本书系统地介绍了复合材料的基本概念、基本理论、基本性能、基本成型与加工エ艺、基本应用和发展概况。全书包括绪论和十三章主要内容，首先概述了复合材料的定义及分类、发展概况、特点及应用进展，然后介绍了复合材料的基体、增强体、复合材料界面与设计基础、复合材料成型与加工工艺等。在此基础上，以增强材料为主线，结合复合材料的特点、增强（改性）材料的种类分别介绍了无机纤维增强复合材料、有机纤维增强复合材料、矿物与晶须复合材料、纳米复合材料、木塑复合材料、生物可降解聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料、水泥基复合材料及碳/碳复合材料等各类复合材料。
本书可作为材料化学、材料科学与工程、复合材料、高分子材料与工程、无机非金属材料、纳米材料、材料物理、应用化学、岩石矿物材料、矿物加工等专业的本科生教材以及相关专业研究生的参考教材，也可供相关专业技术人员参考。
张以河，俄罗斯工程院外籍院士，博士、教授(二级)、博导。历任中国地质大学(北京)材料科学与工程学院教授、院长、资源综合利用与新材料创新团队首席科学家、中国海洋工程研究院(青岛)海洋材料中心主任/首席科学家、非金属矿物与固废资源材料化利用北京市重点实验室主任、全国循环经济工程实验室主任、自然资源部矿区生态修复工程技术创新中心副主任；香港理工大学研究员、香港城市大学研究员；中国兵器工业第五三研究所高工、山东北方新材料科技开发公司副总经理、科技委委员兼秘书、总体规划。分别获得北京理工大学学士、哈尔滨工业大学硕士、中国科学院博士学位，香港理工大学博士后。先后在美国南他科他矿业理工学院、澳大利亚南澳大学、国立大学、弗林德斯大学、悉尼大学、德国柏林洪堡大学、荷兰屯特大学、加拿大国立科学院能源材料研究所合作研究或访问。长期从事“矿物复合材料及其环境能源大健康应用”研究、开发及产业化，培养博士/硕士研究生120余名，2017入选教育部全国万名优秀创新创业导师，连续多次被评为地大研究生指导名师，团队成员2人入选国家人才计划、1人入选中国科协“青年托举人才”、4人入选地大“求真学人”、1人获得中国复合材料学会优博论文提名奖；主持或参加50余项国家和省部级及企业委托项目，参与编制国家有关行业的新材料发展规划、复合材料先进制造技术发展战略及发展规划、国家标准或行业标准等，策划多家公司顶层设计、发展规划及上市。发表论文500余篇，其中SCI收录400余篇。2019至今连续三年入选科睿唯安“全球高被引科学家”、2021入选全球前万名顶 级科学家；授权发明专利60余项陆续实施转化；以第 一或主要完成人获多项省部级科技奖。
绪论 001
第一节 复合材料的定义及分类 001
一、复合材料的定义 001
二、复合材料的分类 001
第二节 复合材料发展概况 002
一、复合材料的发展历史 002
二、国内复合材料的发展概况 004
第三节 复合材料的特点及应用 005
一、复合材料的特点 005
二、复合材料的应用 005
思考题 006
参考文献 007
第一章 复合材料基体 008
第一节 复合材料基体概述 008
一、聚合物基体 008
二、陶瓷基体 009
三、金属基体 010
第二节 聚合物基体 010
一、热固性树脂基体 010
二、热塑性树脂基体 023
三、橡胶基体 030
第三节 陶瓷基体 035
一、氧化铝陶瓷基体 036
二、氧化锆陶瓷基体 037
三、碳化硅陶瓷基体 040
四、氮化硅陶瓷基体 043
第四节 金属基体 046
一、铝镁轻合金基体 046
二、重合金基体 047
三、铜及合金基体 049
第五节 水泥基体 051
一、水泥基体简介 051
二、水泥基体性能与要求 051
三、水泥基体的改性方法 052
四、水泥基体的研究发展前景 053
第六节 炭基体 054
一、简介 054
二、热解炭 054
三、树脂炭 055
四、沥青炭 055
思考题 056
参考文献 056
第二章 复合材料增强体 059
第一节 无机纤维 059
一、玻璃纤维 059
二、碳纤维 066
三、陶瓷纤维 073
四、硼纤维 077
