第3章 复合材料增强材料

1第三章复合材料的增强材料

2粘结在基体内以改进其机械性能的高强度材料（或者改进其功能属性的材料）称为增强材料，也称作增强体、增强剂等。

增强材料共分为三类：①纤维及其织物②晶须

③颗粒3一、纤维

如，植物纤维－－－棉花、麻类；动物纤维－－－丝、毛；矿物纤维－－－石棉。天然纤维强度较低，现代复合材料的增强材料用合成纤维。4

纤维在复合材料中起增强作用，是主要承力组分。

纤维不仅能使材料显示出较高的抗张强度和刚度，而且能减少收缩，提高热变形温度和低温冲击强度等。

复合材料的性能在很大程度上取决于纤维的性能、含量及使用状态。如聚苯乙烯塑料，加入玻璃纤维后，拉伸强度可从600MPa提高到1000MPa，弹性模量可从3000MPa提高到8000MPa，其热变形温度可从85℃提高到105℃，使-40℃以下的冲击强度可提高10倍。5

纤维可分为有机纤维和无机纤维

芳纶纤维；

聚乙烯纤维；

尼龙纤维玻璃纤维；碳纤维；硼纤维；氧化铝纤维；碳化硅纤维；氮化硼纤维；其他纤维金属纤维。。。6１、玻璃纤维（GlassFibre,GF）

1.1玻璃纤维及其制品；1.2玻璃纤维的结构及化学组成；1.3玻璃纤维的物理性能；1.4玻璃纤维的化学性能；1.5玻璃纤维的制备71.1玻璃纤维及其制品

①概述优点：绝缘性好、耐热性强，机械强度高缺点：性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的；单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。89②玻璃纤维的分类玻璃纤维的分类方法很多。通常从玻璃原料成分、单丝直径、纤维外观及纤维特性等方面进行分类。1．以玻璃原料成分分类这种分类方法主要用于连续玻璃纤维的分类。一般以不同的含碱量来区分：(1)无碱玻璃纤维；(2)中碱玻璃纤维；(3)有碱玻璃纤维；(4)特种玻璃纤维10(1)无碱玻璃纤维(通称E玻纤)：是以钙铝硼硅酸盐组成的玻璃纤维，这种纤维强度较高，耐热性和电性能优良，能抗大气侵蚀，化学稳定性好。

无碱玻璃纤维最大的特点是电性能好，因此也把它称做电气玻璃，应用最广泛的一种玻璃纤维用玻璃成分

规定其碱金属氧化物含量不大于0.5％。(2)中碱玻璃纤维碱金属氧化物含量在11.5％~12.5％之间的玻璃纤维。国外没有这种玻璃纤维，主要特点是耐酸性好，但强度不如E玻璃纤维高。主要用于耐腐蚀领域中，价格较便宜。11(3)有碱玻璃(A玻璃)纤维

有碱玻璃称A玻璃，类似于窗玻璃及玻璃瓶的钠钙硅酸盐玻璃。由于含碱量高，强度低，对潮气侵蚀极为敏感，因而很少作为增强材料。(4)特种玻璃纤维如由纯镁铝硅三元组成的高强玻璃纤维，镁铝硅系高强高弹玻璃纤维，硅铝钙镁系耐化学介质腐蚀玻璃纤维，含铅纤维，高硅氧纤维，石英纤维等。122．以单丝直径分类

单丝呈圆柱形，以其直径的不同可以分为：

粗纤维：30um；初级纤维：20um;

中级：10~20um；高级：3~10um(亦称纺织纤维)。对于单丝直径小于4um的玻璃纤维称为超细纤维。单丝直径不同，不仅使纤维的性能有差异，而且影响到纤维的生产工艺、产量和成本。一般5~10um的纤维作为纺织制品使用，10~14um的纤维一般做无捻粗纱、无纺布、短切纤维毡等较为适宜。133．以纤维外观分类有连续纤维，其中有无捻粗纱及有捻粗纱(用于纺织)、短切纤维、空心玻璃纤维、玻璃粉及磨细纤维等。4．以纤维特性分类根据纤维本身具有的性能可分为：高强玻璃纤维、高模量玻璃纤维、耐碱玻璃纤维、耐酸玻璃纤维、普通玻璃纤维(指无碱及中碱玻璃纤维)。141.2玻璃纤维的结构及化学组成①玻璃纤维的结构

