【正文】 當(dāng)然，這種決定關(guān)系并不是一目了然的，需要深入的研究其決定機(jī)理已進(jìn)行定量計(jì)算，以指導(dǎo)材料的研究開發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用。 ? 從一些研究成果來看，纖維長度對復(fù)合材料的強(qiáng)度的影響一般隨著長度增加而增大。相對而言，陶瓷納米材料在高溫力學(xué)性能方面的改進(jìn)更引人注目。常用指標(biāo)是拉伸強(qiáng)度極限 (?b)、 壓縮 強(qiáng)度極限 (?bc) ， 且 ?b ?bc，如鑄鐵 。 外因：溫度、周圍介質(zhì)、加載方式、加載速率等。抵抗這類破壞的性能稱為抗熱沖擊損傷性。同理，物體體積隨溫度的增加可表示為： 式中， αV體膨脹系數(shù)，相當(dāng)于溫度升高 1k時(shí)物體體積相對增長值。 另外，平均熱容 ， 范圍愈大，精度愈差。 CH和 NH譜帶比較， OH拉曼譜帶較弱。 拉曼光譜的應(yīng)用 由拉曼光譜可以獲得有機(jī)化合物的各種結(jié)構(gòu)信息： 2）紅外光譜中，由 C ?N， C=S， SH伸縮振動產(chǎn)生的譜帶一般較弱或強(qiáng)度可變，而在拉曼光譜中則是強(qiáng)譜帶。 因此， 與之對應(yīng)的拉曼位移是 定性與結(jié)構(gòu)分析的依據(jù)； Raman散射的產(chǎn)生：光電場 E中 ， 分子產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極距? ? = ?E ? 分子極化率； ① 紅外活性振動 ⅰ 永久 偶極矩；極性基團(tuán)； ⅱ 瞬間偶極矩；非對稱分子； 紅外活性振動 —伴有 偶極矩變化的振動可以產(chǎn)生紅外吸收譜帶 . ② 拉曼活性振動 誘導(dǎo) 偶極矩 ? = ?E 非極性基團(tuán)，對稱分子； 拉曼活性振動 —伴隨有極化率變化的振動。 RCOH ?C=0 1730cm 1 ； RCOCl ?C=0 1800cm1 。 ?（ CH3） 2930 cm1， 2850cm1。 非對稱分子：有偶極矩 ， 紅外活性 。 應(yīng)用 ? 圖所示為雙酚 A型聚砜聚氧化丙烯多嵌段共聚物的差示掃描量熱曲線。 功率補(bǔ)償型 DSC示意圖 S——試樣； R——參比物 其主要特點(diǎn)是試樣和參比物分別具有獨(dú)立的加熱器和傳感器。到目前為止， DSC堪稱熱分析三大技術(shù)（ TG， DTA，DSC）中的主要技術(shù)之一。由此可 見，升溫速率的大小要根據(jù)試樣的性質(zhì)和量來進(jìn)行選擇。 ? 差熱曲線可以指出相變的發(fā)生、相變的溫度以及估算 相變熱，但不能說明相變的種類。 ? 差熱峰包圍的面積和反應(yīng)熱有函數(shù)關(guān)系。 實(shí)際的差熱曲線 圖為一個(gè)實(shí)際的放熱峰。以參比與樣品的溫度差對時(shí)間作圖，就得到了差熱曲線?？傊?， TG曲線的 形狀和正確的解釋取決于恒定的實(shí)驗(yàn)條件。該曲線也適合于化 學(xué)量的計(jì)算。 根據(jù)國際熱分析協(xié)會 (ICTA)對熱分析法的定義：“熱分析是在程序控制溫度下，測量物質(zhì)的物理性質(zhì)隨溫度變化的一類技術(shù)”。 縱坐標(biāo)通常表示： ? 質(zhì)量或重量的標(biāo)度 ? 總的失重百分?jǐn)?shù) ? 分解函數(shù) 在熱重曲線中，水平部分表示重量是恒定的，曲線斜率 發(fā)生變化的部分表示重量的變化，因此從熱重曲線可求 算出微商熱重曲線。 在熱重法中， DTG曲線比 TG曲線更有用，因?yàn)樗c DTA 曲線相類似，可在相同的溫度范圍進(jìn)行對比和分析，從而 得到有價(jià)值的信息。 曲線的橫坐標(biāo)為溫度，縱坐標(biāo)為試樣與參比物的溫度 差 (△ T)，向上表示放熱，向下表示吸熱。 實(shí)際記錄的曲線往往與理想狀態(tài)有差異。 差熱曲線的特性 ? 差熱峰的尖銳程度反映了反應(yīng)自由度的大小。 ? A點(diǎn)溫度 Ti受儀器靈敏度影響，儀器靈敏度越高，在升 溫差熱曲線上測得的值低且接近于實(shí)際值；反之 Ti值 越高。坩堝材料在實(shí)驗(yàn)過程中對試樣、 產(chǎn)物 (含中間產(chǎn)物 )、氣氛等都是惰性的，并且不起 催化作用。 1964 年，美國的Waston 和 O’ Neill 在分析化學(xué)雜志上首次提出了差示掃描量熱法（ DSC）的概念，并自制了 DSC 儀器。 對于功率補(bǔ)償型 DSC 技術(shù)要求試樣和參比物溫度，無論試樣吸熱或放熱都要處于動態(tài)零位平衡狀態(tài)，使 ΔT 等于0，這是 DSC 和 DTA 技術(shù)最本質(zhì)的區(qū)別。 ? 樣品真實(shí)的熱量變化與曲線峰面積的關(guān)系為 m 紅外 (Infrared, IR)與拉曼光譜(Raman)分析 分子中基團(tuán)的振動和轉(zhuǎn)動能級躍遷產(chǎn)生：振 轉(zhuǎn)光譜 輻射 → 分子振動能級躍遷 → 紅外光譜 → 官能團(tuán) → 分子結(jié)構(gòu) 近紅外區(qū) 中紅外區(qū) 遠(yuǎn)紅外區(qū) 紅外光譜分析基本原理 紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件 滿足兩個(gè)條件： (1)輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動躍遷所需的能量； (2)輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用 。 （ 2）峰數(shù) 峰數(shù)與分子自由度有關(guān)。 常見基團(tuán)的紅外吸收帶 特征區(qū) 指紋區(qū) 500 1000 1500 2022 2500 3000 3500 CH， NH， OH NH C?N C=N SH PH NO NN CF CX OH OH（氫鍵） C=O CC， CN， CO =CH CH C?C C=C 1． 內(nèi)部因素 （ 1）電子效應(yīng) a．誘導(dǎo)效應(yīng)：吸電子基團(tuán)使吸收峰向高頻方向移動（藍(lán)移） 影響峰位變化的因素 化學(xué)鍵的振動頻率不僅與其性質(zhì)有關(guān)，還受分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部因素影響。 特點(diǎn)： (1) 掃描速度極快 (1s)；適合儀器聯(lián)用； (2)不需要分光，信號強(qiáng)，靈敏度很高； (3)儀器小巧。 ? 表面化學(xué)（表面增強(qiáng)拉曼散射）。 5） CC伸縮振動在拉曼光譜中是強(qiáng)譜帶。 是物體溫度升高 1K所需要增加的能量 。 熱容與比熱容測定 ? 相變時(shí)的熱容變化（熔化、凝固、相變、亞穩(wěn)態(tài)組織變化） 熱膨脹系數(shù) （ Thermal expansion coefficient） 物體的體積或長度隨溫度升高而增大的現(xiàn)象叫做熱膨脹 。 二、固體材料熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)理（ micromechanism） 氣體導(dǎo)熱 ——質(zhì)點(diǎn)間直接碰撞；金屬導(dǎo)熱 ——自由電子間碰撞；固體導(dǎo)熱 ——晶格振動（格波）＝聲子碰撞，并且格波分為聲頻支和光頻支兩類。 ? 4． 減小表面熱傳遞系數(shù) h。 脆性材料在 壓縮時(shí)的力學(xué)性能 目錄 塑性材料的特點(diǎn)： 斷裂前變形大，塑性指標(biāo)高，抗拉能力強(qiáng)。 非金屬材料的力學(xué)性能 材料的 強(qiáng)化和增韌 ? 材料使用：足夠的強(qiáng)度和較好的韌性 ? 金屬：韌性好，強(qiáng)度不高，增強(qiáng)成為關(guān)鍵 ? 陶瓷：強(qiáng)度高，但缺乏韌性，增韌成為關(guān)鍵，如可通過控制材料微結(jié)構(gòu)（氮化硅、氧化鋯等） 金屬 材料的 強(qiáng)化 ? 完全消除內(nèi)部位錯(cuò)和其他缺陷，獲得理論強(qiáng)度（如制備無位錯(cuò)的高強(qiáng)度晶須） ? 引入大量缺陷，以阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動（如加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、合金強(qiáng)化、高溫強(qiáng)化） 在納米范圍內(nèi)強(qiáng)度隨晶粒尺寸變化示意 反 HallPetch效應(yīng) 強(qiáng)度 晶粒尺寸 d dc 復(fù)合 材料 ? 兩種或兩種以上性能不同的材料組合為一整體，從而表現(xiàn)出優(yōu)于其中任何一種材料性能的材料 ? 基體與增強(qiáng)體 ? 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料（利用材料力學(xué)性能） ? 功能復(fù)合材料（利用材料其他性能） 材料的力學(xué)與顯微結(jié)構(gòu) ? 納米陶瓷復(fù)合材料顯微結(jié)構(gòu)對力學(xué)性能的影響： ? 納米陶瓷材料根據(jù)彌散相的不同和基體尺寸分為晶內(nèi)型、晶間型、晶向 /晶間型和納米 /