五、玄武岩纤维 079
六、岩棉纤维 084
第二节 有机纤维 086
一、芳酰胺（芳纶）纤维 086
二、超高分子量聚乙烯纤维 091
三、聚酰胺（尼龙）纤维 094
四、麻纤维 096
五、竹纤维 103
六、椰壳纤维 105
第三节 晶须 105
一、硫酸钙晶须 106
二、碳酸钙晶须 107
三、碳化硅晶须 108
第四节 天然矿物材料 109
一、硅酸盐矿物 110
二、其他矿物 113
第五节 人工合成材料及固体工业废渣 115
一、白炭黑 115
二、二氧化硅 117
三、二氧化钛 118
四、三氧化二铝 120
五、工业废渣 121
第六节 助剂 124
一、偶联剂 124
二、阻燃剂 127
三、脱模剂 129
思考题 130
参考文献 130
第三章 复合材料设计基础 135
第一节 复合材料界面及其设计 135
一、纤维表面处理与复合材料界面设计 135
二、矿物表面改性与复合材料界面设计 143
三、金属表面润湿性与复合材料界面设计 147
第二节 复合效应与复合原理 149
一、复合效应 149
二、复合原理 151
第三节 复合材料性能与工艺设计 151
一、复合材料的性能设计 151
二、复合材料的工艺设计 153
思考题 155
参考文献 155
第四章 复合材料成型与加工工艺 157
第一节 挤出成型 157
一、挤出成型概述 157
二、挤出成型设备 158
三、挤出成型原理与工艺 161
第二节 注射成型 163
一、注射成型概述 163
二、注射成型设备 163
三、注射机的参数 164
四、注射成型工艺 165
五、增强反应注射（RRIM）成型 167
六、发泡塑料注塑成型 167
第三节 模压与热压罐成型 168
一、模压成型 168
二、热压罐成型 171
第四节 混炼与压延成型 172
一、混炼 172
二、压延成型 174
第五节 热成型 175
一、热成型工艺原理和特点 175
二、热成型工艺类型 176
第六节 浇注成型 177
一、静态浇注成型 177
二、搪塑成型 178
三、滚塑成型 178
第七节 缠绕成型 179
一、缠绕成型概述 179
二、连续纤维增强复合材料缠绕成型工艺过程 179
三、复合材料缠绕成型技术 180
第八节 拉挤成型 181
一、拉挤成型概述 181
二、拉挤成型工艺 182
第九节 手糊成型、喷射成型与树脂传递模塑成型 183
一、手糊成型 183
二、喷射成型 184
三、树脂传递模塑成型 184
第十节 自动铺放 188
一、自动铺放的分类和原理 188
二、自动铺放技术发展趋势 189
第十一节 先驱体转化法 189
第十二节 化学气相渗透 190
思考题 190
参考文献 190
第五章 无机纤维增强复合材料 191
第一节 玻璃纤维增强复合材料 191
一、玻璃纤维增强热固性树脂基复合材料 191
二、玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料 194
三、玻璃纤维增强橡胶基复合材料 199
四、玻璃纤维增强水泥基复合材料 200
第二节 碳纤维增强复合材料 200
一、碳纤维增强热固性树脂基复合材料 201
二、碳纤维增强热塑性树脂基复合材料 201
三、碳纤维增强橡胶基复合材料 202
四、碳纤维增强水泥基复合材料 202
五、碳纤维增强陶瓷基与金属基复合材料 202
第三节 硼纤维增强复合材料 203
第四节 陶瓷纤维增强复合材料 204
一、陶瓷纤维增强复合材料的制备工艺 204
二、陶瓷纤维增强树脂基复合材料 206
三、陶瓷纤维增强陶瓷基复合材料 207
四、陶瓷纤维增强氧化硅气凝胶隔热复合材料 207
五、陶瓷纤维增强铝基与水泥基复合材料 207
第五节 玄武岩纤维增强复合材料 208
一、玄武岩纤维增强热固性树脂基复合材料 208
二、玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料 209
三、玄武岩纤维增强沥青基复合材料 209
第六节 岩棉纤维增强复合材料 210
思考题 210
参考文献 211
