关于纤维材料的论文4000字内容

ISBN：712208573版 次：1包 装：精装开 本：小16开页 数：208页字 数：269千字 第1章 界面和界面的形成1 界面和界相2 界面的形成机理1 物理结合2 化学结合3 界面的作用6参考文献8第2章 复合材料界面的微观结构1 概述2 界面断裂面的形貌结构1 形貌结构的表征方法2 界面断裂面的形貌结构3 界面的微观结构1 表征方法2 陶瓷基复合材料3 金属基复合材料4 聚合物基复合材料4 界面的成分分析1 特征X射线分析2 背散射电子分析3 俄歇电子分析5 界面微观结构的AFM表征1 基本原理2 实验技术和图像解释3 碳纤维增强复合材料的界面4 聚合物纤维增强复合材料的界面6 界面微观结构的拉曼光谱表征1 界面碳晶粒的大小和有序度2 界面组成物的形成3 界面层组成物的分布43参考文献45第3章 复合材料界面微观力学的传统实验方法1 概述2 单纤维拉出（pull?out）试验1 试验装置和试样制备2 数据分析和处理3 微滴包埋拉出（microdroplet,microbonding）试验1 试验装置和试样制备2 数据分析和处理3 适用范围4 单纤维断裂(fragmentation)试验1 试样制备和实验装置2 数据分析和处理3 适用范围5 纤维压出（push?out,push?in,microdebonding）试验1 数据处理2 适用范围6 弯曲试验、剪切试验和Broutman试验1 横向弯曲试验2 层间剪切强度试验3 Broutman试验7 传统实验方法的缺陷64参考文献65第4章 界面研究的拉曼和荧光光谱术1 概述2 拉曼光谱和荧光光谱1 拉曼效应和拉曼光谱2 拉曼峰特性与材料微观结构的关系3 荧光的发射和荧光光谱3 纤维应变对拉曼峰频移的影响1 压力和温度对拉曼峰参数的影响2 拉曼峰频移与纤维应变的关系4 荧光峰波数与应力的关系1 荧光光谱的压谱效应2 单晶氧化铝的压谱系数及其测定3 多晶氧化铝纤维荧光峰波数与应变的关系4 玻璃纤维荧光峰波长与应变/应力的关系5 显微拉曼光谱术1 拉曼光谱仪2 显微系统3 试样准备和安置6 拉曼力学传感器1 碳纳米管2 二乙炔?聚氨酯共聚物7 弯曲试验1 四支点弯曲2 三支点弯曲3 悬臂梁弯曲89参考文献89第5章 碳纤维增强复合材料1 碳纤维表面的微观结构2 碳纤维形变微观力学3 碳纤维/聚合物复合材料的界面1 热固性聚合物基复合材料2 热塑性聚合物基复合材料4 碳/碳复合材料的界面5 碳纤维复合材料的应力集中1 应力集中和应力集中因子2 碳纤维/环氧树脂复合材料的应力集中110参考文献113第6章 碳纳米管增强复合材料1 概述2 碳纳米管的形变行为3 碳纳米管/聚合物复合材料的界面结合和应力传递1 界面应力传递2 界面结合物理3 界面结合化学4 碳纳米管/聚合物复合材料的界面能130参考文献131第7章 玻璃纤维增强复合材料1 概述2 玻璃纤维增强复合材料的界面应力1 间接测量法2 直接测量法3 界面附近基体的应力场4 纤维断裂引起的应力集中5 光学纤维内芯/外壳界面的应力场144参考文献146第8章 陶瓷纤维增强复合材料1 概述2 陶瓷纤维的表面处理1 涂层材料和涂覆技术2 碳化硅纤维的表面涂层3 氧化铝纤维的表面涂层3 陶瓷纤维的形变微观力学1 碳化硅纤维和单丝2 应变氧化铝纤维的拉曼光谱行为3 应变氧化铝纤维的荧光光谱行为4 碳化硅纤维增强复合材料的界面行为1 碳化硅纤维/玻璃复合材料2 压缩负载下SiC/SiC复合材料的界面行为3 纤维搭桥5 氧化铝纤维增强复合材料的界面行为1 氧化铝纤维/玻璃复合材料2 氧化铝纤维/金属复合材料3 