玻璃纤维的拉伸强度比块状玻璃高许多倍，但经研究证明，玻璃纤维的结构与玻璃相同。关于玻璃结构的假说到目前为止，比较能够反映实际情况的是“微晶结构假说”和“网络结构假说”。15

网络结构假说的要点玻璃是由二氧化硅的四面体、铝氧三面体或硼氧三面体相互连成不规则三维网络；网络间的空隙由Na、K、Ca、Mg等阳离子所填充。二氧化硅四面体的三维网状结构是决定玻璃性能的基础，填充的Na、Ca等阳离子称为网络改性物。

微晶结构假说的要点玻璃是由硅酸块或二氧化硅的“微晶子”组成，在“微晶子”之间由硅酸块过冷溶液所填充。16玻璃纤维结构示意图17大量资料证明，玻璃结构是近似有序的。主要是因为在玻璃结构中存在一定数量和大小比较有规则排列的区域，这种规则性是由一定数目的多面体遵循类似晶体结构的规则排列造成的。但是，玻璃结构的这种有序区域不像晶体结构那样有严格的周期性，微观上是不均匀的，宏观上却又是均匀的，反映到玻璃的性能上是各向同性的。18②玻璃纤维的化学组成

化学组成主要是二氧化硅、三氧化二硼、氧化钙、三氧化二铝等。

化学组成对玻璃纤维的性质和生产工艺起决定性作用，以二氧化硅为主的称为硅酸盐破璃，以三氧化二硼为主的称为硼酸盐玻璃。

氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物，它可降低玻璃的熔化温度和粘度，使熔液中的气泡容易排除。

助熔氧化物主要通过破坏玻璃骨架，使结构疏松，从而达到助熔的目的。因此氧化钠和氢化钾的含量越高，玻璃纤维的强度、电绝缘性能和化学稳定性都会相应的降低。19加入氧化钙、三氧化二铝等，能在一定条件下构成玻璃网络的一部分，改善玻璃的某些性质和工艺性能。例如，用氧化钙取代二氧化硅．可降低拉丝温度；加入三氧化二铝可提高耐水性。总之，玻璃纤维化学成分的制定，一方面要满足玻璃纤维物理和化学性能的要求，具有良好的化学稳定性；另一方面要满足制造工艺的要求，如合适的成型温度、硬化速度及粘度范围。201.3玻璃纤维的物理性能

优点：拉伸强度高，防火、防霉、防蛀、耐高温和电绝缘性能好等。

缺点：脆性，不耐腐，对皮肤有刺激性等。21(1)外观和比重一般天然或人造的有机纤维，其表面都有较深的皱纹；而玻璃纤维表面呈光滑的圆柱，其断面是完整的圆形。宏观看来，由于表面光滑，纤维之间的抱合力非常小，不利于和树脂粘结；又由于呈圆柱状，空隙填充的较为密实，这对于提高复合材料的玻璃含量是有利的。

玻璃纤维直径从1.5~25um，大多数为4~14um。

玻璃纤维的密度为2.16~4.30g／cm3，其比重较有机纤维大很多，但比一般的金属比重要低，与铝相比几乎一样。所以在航空工业上用复合材料代替铝钛合金就成为可能。22(2)表面积大由于玻璃纤维的表面积大，使得纤维表面处理的效果对性能的影响很大。23(3)玻璃纤维的力学性能①玻璃纤维的拉伸强度玻纤最大特点是拉伸强度高。一般玻璃制品的拉伸强度40~100MPa，而直径3~9um的玻璃纤维强度达1500~4000MPa，较一般合成纤维高约10倍，比合金钢还高2倍。24②玻璃纤维高强的原因

玻璃纤维高强的原因，主要有微裂纹假说。

微裂纹假说认为，玻璃的理论强度取决于分子或原子间的引力，其理论强度很高，可达到200~l200kg／mm2。但通常情况下，玻璃或玻璃纤维的实测强度很低。这是因为，在它们当中，存在着数量不等，尺小不同的微裂纹，从而大大降低了其强度。25

微裂纹分布在破璃或玻璃纤维的整个体积内，但以表面的微裂纹危害最大。出于微裂纹的存在，使玻璃在外力作用下受力不均，在危害最大的微裂纹处，产生应力集中，从而使强度下降。

玻璃纤维比玻璃的强度高很多，主要有两方面的原因：Ａ、玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的不均一性，使微裂纹产生的机会减少。Ｂ、玻璃纤维的断面较小，随着表面积的减小，使微裂纹存在的几率也减少，从而使纤维强度增高。26③影响玻璃纤维强度的因素A、一般情况，玻璃纤维的拉伸强度随直径变细而拉伸强度增加，如下表所示：玻璃纤维拉伸强度与直径的关系27B、拉伸强度也与纤维的长度有关，随着长度增加拉伸强度显著下降。如下表所示：