第六章 有机纤维增强复合材料 214
第一节 芳纶纤维增强复合材料 214
一、芳纶纤维的表面改性 214
二、芳纶纤维增强复合材料的制备 215
三、芳纶纤维增强复合材料的性能 216
四、芳纶纤维增强复合材料的应用 216
第二节 超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料 218
一、UHMWPE 纤维增强复合材料的制备工艺 218
二、UHMWPE 纤维增强复合材料种类 218
三、UHMWPE 纤维增强复合材料的应用 219
四、UHMWPE 纤维增强复合材料的发展趋势 221
第三节 尼龙纤维增强复合材料 221
一、尼龙纤维增强橡胶基复合材料 221
二、尼龙纤维增强水泥基复合材料 222
三、尼龙纤维增强树脂基复合材料 222
第四节 麻纤维增强复合材料 222
一、麻纤维的改性 223
二、麻纤维复合材料的成型工艺 224
三、大麻纤维增强复合材料 225
四、黄麻纤维增强复合材料 225
五、亚麻纤维增强复合材料 227
六、剑麻纤维增强复合材料 228
第五节 竹纤维增强复合材料 232
一、竹纤维增强热塑性树脂基复合材料 232
二、竹纤维增强热固性树脂基复合材料 233
第六节 椰纤维增强复合材料 233
一、椰纤维增强热固性树脂基复合材料 233
二、椰纤维增强热塑性树脂基复合材料 234
三、椰纤维增强橡胶基复合材料 234
四、椰纤维混杂增强复合材料 234
第七节 甘蔗渣纤维增强复合材料 234
第八节 有机碳源控释复合材料 236
一、有机碳源概述 236
二、有机碳源种类 237
三、缓释有机碳源复合材料 238
思考题 239
参考文献 239
第七章 矿物与晶须复合材料 242
第一节 矿物插层复合材料 242
一、矿物插层方法 242
二、矿物插层复合材料的类型 243
三、矿物插层复合材料的研究进展 243
第二节 矿物共混复合材料 244
一、共混方法 244
二、矿物粉体的表面改性 245
三、矿物共混复合材料种类 247
第三节 矿物负载复合材料 251
一、矿物负载光催化复合材料 251
二、矿物负载抗菌复合材料 254
第四节 晶须增强复合材料 256
一、硫酸盐晶须复合材料 256
二、碳酸盐晶须复合材料 257
三、碳化硅或其他晶须复合材料 258
第五节 矿物改性环境友好复合材料 259
一、工业废渣改性复合材料 259
二、矿物改性水土保持复合材料 262
三、矿物改性生物降解复合材料 265
思考题 267
参考文献 267
第八章 纳米复合材料 272
第一节 纳米复合材料概述 272
一、纳米复合材料定义 272
二、纳米复合材料分类 273
三、纳米粒子效应 273
四、纳米粒子的表面修饰 277
第二节 纳米复合材料制备方法 278
一、插层复合法 278
二、原位复合法 279
三、溶胶-凝胶法 279
四、纳米粒子直接分散法 280
五、LB 膜法 280
六、微乳液聚合法 280
第三节 材料的表面改性 281
一、材料表面的共价作用改性 281
二、材料表面的非共价作用改性 282
第四节 纳米矿物复合材料 283
一、插层纳米矿物复合材料 283
二、共混纳米矿物复合材料 285
第五节 纳米二氧化硅复合材料 286
一、纳米二氧化硅改性热固性树脂基复合材料 286
二、纳米二氧化硅改性热塑性树脂基复合材料 288
三、纳米二氧化硅改性橡胶基复合材料 289
第六节 纳米二氧化钛复合材料 290
一、纳米二氧化钛改性热固性树脂基复合材料 290
二、纳米二氧化钛改性热塑性树脂基复合材料 291
三、纳米二氧化钛改性橡胶基复合材料 292
第七节 纳米三氧化二铝复合材料 292
一、纳米三氧化二铝改性热固性树脂基复合材料 293
二、纳米三氧化二铝改性热塑性树脂基复合材料 294
三、纳米三氧化二铝改性橡胶基复合材料 295
第八节 纳米复合材料理论研究与应用展望 295
一、纳米粒子对复合材料性能的影响 295
二、纳米复合材料的增强增韧机理 296
三、纳米复合材料应用进展 298
