第一篇：復合材料界面理論簡介

復合材料界面理論簡介

摘要：纖維復合材料作為先進材料，質量輕，強度高等特點使其在航空、航天、船舶、汽車等工程領域應用越來越發揮其重要性。隨著復合材料應用領域的擴展，對材料性能提出了更高的要求。復合材料的性能取決于增強體纖維、樹脂基體和界面性能，其中纖維和樹脂之間的界面粘結力是一個重要因素。界面粘結強度，即纖維斷裂處通過基體向纖維傳遞應力的能力，直接影響到復合材料的強度、韌性和破壞模式等宏觀力學行為。因此，研究界面之間的相互作用，對于界面的設計、預測有非常重要的作用。本文介紹了幾種常見的幾面之間的相互作用理論。關鍵詞：界面；形成；相互作用理論；

1界面簡介

復合材料是由兩種或兩種以上化學和物理性質不同的材料復合而成的，那么必然存在著異種材料的接觸面，這個接觸面就是界面。一般人們對復合材料界面的定義是，指基體與增強物之間化學成分有顯著變化的、構成彼此結合的、能起載荷傳遞作用的微小區域。

聚合物基復合材料界面的形成可以分成兩個階段：

第一階段是基體與增強纖維的接觸與浸潤過程。增強纖維優先吸附能較多降低其表面能的組分，因此界面聚合物在結構上與聚合物基體是不同的。第二階段是聚合物的固化階段。聚合物通過物理的或化學的變化而固化，形成固定的界面層。

2界面作用理論

2.1浸潤性理論

1963年，Zisman提出浸潤性理論，認為浸潤是形成界面的基本條件之一，若兩相物質能實現完全浸潤，則表面能較高的一相物體表面的物理吸附將大大超過另一相物體的內聚能強度，從而使兩相物體具有良好的粘合強度。這種理論認為兩相物體間的結合模式屬于機械互鎖和浸潤吸附。其中機械粘合是一種機械互鎖現象，即在形成復合材料的兩相相互接觸過程中，若浸潤性差，兩相接觸的只是一些點，接觸面有限（見圖1(a)）。若浸潤性好，液相可擴展到另一相表面的坑凹中，因而兩相接觸面積大，結合緊密，產生機械錨合作用（見圖1(b)）。而物理吸附主要為范德華力的作用。

圖1浸潤與不浸潤的界面

顯然，聚合物基體對增強材料良好的浸潤性將有利于提高界面的復合強度，但浸潤性不是界面粘接的唯一條件。例如，乙烯基硅烷的表面張力為33.4mN/m，是不飽和聚酯的有效偶聯劑；而乙基硅烷的表面張力與乙烯基硅烷相似，但對不飽和聚酯無效；氯丙基硅烷的表面張力為48.8mN/m，溴苯基硅烷的表面張力為49.4mN/m，它們的表面張力更大，但對不飽和聚酯無效。環氧樹脂對新鮮的E 玻纖表面浸潤性良好，但粘接性卻不好，界面耐水老化性也差；若用胺丙基硅烷處理E 玻纖，對環氧樹脂的浸潤性下降，但界面的粘接性提高。因此，浸潤性理論在許多復合材料界面現象的解釋中，同樣只對其中某些具有一定的指導意義。

2.2吸附理論

吸附理論認為，粘合力主要是由聚合物基復合材料體系的分子或原子在界面層相互吸附而產生的。聚合物分子與增強材料表面分子的相互作用過程有兩個階段。第一階段是液體聚合物分子借助于布朗運動向增強材料表面擴散，使兩者所有的極性基團或鏈節相互靠近。在此過程中，升溫、施加接觸壓力、降低聚合物基體粘度等因素都有利于加強布朗運動。第二階段是吸附力的產生，當膠粘劑分子與被粘物分子間的距離達到1～0.5nm時，便產生相互吸引作用，并使分子間的距離進一步縮短到能夠處于最穩定的狀態。