玻璃纤维拉伸强度与长度的关系解释：随着纤维直径的减小和长度的缩短，纤维中微裂纹的数量和大小就会相应地减小，这样强度就会相应地增加。28

Ｃ、化学组成对强度的影响含碱量越高，强度越低。无碱玻璃纤维比有碱玻璃纤维的拉伸强度高20%。玻璃纤维纤维直径(μm)拉伸强度(MPa)无碱5.012000有碱4.701600无碱玻璃纤维成型温度高、硬化速度快、结构键能大氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物，它主要通过破坏玻璃骨架，使结构疏松，从而达到助溶的目的。氧化钠和氧化钾的含量越高，强度会相应的降低29

D、纤维老化的影响

当纤维存放一段时间后，会出现强度下降的现象，称为纤维的老化。

纤维的老化主要取决于纤维对大气水分的化学稳定性。例如，直径6um的无碱玻璃纤维和含17％的Na2O有碱纤维，在空气湿度为60％~65％的条件下存放，无碱玻璃纤维存放后强度基本不变，而有碱纤维强度不断下降。强度变化的原因，主要是由于二种纤维对大气水分的化学稳定性不同所致。30E、纤维的疲劳影响

玻璃纤维的疲劳一般是指纤维强度随施加负荷时间的增加而降低的情况。纤维疲劳现象是普遍的，当相对湿度为60~65%时，玻璃纤维在长期张力作用下，都会有很大程度的疲劳。玻璃纤维疲劳的原因，在于吸附作用的影响，即水分吸附并渗透到纤维微裂纹中，在外力的作用下，加速裂纹的扩展。玻璃纤维疲劳的程度取决于微型纹扩展和范围。这与应力、尺寸、湿度、介质种类等方面有关。31

(4)玻璃纤维的耐磨性与耐折性玻璃纤维这两个性能都很差，经过揉搓摩擦容易受伤或断裂，这是玻纤的严重缺点。当表面吸附水分后能加速微裂纹扩展，使纤维耐磨性和耐折性降低。改进柔性以的措施：的表面处理；如经0.2％阳离子活性剂水溶液处理后，玻璃纤维的耐磨性比未处理的高200倍。如玻璃纤维直径为9um时，其弯曲半径为0.094mm；而超细纤维直径为3.6um时，其弯曲半径为0.038mm。32(5)玻璃纤维的电性能玻璃纤维的导电性主要取决于化学组成、温度和湿度。

无碱纤维的电绝缘性能比有碱纤维优越得多:因为无碱纤维中碱金属离子少的缘故。玻璃纤维的电阻率随着温度的升高而下降。在玻璃纤维的化学组成中，加入大量的氧化铁、氧化铅、氧化铜、氧化银或氧化钒，会使纤维具有半导体性能。在玻璃纤维上涂敷金属或石墨，能获得导电纤维。33(6)玻璃纤维及制品的光学性能

玻璃是优良的透光材料，但制成玻璃纤维制品后，其透光性远不如玻璃。由于玻璃纤维具有优良的光学性能，因而可以制成各种采光材料、导光管以传送光束或光学物像。这在现代通信技术等方面也得到了广泛应用。341.4玻璃纤维的化学性能

玻璃纤维除对氢氟酸、浓碱、浓磷酸外，对所有化学药品和有机溶剂都有良好的化学稳定性。根据网络结构假说可知，二氧化硅四面体相互连结构成玻璃纤维结构的骨架，它是很难与水、酸(H3PO3，HF除外)起反应的。当侵蚀介质与玻璃纤维制品作用时，多数是溶解玻璃纤维结构中的金属离子或破坏硅酸盐部分；对于浓碱溶液、氢氟酸、磷酸等，将使玻璃纤维结构全部溶解。35影响玻璃纤维化学稳定性的因素:A．玻璃纤维的化学成分；B、纤维表面情况；C、侵蚀介质体积和温度；D．玻璃纤维纱的规格及性能。

