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简述纳米复合材料的界面特点。
题目
简述纳米复合材料的界面特点。
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第1题：
介绍一种生物基纳米复合材料的研发目的、制备方法及产物的主要功能特点？
正确答案: 生物基纳米纤维素及其自聚集气凝胶的制备
由于目前对生物质纤维素的开发与利用技术还不完善，仍有大量的纤维素资源被遗弃在田间，或被焚烧掉，整个纤维素资源的利用附加值仍有待于进一步提高.合理开发利用这些生物质资源，制备出性能优异的纤维素基制品，使其更好地为人类的生产生活服务，有着重要的研究意义。
将制备的纳米纤维素水悬浊液浇注到培养皿中，置于冰箱中冷冻处理，冷冻时间大于24h。然后将冷冻的样品置于冷冻干燥机中进行冷冻干燥处理，制得纳米纤维素气凝胶。冷冻干燥过程中，冷胼温度低于-55℃，真空度低于15Pa。
当水悬池液的浓度低于0.2wt%时，经冷冻干燥后，高强度超声纳米纤维素及TEMPO氧化纳米纤维素会自聚集成细长的纤维，并形成三维网状缠结结构。当水悬浊液的浓度大于0.5wt%时，以上两种纳米纤维素会自聚集成二维片状结构。由于长度较短，盐酸水解纳米纤维素及硫酸水解纳米纤维素经冷冻干燥处理后只能自聚集成二维片状结构。高强度超声纳米纤维素及TEMPO氧化纳米纤维素气凝胶具有非常好的柔軔性，可以反复弯曲。这两种气凝胶还具有非常高的水分承载值及染料吸附能力。所有纳米纤维素气凝胶均显示出良好的热绝缘及声吸附特征。
由高长径比的纳米纤维素自聚集成的高强度超声纳米纤维素及TEMPO氧化纳米纤维素气凝胶，显示出了较强的柔韧性及延展性。当将压缩后得到的小薄片浸渍于水中，气凝胶的容积仍可被缓慢的恢复，表明这一气凝胶具有强健的交联网络及稳定的孔隙结构。由于纳米纤维素气凝胶具有非常高的孔隙率，十分有利于离子及分子的进入和扩散，使气凝胶具有较强的吸附能力。
纳米纤维素气凝胶还具有热绝缘特征。
纳米纤维素气凝胶还具有十分优异的声吸附特征，在低频条件下，气凝胶的吸声率较低，但会随着声频率的提高而逐渐增大。 -
第2题：
纳米复合材料
正确答案:是指复合材料结构中至少有一个相在一维方向上是纳米尺寸。所谓纳米尺寸是指1nm~100nm的尺寸范围。纳米复合材料包括均质材料在加工过程中所析出纳米级尺寸增强相和基体相所构成的原位复合材料、纳米级尺寸增强剂的复合材料以及刚性分子增强的分子复合材料等。 -
第3题：
航天飞机身上使用的隔热陶瓷瓦是（）
- A、仿生复合材料
- B、陶瓷和纤维复合而成的材料
- C、纳米复合材料
- D、分子复合材料
正确答案:B -
第4题：
填空题增强相为（）、（）、（）、（）的复合材料称为纳米复合材料；纳米复合材料包括（）、（）和（）纳米复合材料；复合方式有：（）、（）、（）、（）等 。正确答案： 纳米颗粒,纳米晶须,纳米晶片,纳米纤维,金属基,陶瓷基,高分子基,晶内型,晶间型,晶内-晶间混合型,纳米-纳米型解析： 暂无解析 -
第5题：
问答题简述陶瓷基复合材料的特点。正确答案： 陶瓷基复合材料的特点：Ef和Em的数量级相当；陶瓷基体的韧性有限；增强材料与陶瓷基体之间的热膨胀系数不匹配、化学相容性问题突出。解析： 暂无解析 -
第6题：
问答题复合材料的界面具有怎样的特点？正确答案： 界面相的化学组成、结构和物理性能与增强材料和基体的均不相同，对复合材料的整体性能产生重大影响。
界面具有一定的厚度（约几个纳米到几个微米），厚度不均匀。
材料特性在界面是不连续的，这种不连续性可能是陡变的，也可能是渐变的。材料特性包括元素的浓度、原子的配位、晶体结构、密度、弹性模量、热膨胀系数等。解析： 暂无解析 -
第7题：
问答题简述复合材料的界面结合类型。正确答案： 1、机械结合：借助增强纤维表面凹凸不平的形态而产生的机械铰合和基体与纤维之间的摩擦阻力形成。
2、溶解与浸润结合：液态或是粘流态基体对增强纤维的侵润，而产生的作用力，作用范围只有若干原子间距大小。
3、反应结合：基体与纤维之间形成界面反应层。
4、混合结合：上述三种形式的混合结合方式。解析： 暂无解析 -
第8题：
问答题如何制备聚合物/粘土纳米复合材料（PLSNs）？正确答案： 插层聚合法：插层缩聚、插层加聚；
