[科普中国]-粒状填料复合材料

粒状填料复合材料（particulatefiller composite）是指以聚合物成分作为黏结树脂，以球体、圆柱体或小片状体作为填料而形成的复合材料。通常分为补强塑料和补强弹性体两大类。粒子填料的加入对聚合物复合材料物理机械性能有很大影响。通常粒子填料有助于提高基材树脂的刚性，含有刚性粒子填料的聚合物的模量一般都有所提高。1

简介粒状填料复合材料是指聚合物成分形成连续相时，加入球体、圆柱体或小片状体填料形成的复合材料。通常分为补强塑料和补强弹性体两大类。粒子填料的加入对聚合物复合材料物理机械性能有很大影响。通常粒子填料有助于提高基材树脂的刚性，含有刚性粒子填料的聚合物的模量一般都有所提高。但能否提高其韧性或拉伸强度．取决于基材的延性及填料基材的粘合程度。

复合材料的定义及分类复合材料是由两种或多种性质不同的材料组成的具有两个或两个以上相态结构的材料。复合材料的组成分为两大部分：基体与增强材料。其中，基体为构成复合材料连续相的单一材料，增强材料为复合材料中不构成连续相的材料。

复合材料按基体材料的类型不同分为：金属基复合材料，如铝、镁、铜等；非金属基复合材料，如合成树脂、碳、石墨、橡胶、陶瓷等；聚合物基复合材料。

复合材料按增强纤维类型不同分为碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、有机纤维复合材料、硼纤维复合材料和混杂纤维复合材料；按增强物外形不同分为连续纤维复合材料、纤维织物或片状材料增强的复合材料、短纤维增强复合材料和粒状填料复合材料。2

增强机制承受载荷的主要载体是基体，此时，增强材料的作用主要是阻碍基体中位错的运动或阻碍分子链的运动。复合材料的增强效果与增强材料的直径、分布、数量有关。一般认为，颗粒相的直径为0.01～0.1μm时，增强效果最大。若直径太小，则容易被位错绕过，对位错的阻碍作用小，增强效果差。当颗粒直径大于0.1μm时，容易造成基体的应力集中，产生理纹，使复合材料强度下降。这种性质与金属中第二相强化原理相同。3

粒状填料复合材料的复合机制和原则对于颗粒复合材料，基体承受载荷时，颗粒的作用是阻碍分子链或位错的运动。增强的效果同样与颗粒的体积含量、分布、尺寸等密切相关。颗粒复合材料的复合原则可概括为：

(1)颗粒相应高度均匀地弥散分布在基体中，从而起到阻碍导致塑性变形的分子链或位错的运动。

(2)颗粒大小应适当。颗粒过大本身易断裂，同时会引起应力集中，从而导致材料的强度降低；颗粒过小，位错容易绕过，起不到强化的作用。通常，颗粒直径为几微米到几十微米。

(3)颗粒的体积含量应在20%以上，否则达不到最佳强化效果。

(4)颗粒与基体之间应有一定的结合强度。3

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学