二氧化硅含量多能提高玻璃纤维的化学稳定性，而碱金属氧化物则会使化学稳定性降低。无碱与中碱玻璃纤维性能对比36

玻璃是非常好的耐腐蚀材料，但玻璃纤维很差。这主要是由于玻璃纤维的比表面积大所造成的。例如，１克重的2mm厚的玻璃，只有5.1cm2表面积；而１克玻璃纤维(直径5um)的表面积则有3100cm2，表面积增大了608倍。也就是说玻璃纤维受侵蚀介质作用的面积比玻璃大608倍。因此，玻璃纤维的耐腐蚀性能比块玻璃差很多。372、碳纤维2.1概述

碳纤维的历史可追溯到19世纪末期，爱迪生发明的白炽灯灯丝，而真正作为有使用价值并规模生产的碳纤维，则出现在二十世纪50年代末期。38

碳纤维是有机纤维经固相反应转变而成纤维状聚合物碳。

碳纤维不属于有机纤维，但从制备上又不同于无机纤维。碳纤维具有重量轻、比强度大、模量高、耐热性高；化学稳定性好，除硝酸等少数强酸外，几乎对所有药品均稳定；另外，碳纤维对碱也稳定。

碳纤维制品具有非常优良的X射线透过性，阻止中子透过性，还可赋予塑料以导电性和导热性。

以碳纤维为增强剂的复合材料具有比钢强、比铝轻的特性，是一种目前最受重视的高性能材料之一。它在航空航天、军事、工业、体育器材等许多方面有着广泛的用途。39

2.2碳纤维的分类

商品化的碳纤维种类很多，一般可以根据：原丝的类型（聚丙烯腈基、粘胶基、沥青基、木质素纤维基、有机纤维基）；碳纤维的性能（高性能、低性能碳纤维）；碳纤维的用途（受力结构、耐焰、活性、导电、润滑、耐磨）进行分类。40

2.3碳纤维的制造

碳纤维是一种以碳为主要成分的纤维状材料。它不同于有机纤维或无机纤维，不能用熔融法或溶液法直接纺丝，只能以有机物为原料，采用间接方法制造。

制造方法可分为：气相法和有机纤维碳化法。

气相法是在惰性气氛，小分子有机物(如烃或芳烃等)在高温下沉积，该方法只能制造晶须或短纤维，不能制造连续长丝。41

有机纤维碳化法可以制造连续长纤维，通常分为两步：①将有机纤维经过稳定化处理变成耐焰纤维；②在惰性气氛中，高温焙烧碳化，使有机纤维失去部分碳和其它非碳原子，形成以碳为主要成分的纤维状物。

天然纤维、再生纤维和合成纤维都可用来制备碳纤维。制备碳纤维时，选择的条件是加热时不熔融，可牵伸，且碳纤维产率高。42无论用哪一种原丝纤维来制造碳纤维，都要经过五个阶段：拉丝牵伸稳定碳化石墨化干法、湿法或熔融状态；100~300℃400℃1000~2000℃2000~3000℃预氧化以聚丙烯腈（PAN）为原料制造的碳纤维预氧化：200℃～300℃的氧化气氛中，原丝受张力情况下进行PAN的Tg低于100℃，分解前会软化熔融，不能直接在惰性气体中进行碳化。先在空气中进行预氧化处理，转化为稳定的梯形六元环结构，就不易熔融。加热足够长时间，产生纤维吸氧作用，形成纤维分子间的化学键合。400℃～1900℃，惰性气氛，除去氮、氢、氧等非碳元素碳化：46

2.4碳纤维的结构与性能

(1)．碳纤维的结构与力学性能

(2)．碳纤维的物理性能

(3)．碳纤维的化学性能47(1)．结构与力学性能

性能决定于结构:化学结构、物理结构。

碳纤维的结构决定于原丝结构与碳化工艺。进行预氧化、碳化等的目的是，除去碳以外的元素，形成聚合多环芳香族平面结构。过程中重量损失可达10％--80％，形成各种微小的缺陷。

高模量碳纤维中的碳分子平面总是沿纤维轴平行地取向。48

碳纤维结构不是理想的石墨点阵，而是乱层石墨结构。在乱层石墨结构中，石墨层片是基本的结构单元，若干层片组成微晶，微晶堆砌成直径数十纳米、长度数百纳米的原纤，原纤则构成了碳纤维单丝，其直径约数微米。实测碳纤维石墨层的面间距约0.339--0.342nm，比石墨晶体的层面间距(0.335nm)略大，各平行层面间的碳原子排列也不如石墨那样规整。49