纤维的径向应力4 纤维间的相互作用6 热残余应力1 理论预测2 实验测定182参考文献184第9章 高性能聚合物纤维增强复合材料1 高性能聚合物纤维的形变1 芳香族纤维和PBO纤维的分子形变2 超高分子量聚乙烯纤维的分子形变3 分子形变和晶体形变2 界面剪切应力1 概述2 芳香族纤维/环氧树脂复合材料3 PBO纤维/环氧树脂复合材料4 PE纤维/环氧树脂复合材料3 纤维表面改性对界面行为的作用1 PPTA纤维表面的化学改性2 PE纤维的等离子体处理4 裂缝与纤维相互作用引起的界面行为205参考文献207 复合材料学是一门相对年轻的学科，涉及化学、物理学、力学、材料科学和工艺学等多学科领域。分散于各学科领域的复合材料工作者有一个共同关注的焦点——复合材料的界面。两种脆性材料通过弱界面结合可以组合成一种韧性材料，而两种材料的强结合则可能产生强度成倍增大的新材料，这是界面所起的作用。可以认为，对于给定的增强体和基体材料，界面是决定复合材料性能的决定性因素。长期以来，人们都努力于通过设计和制作结构和性能合适的界面以获得符合预定性能的复合材料。显然，充分了解界面行为是达到这一目标的前提。有关复合材料的出版物十分丰富，然而却很少有专门讨论界面问题的书籍。关于界面问题的研究成果和最新进展又广泛分散于各个学科领域的众多出版物中，相关研究人员深感不便。本书试图将界面行为的最新理论、测试技术和数据处理方法集合在一起，填补这个欠缺。全书包含9章，主要涉及纤维增强复合材料的界面微观结构和力作用下的界面行为，同时尽力将界面微观行为与材料宏观性能相联系(尽管迄今为止这种关系并不很清晰，仍然是研究人员努力探索的目标)。第1章简要阐述界面的定义，黏结机理和界面的作用。界面的微观结构及其表征方法安排在第2章；电子显微术是传统的基本方法，近10余年来发展迅速的原子力显微术和显微拉曼光谱术提供了界面结构更丰富的信息。第3章涉及界面微观力学研究的传统实验技术和数据处理方法以及主要几种界面微观力学理论，同时指出传统实验和分析方法的缺陷。将拉曼和荧光探针与传统的界面微观力学试验相结合，形成了一种全新的、功能更丰富和更完善的实验技术和数据分析方法，使界面微观力学研究获得重大进展。这是一个成功的、多学科合作的例子。第4章阐述该方法的基本原理和实验技术以及对界面力学研究的主要贡献。第5章～第9章分述几种高性能纤维增强先进复合材料的界面力学行为。许多高技术产业不可缺少的碳纤维复合材料安排在第5章。近年来纳米尺度增强体（纳米管或纳米纤维）的应用使复合材料界面研究面临一个新的领域；例如，碳纳米管的结构和表面性质与传统纤维有很大差异，加上它的小尺寸效应，使其与基体形成的界面与传统纤维增强复合材料的界面显著不同，似乎提示应建立新的界面理论。同时，也要求使用新的与传统方法不同的探索界面行为的方法，第6章阐述这一领域的最近进展。第7章涉及玻璃纤维增强复合材料，玻璃纤维仍然是目前使用量最大的增强纤维。陶瓷纤维增强复合材料是高温和其他恶劣或特殊环境下不可缺少的先进材料，在国防和其他高科技领域中具有重要地位。对这类复合材料，界面的作用主要以材料增韧为目标，因而与其他复合材料有显著不同的界面行为，这部分内容要安排在第8章。 复合材料的界面能否有效地传递负载，有赖于增强体与基体之间界面化学结合和物理结合的程度，强结合有利于应力的有效传递。界面结合的强弱显然与界相区域物质的微观结构密切相关。对于以增韧为目标的复合材料系统，则要求较弱的界面结合强度，期望在某一负载后发生界面破坏，引起界面脱结合（debonding），此后由增强体与基体之间的摩擦力承受负载。摩擦力的大小与脱结合后增强体和基体表面的粗糙度密切相关，而表面粗糙度则在一定程度上取决于界相区的形态学结构。