吸附理論正確地把粘合現象與分子間力的作用聯系起來，粘合力的大小與聚合物基體極性有關，但最主要的是取決于聚合物基復合材料體系分子在接觸區的稠密程度。

2.3擴散理論

此理論由Borozncui等首先提出，認為高聚物的相互間粘結是由表面上的大分子相互擴散所致。如圖2所示，兩相的分子鏈互相擴散、滲透、纏結，形成了界面層。擴散過程與分子鏈的分子量、柔性、溫度、溶劑、增塑劑等因素有關，如圖3所示。界面體系的擴散作用和物質的溶解過程相類似，它們都是一種“混合”過程。擴散作用的結果導致模糊界面的產生，甚至界面消失(如固體溶解于液體之中)。聚合物基體/增強材料的界面擴散作用有利于粘接性能提高。當兩種高聚物的溶解度參數接近時，便容易發生互溶和擴散，得到比較高的粘接強度（見圖4）。

圖2分子鏈的相互擴散

圖3 擴散作用的某些因素對粘接的貢獻

圖4 剝離強度與溶解度參數的關系

一般說，同種無定形聚合物（如橡膠）的自粘作用的機理主要是擴散作用，在無定形聚合物（如橡膠）膠粘劑的粘接過程中，一切有利擴散作用過程的因素，如降低無定形聚合物（如橡膠）分子質量，延長膠粘劑/被粘物體系的接觸時間及升高粘接操作溫度等，均可導致粘接性能的提高。Borozncui提出當兩種聚合物在高于其玻璃化溫度（Tg）的條件下緊密接觸時，長鏈大分子將互相擴散，使粘合界面消失，形成過渡區，從而產生牢固的結合。如聚碳酸酯的粘合，用適當的溶劑將其表面處理后，在壓力下可產生了很好的粘接，原先的界面不易看出，但存在一個過渡區。在過渡區，聚合物的結構發生了一些變化，顯示出發生了 相互擴散。值得注意的是，只有當溶劑使大分子鏈松動，并使有些大分子鏈遷移時，擴散才有可能。因此對于具有相似的溶度參數、相容性好的兩聚合物在高于其Tg溫度條件下，相互擴散是粘接的主導機理。Kaelble提出在界面上大分子鏈段互相擴散必須滿足熱力學和動力學兩個條件，其中熱力學條件是膠粘劑與被粘物之間的相容性；動力學條件是高分子鏈段運動有顯著的速度。

但擴散理論很難解釋不發生界面擴散的聚合物基體與無機增強材料之間的粘接現象。

2.4靜電理論

該理論認為，兩相表面若帶有不同的電荷，在界面區容易產生接觸電勢并形成雙電層，相互接觸時會發生電子轉移而互相粘結（見圖5）。

圖5 界面的靜電相互作用

在某些粘接體系中，靜電作用確實能對粘接性能有所貢獻。如當金屬與非金屬物質（如聚合物）緊密接觸時，由于金屬物質對電子的親合力低，非金屬物質對電子的親合力高，在界面區容易產生接觸電勢并形成雙電層。雙電層導致的靜電吸力有時候是界面粘接力的成因之一。但在一般情況下，靜電吸引所提供的粘接力幾乎可以忽略不計；另外，靜電理論也不能解釋溫度、濕度及其它各種因素對粘接強度的影響。

2.5界面的機械作用

聚合物基體充滿或部分充滿增強材料的孔隙或凹面，固化后，在界面區形成各種形式的嚙合結構，使增強材料與聚合物基體連接成整體，這就是界面的機械作用。這些情況類似于木加工中的嵌接、釘子與木材的釘接等。典型機械連接模型見圖6。例如，一些天然纖維自身表面的不規則性是形成良好界面粘接的有利因素，蔡長庚等針對環氧基體與竹節狀有機纖維體系，采用單絲拔出試驗和動態力學分析研究了環氧樹脂基復合材料中基體與竹節狀有機短纖維之間的界面力學特性，發現在弱界面結合的條件下，竹節狀有機短纖維中凸節的存在可以提高纖維與基體之間的界面結合強度，也有利于纖維末端界面剪切應力的傳遞。