单晶石墨理论强度和模量分别为180ＧPa和1000GPa左右。而碳纤维的实际强度和模量远远低于此理论值。这主要是由于纤维中的缺陷和原丝中的缺陷所造成的。

缺陷主要是指结构不匀、微孔、裂缝、气孔、杂质等。

缺陷来自两方面，一是原丝中的，二是在碳化中产生的。

原丝中的缺陷主要是在纤维成形过程中产生的。

在碳化时，纤维中会释放出气体物质，在表面及内部产生空穴等缺陷。50碳纤维的应力--应变曲线为一直线，由于伸长小，断裂过程在瞬间完成，所以碳纤维不容易发生屈服。碳纤维轴向分子间的结合力比石墨大，所以它的抗张强度和模量都明显高于石墨；而碳纤维的径向分子间作用力弱，抗压性能较差，轴向抗压强度仅为抗张强度的10％--30％，而且不能结节。51

(2)．碳纤维的物理性能比重1.5--2.0，取决于原丝结构和碳化处理的温度。经过高温(3000℃)石墨化处理，比重可达2.0。

碳纤维的热膨胀系数、导热率有各向异性的特点。碳纤维的比电阻与纤维的类型有关。在25℃时，高模量碳纤维为775u·cm，高强度碳纤维为1500u·cm。

碳纤维的电位为正值，而铝合金的电位为负值。因此当碳纤维复合材料与铝合金组合应用时会发生电化学腐蚀。52

(3)．碳纤维的化学性能

碳纤维的化学性能与碳很相似。它除能被强氧化剂氧化外，对一般酸碱是惰性的。在空气中，当温度高于400℃时，则会出现明显的氧化，生成CO和CO2。在不接触空气或氧化气氛时，碳纤维具有突出的耐热性。另外，碳纤维还有良好的耐低温性能，如在液氮温度下也不脆化。它还有耐油、抗放射、抗辐射、吸收有毒气体和减速中子等特性。碳纤维的表面处理提高碳碳纤维与基体的结合强度。途径：清除表面杂质；在纤维表面形成微孔或刻蚀沟槽，从类石墨层面改性成碳状结构以增加表面能；引进具有极性或反应性官能团；形成能与树脂起作用的中间层。目的：3、芳纶纤维

芳纶纤维是指日前巳工业化生产并广泛应用的聚芳酰胺纤维、凯芙拉(Kevlar)纤维、芳纶纤维。55芳纶、芳纶--29、芳纶--49牌号纤维的用途各不相同：

芳纶：橡胶增强，制造轮胎、三角皮带、同步带等；

芳纶—29：绳索、电缆、涂漆织物、带和带状物，以及防弹背心等。

芳纶—49：航空、宇航、造船工业的复合材料制件。

芳纶的总产量43％用于轮胎的帘子线(芳纶--29)，31％用于复合材料，17.5％用于绳索类和防弹衣，8.5％用于其他。以树脂作为基体，芳纶纤维作为增强相所形成的增强塑料，简称KFRP，它在航空航天方面的应用，仅次于碳纤维，成为必不可少的材料。56（1）芳纶纤维的结构芳纶纤维是对苯二甲酰与对苯二胺的聚合体，经溶解转为液晶纺丝而成。它的化学结构式如图：分子链由苯环和酰胺基按一定规律排列而成，具有良好的规整性。致使芳纶纤维具有高度的结晶性。键合在芳香环上刚硬的直线状分子键在纤维轴向是高度定向的，各聚合物链是由氢键作横向连结。

沿纤维方向的强共价键和横向弱的氢键，造成芳纶纤维力学性能各向异性，即纤维的纵向强度高，而横向强度低。57芳环结构具有高刚性，使聚合物链呈伸展状态而非折叠状态，形成棒状结构，因而纤维具有高的模量。芳纶分子链是线性结构，能有效地利用空间而具有高填充效率，单位体积内容纳更多聚合物，具有较高的强度。芳纶具有规整的晶体结构，具有化学稳定性、高温尺寸稳定性、不发生高温分解等特点。高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、低密度高强高模耐高温58（2）、芳纶纤维的力学性能特点是拉伸强度高。单丝强度可达3773MPa；254mm长的纤维束的拉伸强度为2744MPa，大约为铝的5倍。