插层复合（共混）：熔融插层复合法、溶液插层复合法。解析： 暂无解析 -
第9题：
名词解释题纳米复合材料正确答案： 是指复合材料结构中至少有一个相在一维方向上是纳米尺寸。所谓纳米尺寸是指1nm~100nm的尺寸范围。纳米复合材料包括均质材料在加工过程中所析出纳米级尺寸增强相和基体相所构成的原位复合材料、纳米级尺寸增强剂的复合材料以及刚性分子增强的分子复合材料等。解析： 暂无解析 -
第10题：
问答题聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料界面有哪些特点，都有哪些优化设计的方法？正确答案： 一、对于聚合物基复合材料，其界面的形成可以分成两个阶段：第一阶段是基体与增强纤维的接触与浸润过程。第二阶段是聚合物的固化阶段。
（1）首先应考虑如何改善增强材料与基体间的浸润性；
（2）适度的界面粘结；
（3）减少复合材料成型中形成的残余应力；
（4）调节界面内应力，减缓应力集中。
二、在陶瓷基复合材料中，增强纤维与基体之间形成的反应层质地比较均匀，对纤维和基体都能很好地结合，但通常它是脆性的。（1）改变基体元素；（2）增强体表面涂层。解析： 暂无解析 -
第11题：
问答题简述使纳米增强相遇金属基体之间具有最佳界面结合状态的措施。正确答案： 应该使纳米增强相与金属基体之间具有良好的润湿后，互相间应发生一定程度的溶解；保持适当的界面结合力，提高复合材料的强韧性；并产生适当的界面反应，而界面反应产物层应质地均匀，无脆性异物，不能成为内部缺陷（裂纹源），界面反应可以控制等。
措施：增强相表面改性（如涂覆）；基体合金化（改性）解析： 暂无解析 -
第12题：
问答题简述复合材料的界面结合类型及其特点。正确答案： 1、机械结合：增强材料与基体之间仅依靠纯粹的粗糙表面相互嵌入（互锁）作用进行连接（摩擦力），没有化学作用。影响机械结合的因素：增强材料与基体的性质、纤维表面的粗糙度、基体的收缩（正压力）
有利于纤维箍紧。
2、溶解与浸润结合：在复合材料的制造过程中，由单纯的浸润和溶解作用，使增强材料和基体形成交错的溶解扩散界面，是一种次价键力的结合。（当基体的基团或分子与增强材料表面间距小于0.5nm时，次价键力就发生作用。次价键力包括诱导力、色散力、氢键等。）形成溶解与浸润结合的基本条件：增强材料与基体间的接触角小于90，增强材料与基体间有一定的溶解能力。
3、反应界面结合：基体与增强材料间发生化学反应，在界面上形成新的化合物、以主价键力相互结合。这是一种最复杂、最重要的结合方式。反应结合受扩散控制，扩散包括反应物质在组分物质中的扩散（反应初期）和在反应产物中的扩散（反应后期）。要实现良好的反应结合，必须选择最佳的制造工艺参数（温度、压力、时间、气氛等）来控制界面反应的程度。界面反应层是非常复杂的组成，有时发生多个反应，产生交换反应结合。界面的反应产物大多是脆性物质，达到一定厚度时，界面上的残余应力可使其发生破坏，因此，界面结合先随反应程度提高而增加结合强度，但反应达到一定程度后，界面结合有所减弱。
4、混合结合：上述界面结合方式的混合，实际情况中发生的重要的界面结合形式。解析： 暂无解析 -
第13题：
简述复合材料的基本结构形式，复合材料中基体、增强相、界面相的功用是什么？有何不同？
正确答案:简言之：复合材料由连续基体相和分散增强相及界面相所构成。基体主要用于固定和粘附增强体，并将所受的载荷通过界面传递到增强体上，自身也承受少量载荷；增强体主要用来承受载荷；界面特性决定着基体与复合材料之间结合力的大小。 -
第14题：
什么是纳米复合材料？用一个具体实例说明制备纳米复合材料所面临的困难是什么，应如何解决？
正确答案: 纳米复合材料是指尺度为1nm一100nm的超微粒经压制、烧结或溅射而成的凝聚态固体。它具有断裂强度高、韧性好，耐高温等特性。如溶液插层复合法制备纳米复合材料，方法是：将高分子聚合物链在溶液中借助于溶剂而插层进入层状硅酸盐片层之间，然后挥发除去溶剂，即可实现聚合物与硅酸盐在纳米尺度上的复合。但该方法需要合适的溶剂来同时溶解高分子聚合物和硅酸盐，而且大量的溶剂不易回收，对环境不利。改进方法是将高分子聚合物加热到熔融状态下，在静止或剪切力的作用下直接插入到硅酸盐片层之间，制得纳米复合材料。该方法由于不使用溶剂，工艺简单，并且可以减少对环境的污染。 -
第15题：