圖6 各種機械連接模型

增強材料表面的糙化處理是一個增大增強材料表面積的過程。設增強材料的表觀幾何面積為a，糙化處理后實際面積為a′，則表征糙化程度的糙化系數φ為：

φ=a′/a≥1 設液滴在光滑固體表面的接觸角為θ，在經糙化處理后表面的接觸角為θ′，對于糙化表面，根據Wenzel的研究，若θ＜90°，則cosθ＞0，即聚合物基體/被粘增強材料系呈濕潤性良好的情況下，θ′＜θ，糙化表面的濕潤性和粘附功均大于光滑表面的相應值；若θ＞90°，則cosθ＜0，即體系濕潤性不良的情況下，θ′＞θ，糙化表面的濕潤性和粘附功均小于光滑表面的相應值。例如，低表面能的有機硅膠粘劑，由于其對氟塑料表面有較好的濕潤能力，對經過糙化 處理的氟塑料的粘接強度大于未處理試樣的相應值。而表面能較高的環氧膠粘劑，由于其對氟塑料表面的濕潤性不好，對經過糙化處理的氟塑料的粘接強度反而低于未處理的試樣的相應值。但氟塑料表面經過萘鈉絡合物溶液處理后，其表面化學結構有很大的改變，表面能大幅提高，這時，有機硅膠粘劑和環氧膠粘劑對其表面均呈良好的濕潤狀態。對經過糙化處理后，再作萘鈉處理的氟塑料試樣的粘接力均大于未經糙化處理（僅進行萘鈉處理）的氟塑料的相應值。

2.6化學鍵理論

化學鍵理論是目前應用最廣的一種理論，也是最古老的界面形成理論。此理論認為兩物體接觸時，一種物質表面上的官能團與另一物質表面上的官能團起化學反應，在兩者之間生成化學鍵結合，形成界面，從而實現有效粘接，如圖7（a）所示；若兩相之間不能直接進行化學反應，也可通過偶聯劑的媒介作用以化學鍵相互結合，形成界面，提高增強材料與基體材料之間的粘接強度，如圖7（b）所示。

根據化學鍵理論，偶聯劑在提高樹脂基體與玻璃纖維增強材料之間的界面結合性能上得到了有效地發展，例如硅烷偶聯劑(如圖8所示)，一般形式是Y-R-SiX3，其一端硅氧基可與玻璃纖維表面的硅醇基團反應結合，另一端的有機官能團可參與基體樹脂分子的固化反應。通過偶聯劑的作用，樹脂基體和玻璃纖維增強材料實現了界面的化學結合，提高玻纖與樹脂的界面強度，尤其是耐水的侵襲能力，有效地提高了復合材料的性能。碳纖維、有機纖維等的表面處理也是根據化學鍵理論得以發展，在表面氧化、等離子、輻照等處理過程中(如圖9所示)，纖維表面產生了“-COOH、-C=O、-OH”等含氧活性基團，可顯著提高其與樹脂基體的反應能力，使界面形成化學鍵，大大地改善了界面粘結強度。

圖7界面的化學反應

圖8 硅烷偶聯劑與玻纖和樹脂間形成的界面

圖9 碳纖維表面處理

但有些現象難以用化學鍵理論給出令人滿意的解釋。例如，難以解釋樹脂基體固化放熱冷卻時，復合材料熱應力松弛的現象。

3結語

綜上所述，利用各粘合理論解釋聚合物粘合機理均有一定的合理性與局限性。在實際復合材料界面現象中，基體與增強材料間界面的形成與破壞是一個極其復雜的物理及化學變化過程，與此有關的物理及化學因素都會影響到界面的形成、結構、性質、作用以及界面對復合材料性能的影響等，因而實際的界面情況要比理論分析復雜得多。對界面的研究至今尚缺統一的認識，同時也缺乏對界面的定量分析。因此目前尚需在三個方面有所突破，一是改善界面測試與表征手段，使所得數據更能真實反映界面的特征，建立材料表面與界面的數學模型；二是建立微觀結構與宏觀性能的關系模型，使理論模型與試驗數據具有良好的相關性； 三是進一步改進材料制備工藝，以制備界面性能優異的復合材料。

總之，聚合物基復合材料界面粘合理論研究是一個極其錯綜復雜、且涉及多學科交叉的研究領域，只有靈活地運用各種粘接理論，才可加深對粘接現象的了解，做到對具體的粘結現象由定性描述提升到定量分析，從而進一步豐富和發展復合材料界面粘合理論，使其更加系統、完善，以有助于復合材料性能的進一步提高。參考文獻

[1] 胡福增，鄭安吶.聚合物及其復合材料表界面[M].北京：中國輕工出版社，2001.[3] S·吳.高聚物的界面與粘合[M].潘強余，吳敦漢譯.北京：紡織工業出版社，1987.[4] 趙玉庭，姚希曾.復合材料基體與界面[M].上海：華東化工學院出版社，1991.