冲击性能好，为石墨纤维的6倍，硼纤维的3倍。

弹性模量高，达1.577MPa，为玻璃纤维2倍，碳纤维0.8倍。

断裂伸长在3％左右，接近玻璃纤维，高于其他纤维。

芳纶纤维与碳纤维混杂大大提高复合材料的冲击性能。

芳纶纤维的密度小（1.44）。因此具有高比强度与比模量。59（3）、芳纶纤维的热稳定性

芳纶纤维有良好的热稳定性，耐火而不熔，当温度达487℃时尚不熔化，但开始碳化。

芳纶纤维在高温作用下，不发生变形，直至分解。在低温(-60℃)不发生脆化亦不降解。芳纶纤维的热膨胀系数具有各向异性的特点。60（4）、芳纶纤维的化学性能

芳纶具有良好的耐介质性能，但易受各种酸碱的侵蚀，尤其是强酸的侵蚀；芳纶的耐水性也不好，因为在分子结构中存在极性酰氨基；

湿度对纤维的影响，类似于尼龙或聚酯。在低湿度(20％相对湿度)下芳纶纤维的吸湿率为1％，但在高湿度(85％相对湿度)下，可达到7％。614、碳化硅纤维SiC纤维是高强度、高模量纤维，有良好的耐化学腐蚀性、耐高温和耐辐射性能。

碳化硅具有优良的耐热性能，在1000℃以下，其力学性能（拉伸强度和弹性模量）基本上不变，可长期使用。相比于碳纤维和硼纤维，碳化硅纤维具有更好的高温稳定性，是一种较好的耐高温材料。62碳化硅纤维具有良好的耐化学性能，在80℃下耐强酸(HCl、H2SO4、HNO3)；用30％NaOH浸蚀20小时后，纤维仅失重1％以下，其力学性能仍不变。碳化硅纤维与金属在1000℃以下也不发生反应，而且有很好的浸润性，有益于金属的复合。此外，SiC纤维还具有半导体性能，与金属相容性好，常用于金属基和陶瓷基复合材料。63碳化硅纤维的应用和制备应用：具有耐高温、耐腐蚀、耐辐射的三耐性能，是一种耐热的理想材料。用碳化硅纤维编织成双向和三向织物，巳用于高温的传送带、过滤材料，如汽车的废气过滤器等。

碳化硅复合材料已应用于喷气发动机涡轮叶片、飞机螺旋桨等受力部件。

碳化硅纤维用于大口径军用步枪金属基复合枪筒套管，M--1作战坦克履带、火箭推进剂传送系统等。制备：化学气相沉积法生产的碳化硅纤维是直径为95--140um的单丝；

烧结法生产的碳化硅纤维是直径为10um的细纤维，一般由500根纤维组成的丝束为商品。645、硼纤维

力学性能好：强度高、模量高、密度小，耐高温和耐中子辐射性能，是金属基最早采用的高性能纤维。用硼铝复合材料制成的航天飞机主舱框架强度高、刚性好，代替铝合金骨架节省重量44％；在加热的钨丝表面通过化学反应沉积硼层；缺点：工艺复杂，不易大量生产，其价格昂贵。由于钨丝的密度大，硼纤维的密度也大。65

硼纤维的室温化学稳定性好，但表面具有活性，不需处理就能与树脂复合，所得复合材料具有较高的层间剪切强度

目前已研究用碳纤维代替钨丝，以降低成本和密度。

碳心硼比钨丝硼纤维强度下降5%，成本降低25%。

硼纤维在常温为惰性物质，但在高温下易与金属反应，因此，需在表面沉积SiC层。硼纤维主要用于聚合物基和金属基复合材料。666、氧化铝纤维以氧化铝为主要纤维组分的陶瓷纤维统称为氧化铝纤维(1)耐热性好，在空气中加热到1250℃还保持室温强度的90%，碳纤维通常在400℃以上就氧化燃烧。(2)不被熔融金属侵蚀，可与金属很好地复合。(3)表面活性好，不需表面处理即能与树脂和金属复合。(4)具有极佳的耐化学腐蚀和抗氧化性，尤其在高温下。(5)用氧化铝增强的复合材料具有优良的抗压性能，是GFRP的三倍以上，耐疲劳强度高。(6)电气绝缘、电波透过性好。67普通氧化锌晶须四针状氧化锌晶须二、晶须增强体

晶须（Whiskers）是在人工控制条件下，以单晶形式生长成的一种纤维。

晶须的直径一般为几微米，长几十微米，是一种无缺陷的理想完整晶体。68硼

酸

铝

晶须钛酸钾晶须硼

酸

镁

晶须碳酸钙晶须69由于晶须的直径非常小，所以不适合容纳在大晶体中常出现的缺陷，因而强度接近于完整晶体的理论值。

近年来，晶须作为一种新型增强材料倍受青睐。自1948年美国贝尔电话公司的科学家首次发现晶须以来，材料学家们已研究开发出了