问答题什么是纳米复合材料？正确答案： 纳米复合材料（nanocomposites）是指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料。（小尺寸效应；表面效应；量子尺寸效应；宏观量子隧道效应）解析： 暂无解析 -
第16题：
问答题简述复合材料的特点。正确答案： 1、高比强度和高比刚度
2、耐疲劳性高
3、抗断裂能力强
4、减振能力强
5、高温性能好，抗蠕变能力强
6、其他性能解析： 暂无解析 -
第17题：
问答题复合材料的界面定义是什么，包括哪些部分，有何特点？有哪些效应？正确答案： 五个效应
①复合材料的界面是指机体与增强物之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递作用的微小区域。
②它包含基体和增强物的部分原始接触面、基体与增强物相互作用生成的反应产物、此产物与基体及增强物的接触面，基体和增强物的互扩散层，增强物上的表面涂层、基体和增强物上的氧化物及它们的反应产物等。
③A性能和结构上不同于基体和增强材料；B具有一定的厚度；C连接基体与增强材料；D能够传递载荷。
④
（1）传递效应：界面能传递力，即将外力传递给增强物，起到基体和增强物间的桥梁作用。
（2）阻断效应结合适当的界面有阻止裂纹扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用。
（3）不连续效应在界面上产生物理性能的不连续性和界面摩擦出现的现象，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性、尺寸稳定性等。
（4）散射和吸收效应光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收，如透光性、隔热性、隔音性、耐机械冲击及耐热冲击性等。
（5）诱导效应一种物质（通常是增强物）的表面结构使另一种（通常是聚合物基体）与之接触的物质的结构由于诱导作用而发生改变，由此产生一些现象，如强的弹性、低的膨胀性、耐冲击性和耐热性等。解析： 暂无解析 -
第18题：
判断题树脂基复合材料界面比金属基复合材料界面复杂。A对
B错
正确答案： 对解析： 暂无解析 -
第19题：
填空题纳米材料可分为（）、（）、纳米膜、纳米块体、纳米复合材料等。正确答案： 纳米粉末,纳米纤维解析： 暂无解析 -
第20题：
填空题陶瓷基纳米复合材料的基体主要有：（）、（）、（）和（）。与纳米级第二相的界面粘结形式：（）和（）。正确答案： 氧化铝,碳化硅,氮化硅,玻璃陶瓷,机械粘结,化学粘结解析： 暂无解析 -
第21题：
问答题聚合物基纳米复合材料的特点与类型。正确答案： 特点：具有超细微结构，结构中至少有一相在一维方向是纳米尺寸；独特的表面效应、体积效应和量子效应使得材料具有非常特殊的力、热、光、电性能。
聚合物基纳米复合材料可分为：聚合物/聚合物、聚合物/非聚合物纳米粒子、聚合物/无机物纳米粒子。其中聚合物/聚合物分为分子复合与原子复合。聚合物/无机物纳米粒子又分为聚合物/颗粒状纳米无机粒子和聚合物/层状纳米无机粒子。解析： 暂无解析 -
第22题：
问答题简述聚合物熔融嵌入法制备高分子基纳米复合材料的一般过程和特点。正确答案： 聚合物熔融嵌入法的操作过程如下：首先用合适的有机改性剂与层状硅酸盐反应，制得有机改性层状硅酸盐。然后将聚合物与有机改性层状硅酸盐粉末的共混物一起加热到聚合物的Tg（非晶聚合物）活Tm（结晶聚合物）以上，聚合物分子链通过扩散而进入硅酸盐层间。
与溶液嵌入法相比，熔融嵌入法具有以下优点：
A.使用范围广，不同极性或结晶的聚合物都可以用此法制得相应的嵌入法化合物；同时还可以制备溶液嵌入法难以制备的杂化材料
B.与目前聚合物成型加工技术（如挤压、注射）具有兼容性
C.嵌入法过程不使用溶剂，从环保经济效益角度来看非常有利
D.这种方法制备的新型杂化材料为研究受限于二维空间聚合物链的构象及单分子链的特征提供了理想的模型。解析： 暂无解析 -
第23题：
问答题简述复合材料增强体与基体之间形成良好界面的条件。正确答案： 在复合过程中，基体对增强体润湿；增强体与基体之间不产生过量的化学反应；生成的界面相能承担传递载荷的功能。复合材料的界面效应，取决于纤维或颗粒表面的物理和化学状态、基体本身的结构和性能、复合方式、复合工艺条件和环境条件。解析： 暂无解析