思考题 300
参考文献 301
第九章 木塑复合材料 303
第一节 木塑复合材料概述 303
第二节 木塑复合材料性能影响因素 304
第三节 聚氯乙烯基木塑复合材料 305
一、木粉及其处理技术 306
二、挤出成型工艺 307
第四节 木塑复合材料的应用 308
第五节 木塑复合材料研究与发展前景 309
一、国内外发展现状 309
二、木塑复合材料的发展趋势 310
思考题 311
参考文献 311
第十章 生物可降解聚合物基复合材料 313
第一节 生物可降解聚合物基复合材料概述 313
一、生物可降解聚合物基复合材料定义 313
二、生物可降解聚合物基复合材料的分类 314
三、生物可降解聚合物基复合材料需要具备的特性 314
四、生物可降解聚合物基复合材料目前存在的问题 314
第二节 生物可降解聚合物基复合材料的合成方法 315
一、生物可降解聚合物基材料的合成方法 315
二、生物可降解聚合物基复合材料的复合方法 316
第三节 生物可降解聚合物基复合材料的降解机制和过程 317
一、生物可降解聚合物基复合材料降解机制 317
二、生物可降解聚合物基复合材料降解过程及形式 318
三、生物可降解聚合物基复合材料降解性的影响因素 318
第四节 壳聚糖可降解高分子复合材料 319
一、壳聚糖简介 319
二、壳聚糖静电纺丝技术的分类 319
三、壳聚糖静电纺丝技术在壳聚糖可降解高分子复合材料中的应用 320
第五节 纤维素可降解高分子复合材料 321
一、纤维素概述 321
二、纤维素静电纺丝技术的分类 322
三、纤维素静电纺丝技术在纤维素可降解高分子复合材料中的应用 323
第六节 生物可降解聚合物基复合材料理论研究及应用进展 324
一、生物可降解聚合物基复合材料理论研究 324
二、生物可降解聚合物基复合材料应用进展 326
思考题 327
参考文献 327
第十一章 陶瓷基复合材料 330
第一节 陶瓷基复合材料概述 330
第二节 陶瓷基复合材料类型及增韧方式 330
一、颗粒弥散型陶瓷基复合材料 330
二、纤维或晶须增强陶瓷基复合材料 332
三、自增韧复相陶瓷 333
四、梯度功能复合陶瓷 334
五、纳米陶瓷基复合材料 334
第三节 陶瓷基复合材料的制备工艺 335
一、颗粒弥散型陶瓷基复合材料的制备 335
二、晶须增强陶瓷基复合材料的制备 336
三、纤维增强陶瓷基复合材料的制备 339
第四节 陶瓷基复合材料的应用 341
一、陶瓷基复合材料在摩擦磨损领域的应用 341
二、陶瓷基复合材料在能源领域的应用 341
三、陶瓷基复合材料在医疗领域的应用 341
四、陶瓷基复合材料在切削方面的应用 342
五、陶瓷基复合材料在航空航天的应用 343
六、陶瓷基复合材料在汽车工业的应用 345
七、陶瓷基复合材料在其他方面的应用 345
思考题 345
参考文献 345
第十二章 水泥基复合材料 347
第一节 水泥基复合材料的种类及基本性能 347
一、混凝土 347
二、纤维增强水泥基复合材料 348
三、聚合物混凝土复合材料 349
第二节 纤维增强水泥基复合材料 349
一、钢纤维增强水泥基复合材料 350
二、玻璃纤维增强水泥基复合材料 351
三、碳纤维增强水泥基复合材料 353
第三节 聚合物混凝土复合材料 353
一、聚合物混凝土 354
二、聚合物浸渍混凝土 355
三、聚合物改性混凝土 356
第四节 水泥基复合材料的应用 357
思考题 357
参考文献 358
第十三章 碳/碳复合材料 359
第一节 碳/碳复合材料概述 359
一、碳/碳复合材料的定义 359
二、碳/碳复合材料的发展 360
第二节 碳/碳复合材料成型加工技术 360
一、坯体的制备 360
二、致密化工艺 361
三、抗氧化涂层技术 365
第三节 碳/碳复合材料性能与应用 366
一、碳/碳复合材料的性能 366
二、碳/碳复合材料的应用 368
思考题 373
参考文献 373
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