复合材料的结构缺陷，例如小孔、杂质和微裂缝，常常倾向于集中在界相区，这会引起增强复合材料性能的恶化。在材料使用过程中，由于湿气和其他腐蚀性气体的侵蚀，常常使界相区首先受到不可逆转的破坏，从而成为器件损毁的引发点。基于上述原因，不论在制造还是在使用过程中，复合材料的界面结构情景都吸引了人们特别的关注，成为探索复合材料界面行为的焦点之一。本章所述界面结构主要是指界相区的结构，也包含邻近界相区的基体和增强体的结构。许多复合材料的界相区与基体或增强体并无确切的边界。即便是同一种复合材料，界面结构也非均匀一致，有的是明锐的边界，有的是模糊的边界。界相区有时是一个结构逐渐过渡的区域。对界面结构的完整认识，应该包含对其邻近区域结构的检测。

化学纤维工业发展史1664年，英国人R胡克在他所著的《微晶图案》一书中，首次提到人类可以模仿食桑蚕吐的丝而用人工方法生产纺织纤维。经过200多年的不断探索，终于在1891年首次用人工的方法工业生产了化学纤维，由此开始了化学纤维工业的历史。 人造纤维的工业化 1884年，法国HB夏尔多内将硝酸纤维素，溶解在乙醇或乙醚中制成粘稠液，再通过细管吹到空气中凝固而成细丝。这是最早的人造纤维——硝酸酯纤维。于1891年在法国贝桑松建厂进行工业生产。由于硝酸酯纤维易燃，生产中使用的溶剂易爆，纤维质量差，未能大量发展。 1899年，由纤维素的铜氨溶液为纺丝液，经化学处理和机械加工制得的铜氨纤维实现工业生产，1905年粘胶纤维问世，因原料(纤维素)来源充分、辅助材料价廉、穿着性能优良，而发展成为人造纤维的最主要品种。其间，1900年英国托珀姆还开发了金属喷丝头、离心式纺丝罐、纺丝泵等，从而完善了粘胶纤维的加工设备。继粘胶纤维之后，又实现了醋酯纤维(1916)、再生蛋白质纤维(1933)等人造纤维的工业生产。1922年，人造纤维产量超过了真丝产量，成为重要的纺织原料。1940年，粘胶纤维的世界产量超过1Mt。40年代以来，人造纤维的发展速度相对减慢，人们主要致力于提高现有纤维的质量。50年代，出现了各种粘胶纤维强力丝。60年代，石油蛋白质纤维稍有发展。 合成纤维的工业化 由于人造纤维原料受自然条件的限制，人们试图以合成聚合物为原料，经过化学和机械加工，制得性能更好的纤维。1939年杜邦公司首先在美国特拉华州的锡福德实现了聚酰胺66纤维（见聚酰胺纤维）的工业化生产。随后德国于1941年、1946年分别进行了聚酰胺 6纤维、聚氯乙烯纤维的工业化生产。50年代以后，聚乙烯醇缩甲醛纤维(见聚乙烯醇纤维)、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维等合成纤维品种相继工业化。1953年由英国卜内门化学工业公司R希尔博士主编的《合成纤维》一书出版，总结了合成纤维工业发展初期的研究成果和生产实践，对合成、加工工艺和理论作了全面的阐述，并对以后的发展作了预测。 化学纤维的高速发展 60年代，石油化工的发展，促进了合成纤维工业的发展，合成纤维产量于1962年，超过羊毛产量，1967年又超过人造纤维，在化学纤维中占主导地位，成为仅次于棉的主要纺织原料。70年代初，化学纤维的总产量超过了10Mt。在这期间，人造纤维的产量一直维持在 3Mt左右。70年代合成纤维仍然得到一定发展，1978年突破10Mt，1984年达到9Mt（见图）。在生产技术方面，70年代以后，合成纤维技术开发的重点，从创制新的成纤聚合物，转向通过改性或纺丝加工去改进纤维的性能。通过化学和物理改性，纤维的使用性能，如染色、光热稳定、抗静电、防污、抗燃、抗起球、蓬松、手感、吸湿等都有较大改进。