的性質(zhì)而指定。