第二篇：STP理論簡介

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STP理論簡介

一、創始人

市場細分（Market Segmentation）的概念是美國營銷學家溫德爾·史密斯(Wended Smith)在1956年最早提出的，此后，美國營銷學家菲利浦·科特勒進一步發展和完善了溫德爾·史密斯的理論并最終形成了成熟的STP理論（市場細分（Segmentation）目標市場選擇（Targeting）和市場定位（Positioning））。它是戰略營銷的核心內容。

二、STP釋義

STP理論中的S、T、P分別是Segmenting、Targeting、Positioning三個英文單詞的縮寫，即市場細分、目標市場和市場定位的意思。

STP理論的內容要義

STP理論的根本要義在于選擇確定目標消費者或客戶，或稱市場定位理論。根據STP理 論，市場是一個綜合體，是多層次、多元化的消費需求集合體，任何企業都無法滿足所有的需求，企業應該根據不同需求、購買力等因素把市場分為由相似需求構成 的消費群，即若干子市場。這就是市場細分。企業可以根據自身戰略和產品情況從子市場中選取有一定規模和發展前景，并且符合公司的目標和能力的細分市場作為 公司的目標市場。隨后，企業需要將產品定位在目標消費者所偏好的位置上，并通過一系列營銷活動向目標消費者傳達這一定位信息，讓他們注意到品牌，并感知到 這就是他們所需要的。

STP理論是指企業在一定的市場細分的基礎上，確定自己的目標市場，最后把產品或服務定位在目標市場中的確定位置上。

市場細分是指根據顧客需求上的差異把某個產品或服務的市場逐一細分的過程。

目標市場是指企業從細分后的市場中選擇出來的決定進入的細分市場，也是對企業最有利的市場組成部分。

市場定位就是在營銷過程中把其產品或服務確定在目標市場中的一定位置上，即確定自己產品或服務在目標市場上的競爭地位，也叫“競爭性定位”。在最大限度上為客戶提供優質、高技和滿意的服務，最好的方法就是進行市場細分，選定目標客戶、定位目標市場，這就是STP理論。

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第三篇：熱界面材料

熱界面材料

多數傳統的ＴＩＭ均是有聚合物內添加導熱粒子（如金屬、陶瓷、炭黑等），通常熱界面材料的潤濕性取決于基體材料特性，而傳熱系數取決于填充材料及界面條件，高填充率提高傳熱系數但降低了潤濕性，這是傳統ＴＩＭ的局限所在，而碳納米管則突破了該矛盾。導熱膠：在基體內部加入一些高導熱系數的填料，如SiC、AlN、Al2O3、SiO2等，從而提高其導熱能力。其硬化溫度一般低于150℃

導熱系數差： 0.7W/Mk

導電銀漿和錫漿：導電銀漿是在環氧樹脂內添加銀粉，其硬化溫度一般低于２００℃，熱傳導系數為２０Ｗ／（ｍ·Ｋ）左右，具有良好的導熱特性、同時粘貼強度也較好，但銀漿對光的吸收比較大，導致光效下降。

銀漿會吸光。

導電錫漿的熱傳導系數約為５０Ｗ／（ｍ·Ｋ），是以上三種鍵合材料中熱導特性最優的，一般用于金屬之間焊接，導電性能也很優越。

金錫合金共晶焊接：

利用金屬的共晶點將兩種金屬焊在一起，在各種合金焊料中，Ａｕ－Ｓｎ的共晶溫度只有２８０℃，適合作為大功率ＬＥＤ芯片的粘結材料。

碳納米管：

目前多壁碳納米管（ＭＷＮＴ）測得的導熱系數約５００～３０００Ｗ／（ｍ·Ｋ），而單壁碳納米管（ＳＷＮＴ）高達３５００Ｗ／（ｍ·Ｋ），具有高導熱、熱導率各向異性、徑向面內低熱膨脹系數、輕質、抗老化、抗氧化等突出優點，是目前能夠適應不斷提高的芯片功率的最佳熱界面材料。