各种仿棉、仿毛、仿丝、仿麻的改性品种逐步开发，并投入生产。生产工艺技术向着连续化、自动化、大型化和高速化的方向发展。逐步采用了聚合、纺丝和后处理连续工艺，熔体纺丝卷绕速度由500～1500m/min提高到3000～4000m/min，从而制得性能优异的部分取向丝。部分取向丝经拉伸和变形制得的变形丝称拉伸变形丝，其工艺是纺丝和拉伸、变形、热定型、卷曲联合在一起，缩短了工序，降低了成本。化学纤维的应用领域不断扩大，开发了一些具有特殊性能的合成纤维品种。1957年，杜邦公司生产了耐腐蚀的聚四氟乙烯纤维。 1967年，又生产了耐高温纤维——聚间苯二甲酰间苯二胺纤维和高强高模量纤维——聚对苯二甲酰对苯二胺纤维（见芳香族聚酰胺纤维）。此外，还有作为增强材料的碳纤维等问世。同时，对现有的化学纤维品种的改性也取得了明显成效，有改变纤维性能的抗静电、吸湿、吸汗、抗起球、耐热、阻燃、高卷曲、高收缩、高蓬松纤维，有改变纤维形状的异形、中空、超细、特殊立体卷曲纤维，还有仿棉、仿毛、仿麻、仿丝类纤维。在人造纤维中也生产了三超、四超粘胶纤维等。此外，用于三废处理的反渗透膜、离子交换纤维以及高分子光导纤维、导电纤维、医用纤维、超细纤维等也纷纷投入使用。

内容摘要：纤维艺术在中国随着现代主义文艺思潮的影响和传播，艺术家们对纤维材料的积极探索，与世界各国纤维艺术的不断交流及高校纤维教育的开展，将会焕发出勃勃的生机。　　关 键 词：纤维艺术 中国 发展　　纤维艺术是现代艺术的一种形式,它泛指一切以纤维材料进行创作的艺术作品，包括各种编织、印染、绗缝、软雕等等。目前，中国的纤维艺术随着现代主义文艺思潮的影响与传播，艺术家们对纤维材料的积极探索，与世界各国纤维艺术的不断交流，及高校纤维教育的开展，中国的纤维艺术焕发出勃勃的生机。　　一、纤维艺术的取材　　古往今来人们穿的、用的都是纺织纤维制成的，日久天长在人们思想中形成了纤维艺术品的材料都是纺织纤维的意象。其实不然，当代纤维艺术的取材远不止可纺织的纤维。　　“纺织纤维”一般的要求　　可纺性方面的要求，如纤维的长度、粗细、强度等；舒适方面的要求，如弹性、吸湿、透气、抗静电等。　　“纺织纤维”的分类　　①天然纤维。常规的天然纤维有棉、麻、丝、毛，随着科学技术的发展，新的天然纤维又出现了，比如菠萝叶纤维与现在普遍使用的竹纤维。　　②化学纤维。化学纤维是随着化工行业的发展兴起的，目前已经成为纺织纤维的主体。其包括再生纤维与合成纤维两大类。再生纤维，也叫做人造纤维，是利用天然材料经制浆喷丝而成，有再生纤维素与再生蛋白质之分。合成纤维是以石油为原料，经化学聚合而成，主要纤维材料有涤纶、锦纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶等。它们可以根据需要切割成不同长度或直接使用长丝。其统一的燃烧特点是熔融成滴。　　现代纤维艺术取材的开放性　　从古到今,任何艺术创作和视觉形象都离不开材料,在每一个具体的艺术领域中,艺术家总是努力地挖掘和探索一切可能的新型材料。随着现代主义文艺思潮的影响和传播，中国的艺术家们突破了传统材料的观念束缚，广泛探索，大胆开拓和试验，使得纤维艺术取材更为广泛和多元化。　　二、纤维艺术在中国的发展历史　　中国早在先秦时期，利用动植物纤维制作服饰及装饰品已经很常见。如用兽毛织成、上面绣着五彩花纹的衣裳。春秋时期，吴、越、郑、卫等国的织造、染色水平都已经达到一定高度。到战国时期，丝织物在织法上，不仅能织细密的平纹，而且能织复杂的斜纹，还能提花和绣花。中国还是全世界最早使用蚕丝做纺织材料的国家。两汉时期又出现了工艺更加复杂的缂丝。