材料是人类用来制造机器、构件、器件和其他产品的物质但并不是所有物质都可称为材料,如燃料和化工原料、工业化学品、食物和药品等,一般都不算作材料材料可按多种方法进行分类按物理化学属性分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。
按用途分为电子材料、宇航材料、建筑材料、能源材料、生物材料等实际应用中又常分为结构材料和功能材料结构材料是以力学性质为基础,用以制造以受力为主的构件结构材料也有物理性质或化学性质的要求,如光泽、热导率、抗辐照能力、抗氧化、抗腐蚀能力等,根据材料用途不同,对性能的要求也不一样。
功能材料主要是利用物质的物理、化学性质或生物现象等对外界变化产生的不同反应而制成的一类材料如半导体材料、超导材料、光电子材料、磁性材料等
材料是人类赖以生存和发展的物质基础20世纪70年代,人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱80年代,随着高技术群的兴起,又把新材料与信息技术、生物技术并列作为新技术革命的重要标志现代社会,材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。
材料分类1.按化学组成分类:金属材料、无机物非金属材料、有机高分子材料、复合材料2.按物理性质分类:高强度材料、耐高温材料、超硬材料、导电材料、绝缘材料、 磁性材料、透光材料、半导体材料
3.按凝聚态分类:单晶材料、多晶材料、非晶态材料、准晶态材料4.按物理效应分类:压电材料、热电材料、铁电材料、光电材料、电光材料、磁光材料、激光材料5.按用途分类:建筑材料、研磨材料、耐火材料、耐酸材料、电工材料、光学材料
6.按组成分类:单组分材料、复合材料什么是高分子材料高分子材料和另外不同组成、不同形状、不同性质的物质复合粘结而成的多相固体材料,并且拥有界面的材料高分子复合材料最大优点是博各种材料之长,如高强度、质轻、耐温、耐腐蚀、绝热、绝缘等性质,根据应用目的,选取高分子材料和其他具有特殊性质的材料,制成满足需要的复合材料。
高分子材料的分类
来源:晓材Matmole材料科学数据库 高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物其分子链间次价力小,分子链柔性好,在外力作用下可产生较大形变,除去外力后能迅速恢复原状。
有天然橡胶和合成橡胶两种②纤维分为天然纤维和化学纤维前者指蚕丝、棉、麻、毛等后者是以天然高分子或合成高分子为原料,经过纺丝和后处理制得纤维的次价力大、形变能力小、模量高,一般为结晶聚合物③塑料是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分,再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。
其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间通常按合成树脂的特性分为热固性塑料和热塑性塑料;按用途又分为通用塑料和工程塑料④高分子胶粘剂是以合成天然高分子化合物为主体制成的胶粘材料分为天然和合成胶粘剂两种。
应用较多的是合成胶粘剂⑤高分子涂料是以聚合物为主要成膜物质,添加溶剂和各种添加剂制得根据成膜物质不同,分为油脂涂料、天然树脂涂料和合成树脂涂料⑥高分子基复合材料是以高分子化合物为基体,添加各种增强材料制得的一种复合材料。
它综合了原有材料的性能特点,并可根据需要进行材料设计高分子复合材料也称为高分子改性,改性分为分子改性和共混改性⑦功能高分子材料功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外,还具有物质、能量和信息的转换、磁性、传递和储存等特殊功能。
已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等高聚物根据其机械性能和使用状态可分为上述几类但是各类高聚物之间并无严格的界限,同一高聚物,采用不同的合成方法和成型工艺,可以制成塑料,也可制成纤维,比如尼龙就是如此。
而聚氨酯一类的高聚物,在室温下既有玻璃态性质,又有很好的弹性,所以很难说它是橡胶还是塑料高分子结构复合材料包括两个组分:①增强剂为具有高强度、高模量、耐温的纤维及织物,如玻璃纤维、氮化硅晶须、硼纤维及以上纤维的织物。
②基体材料主要是起粘合作用的胶粘剂,如不饱合聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等热固性树脂及苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂,这种复合材料的比强度和比模量比金属还高,是国防、尖端技术方面不可缺少的材料高分子功能复合材料也是由树脂类基体材料和具有某种特殊功能的材料构成,如某些电导、半导、磁性、发光、压电等性质的材料,与粘合剂复合而成,使之具有新的功能。
如冰箱的磁性密封条即是这类复合材料 史上最全的FDM高分子材料 FDM(熔融沉积成型)技术的成型材料主要为热塑性材料,我们主要介绍目前市场上FDM技术使用的七种材料:ABS、PLA、PC、PP、合成橡胶、PPSF和PEI。
1、ABSABS(AcrylonitrileButadiene Styrene)是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物,A代表丙烯腈,B代表丁二烯,S代表苯乙烯丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性;丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性;苯乙烯具有易加工、高强度及高光洁度。
由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚成的工程塑料ABS,具有强度高、韧性好、稳定性高的特点,是一种热塑性高分子材料结构
来源:晓材Matmole材料科学数据库ABS的材料种类很多,有象牙白、蓝色、玫瑰红色、黑色等,广泛地应用于汽车、纺织、电子电器等领域,是一种用途极广的热塑性工程塑料ABS是目前产量最大、应用最广泛的聚合物之一。
2、PLAPLA即聚乳酸,又名玉米淀粉树脂,是一种新型的生物降解材料,使用可再生的植物资源(玉米)所提取出的淀粉原料制备而成,使用后能被自然界中微生物完全降解,最终生成二氧化碳和水聚乳酸的加工温度为170℃~230℃,具有良好的热稳定性和抗溶剂性,被广泛应用于服装、工业和医疗等领域。
来源:晓材Matmole材料科学数据库 PLA一经问世就被认为是迄今为止最有市场潜力的可生物降解聚合物而备受关注EMS伊文达-费希尔(Inventa -Fisher)公司将基于PLA的生物降解聚合物生产工艺推向工业化,该公司与德国AIB农业技术研究院和FIAP聚合物研究院合作,在德国农业部的支持下,开发了基于淀粉的技术生产PLA。
在我国,越来越多的塑料加工企业也参与了PLA的研发和生产 3、PC聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)是一种20世纪50年代末期发展起来的无色高透明度的热塑性工程塑料PC材料具有耐冲击、韧性高、耐热性高、耐化学腐蚀等特点,被广泛应用于眼镜片、饮料瓶等各种领域。
聚碳酸酯最早由德国拜尔公司于1953年研发制得,并在20世纪60年代初实现工业化,90年代末实现大规模工业化生产 4、聚丙烯(PP)及模拟聚丙烯材料PP即聚丙烯,是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂,其无毒、无味,强度、刚度、硬度耐热性均高于聚乙烯,可在100℃左右使用,具有良好的介电性能和高频绝缘性且不受湿度影响。
缺点是不耐磨、易老化适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用,可用于食具
来源:晓材Matmole材料科学数据库 模拟聚丙烯材料是一种新型的可用于3D打印的聚合物材料,它在很多方面模拟了聚丙烯在强度和耐热性方面的优点,同时也弥补了聚丙烯材料在韧性和低温脆性等方面的不足由于模拟聚丙烯拥有着亮白的颜色以及极佳的表面光洁度、光滑的触感,它在家用电器、日常消费品、汽车部件及实验室设备的原型制作方面都非常使用。
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