第四篇：界面 教案

一、室內界面的要求和功能特點

1.設計要求（邊引導提問邊根據答案總結）裝修的時間不能太長怎么辦？

在室內生活和學習要舒適和安全怎么辦？

裝修不能只用一兩天就無法用了要怎么辦？

（1）耐久性能（2）——裝飾性能（3）阻燃性能

（4）修構造合理、施工方便

（5）聲學、保溫等物理性能

（6）防潮（水）性能

（7）環保（8）造價合理

2.各界面的功能特點

頂界面—— 美觀、輕質、吸聲、平整、光反射性能好 側界面——美觀、隔熱、吸聲、防潮

底界面——防滑、耐磨損、清潔、美觀、防靜電

二、空間界面材料的合理選用

界面裝飾材料的選用，需要考慮幾方面的要求：

1、適應室內使用空間的功能性質

對于不同功能性質的室內空間，需要由相應類別的界面裝飾材料來烘托室內的環境氛圍。

2、適合建筑裝飾的相應部位

不同的建筑部位，相應地對裝飾材料的物理、化學性能、觀感等的要求也各不同。

3、符合更新，時尚的發展的需要

設計裝飾后的室內環境，通常并非“一勞永逸”，是需要更新。原有的裝飾材料需要由更好性能的、更為新穎美觀的裝飾材料來取代。

另注意，室內界面處理，無論是鋪或貼材料都是“加法”，但一些結構體系和結構構件的建筑室內，是可以作“減法”的，如明露的結構構件，也是一種趨勢。在有地方材料的地區，選用當地材料，既減少運輸，降低造價，又使室內裝飾具有地方風味。

界面裝飾材料的選用，還應考慮便于安裝、施工和更新。

現代室內裝飾的發展趨勢，是“回歸自然”因此室內界面裝飾常適量地選用天然材料。它們和人們的感受易于溝通。

常用的木材、石材等天然材料的性能如下：

木材：具有質輕、強度高、韌性好、熱工性能好且手感、觸感好等特點，紋理和色澤優美愉悅，易于著色和油漆，便于加工、連接和安裝，但需注意放火和防蛀處理。

石材：渾實厚重，壓強高，耐久、耐磨性能好，紋理和色澤極為美觀。其表面根據裝飾效果需要，可作鑿毛、燒毛、亞光、磨光鏡面等多種處理，但天然石材作裝飾用材時應注意材料的色差，如施工工藝不當，濕作業時常留有明顯的水漬或色斑，影響美觀。（花崗石、大理石）

三、室內界面處理及其效果（感受）——重難點

人們對室內環境氣氛的感受，通常是綜合的、整體的。既有空間形狀，也有作為實體的界面。視覺感受界面的主要因素有：室內采光、照明、材料的質地和色彩、界面本身的形狀、線腳和面上的圖案肌理等。

對于感興趣的空間，哪些是你覺得設計的好的部分？這部分是用什么形式和什么材料及色彩和肌理表現的？

1、界面的形態

界面的線形——界面上的圖案、界面邊緣、交接處的線腳以及界面本身的形狀。（1）界面上的圖案與線腳

界面上的圖案必須從屬于室內環境整體的氣氛要求，起到烘托、加強室內精神功能的作用。根據不同的場合，圖案可能是具象的或抽象的，但要考慮到與室內裝飾物的協調。界面的邊緣、交接、不同材料的連接，它們的造型和構造處理，即所謂的“收頭”，是室內設計中的難點之一。通常以線腳處理。界面的圖案與線腳，它的花飾和紋樣，是室內設計藝術風格定位的重要表達語言。

（2）界面的形狀

界面的形狀——較多的情況是以結構構件、承重墻柱等為依托，以結構體系構成輪廓，形成平面、拱形、折面等不同形狀的界面；也可以根據室內使用功能對空間形狀的需要，脫開結構層另行考慮。