由于缂丝工艺多为皇亲贵族的奢侈品，所以只追求工艺的精美绝伦而很少考虑人工成本。宋代母子经缂法的运用使缂丝艺术品纹丝的均匀性胜过当时的工笔绘画作品。当时用缂丝技法临摹书画原作已经达到惟妙惟肖的境地，其工艺之精湛令人叹为观止。虽然缂丝采用的编织材料和欧洲壁毯不同，但通经断纬的编织技法却是相通的。清代缂丝的中心转移到了苏州一带，这时使用的彩色纬线已有六千多种颜色。　　新中国成立后，纤维艺术的成就主要表现在地毯行业，地毯作为中国传统工艺美术的一个主流品种之一，一向以编织120道壁毯作为约定俗成的技术和质量标准。运用传统的栽绒工艺，遵循现实主义的创作原则，追求写实的画面效果，在艺术作品中还原生活的真实原貌。中国的地毯作品《万里长城》作为国礼赠送给联合国总部，一时传为佳话。　　20世纪80年代，中国进入了改革开放的快车道，纤维艺术也迎来了明媚的春天“……一批青年艺术家揭竿而起，切入纤维艺术语言的探索，塑造了一些纤维感较强的艺术形象。”　　当代中国工艺美术家学习欧洲高比林的编织技法，在极其简陋的工作环境中，开始进行独立的纤维艺术创作。一批采用高比林编织技法表达中国传统审美意趣的纤维艺术作品，如《山高水长》《秋水长天》等获得了艺术界的高度评价。　　三、展望中国的纤维艺术的发展前景　　纤维艺术的手工编织的特性使得这门传统的手工艺独具民族文化的特性。只有当一门技艺与文化相结合，才能在艺术的道路上永葆青春，常开不败。　　国际纤维艺术的交流　　2000年“从洛桑到北京”纤维艺术双年展，聚集了中国、美国、日本、格鲁吉亚等16个国家二百多位纤维艺术家，这些艺术家的作品在中国最具现代意识的大都市上海集中展示，为世界范围内各种传统与现代的纤维艺术提供了展示空间和研讨殿堂。这本身就是一件促进中国纤维艺术发展，展现中国纤维艺术文化的大事件。　　2002年第二届“从洛桑到北京”国际纤维艺术双年展在中国12所高校纤维艺术家共同努力下，在北京拉开了帷幕。这标志着中国纤维艺术进入到了一个崭新的发展阶段，它引领着世界纤维艺术的潮流，建立了国际学术交流的平台。中国成为世界纤维艺术的热点地区，纤维艺术也因为有了中国大舞台而焕发了蓬勃生机。　　中国纤维艺术教育的开展　　林乐成教授,清华大学美术学院纤维艺术高等教育的开创者,于1985年首先开设了编织壁挂设计制作课，这应是中国教育史上在大学开设编织壁挂教学的第一课。2000年，他又率先正式招收了纤维艺术研究方向的硕士研究生，这也应是中国教育史上第一个纤维艺术研究方向的硕士学位教育。他的社会实践和教育探索可谓硕果累累。2000年，清华大学美术学院工艺美术系纤维艺术工作室正式成立。几年来，纤维艺术工作室学生创作实践作品纷纷获奖。林乐成教授出版的《纤维艺术》一书，是他多年教育研究的结晶,是我国的纤维艺术教育领域具有学术价值和应用价值的第一本纤维艺术专著。　　如今,纤维艺术已经在中国的高校开花结果,一批热爱纤维艺术的教育工作者正乐此不疲地耕耘在讲坛和工作室里。我国的纤维艺术教育，已经初具体系和规模。与此同时,理论文化的建设和研究，也逐步由感性到理性,由表层到纵深地发展着。　　中国的纤维艺术有着悠久的历史，在改革开放的今天更加快速地发展着。纤维艺术不断与国际交流，吸取着欧美纤维艺术观念的开放性思潮，保留发扬着我国古老而独有的情怀和含蓄深远的意趣，也基本实现了传统手工艺与现代科技的完美结合。我们有理由相信，我国的纤维艺术在中国的经济日新月异和政治环境十分稳定下，在不断与世界的交流学习中，在国内纤维艺术教育的普及和国人审美情趣的不断提高中，一定会开拓出美好的明天。　　参考文献：　　[1]林乐成，王凯纤维艺术上海画报出版社，　　[2]朱尽晖现代纤维艺术设计陕西人民美术出版社，