（3）界面的不同處理與視覺感受

室內界面由于線形的不同的劃分、花飾大小的尺度各異、色彩深淺的各樣配置以及采用各類材質，都會給人視覺上的不同的感受。

參看圖例，隨著提問，結合第三章內容——心理感受，加強學生對圖案影響界面劃分的理解。

（補充知識點。）

線形劃分與視覺感受：

垂直劃分——空間緊縮增高；

水平劃分——空間開闊降低；

色彩深淺與視覺感受：

頂面深色——空間降低；

頂面淺色——空間增高；

花飾大小與視覺感受：

花飾大尺度——空間縮小

小尺度花飾——空間增大

材料質感與視覺感受：

石材、面磚、玻璃——挺拔、冷峻

木材、織物——親切感。

2、材料的質地

室內裝飾材料的質地，根據其特性大致可分為：

天然材料——人工材料；

硬質材料——柔軟材料；

精致材料——粗獷材料

作業：收集資料，參考筆記，請同學們做一公共空間——XX公司經理室的室內界面初稿設計，可用平面或者立面圖表示，要求界面設計合理、美觀、材料選用得當。（選用經理室作為設計對象的目的在于鍛煉學生對一功能目標明確、整體劃分相對單一的空間進行設計，目的在于界面的連接設計和區別分析，避免居室設計的目的在于回避居室設計中風格明顯、功能劃分多等問題）板書

界面

一、室內界面的要求和功能特點

1.設計要求

2.各界面的功能特點

頂界面——美觀、輕質、吸聲、平整、光反射性能好

側界面——美觀、隔熱、吸聲、防潮

底界面——防滑、耐磨損、清潔、美觀、防靜電

二、空間界面材料的合理選用

1、適應室內使用空間的功能性質

2、適合建筑裝飾的相應部位

3、符合更新，時尚的發展的需要

三、室內界面處理及其效果（感受）

1、界面的形態

（1）界面上的圖案與線腳

（2）界面的形狀

（3）界面的不同處理與視覺感受

2、材料的質地

室內裝飾材料的質地，根據其特性大致可分為：

天然材料——人工材料；

硬質材料——柔軟材料；

精致材料——粗獷材料

第五篇：ML758木鋁復合門窗系列簡介

系列簡介

產品功能：此產品款按款式分為歐式和法式系列，兩系列均有內平開窗、平開門、折疊門；密封、保溫、隔音性能卓越；建筑室內外裝飾效果好。

內平開窗：平開時能開啟0°—180°范圍內通風；操作上懸時，窗扇能

向內懸出150mm通風；單扇承重100kg。

平開門：平開時能開啟0°—180°范圍內通風及通行，單扇承重130kg。折疊門：能實現所有門扇開啟折疊在一起。

產品特點：既有鋁合金門窗的強度又有木門窗的裝飾效果；它是采用斷橋鋁合金型材

與實木復合在一起的型材加工而成，門窗的主要受力結構為斷橋鋁合金，室外為鋁合金門窗款式風格，室內展示為實木門窗款式風格。

產品應用：建筑要求配鋁合金門窗，室內又要求有實木感暖色調的最佳選擇應用，即別墅、會所、高檔公寓、辦公樓等場所室外門窗所選擇應用。

配置

型材規格標配：斷橋隔熱鋁復合實木/框厚75mm/框小面寬48mm/框大面框70mm鋁型材基本壁厚1.4mm—2.0mm。

鋁材顏色標配：噴涂白色/電泳香檳色

選配：噴涂色中的顏色。

木材選配：俄羅斯松木/美國紅橡木/美國紅櫻桃木/美國黑胡桃木

木材顏色選配：實木色卡中的顏色

玻璃標配：5+12A+4+12A+5三層中空白玻

選配：中空層加裝飾條/中空層加電動百葉/中空鋼化玻璃/中空夾膠玻璃/

夾膠防彈玻璃/磨砂玻璃/特殊藝術玻璃。

五金： 標配德國SI平開上懸窗件/SI平開門件/SI折疊門件

膠條： 標配黑色三元乙丙膠條。

門窗套： 選配俄羅斯松木套/美國紅橡實木套/美國紅櫻桃實木套/美國黑胡桃實木套 紗門窗： 選配鋁合金SP平開紗窗/隱形紗門窗/平開安全防護紗門窗