航空航天先進材料研發(fā)與應用研究計劃TOC\o"1-2"\h\u3348第1章緒論 3219301.1研究背景與意義 3107621.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 4168851.3研究目標與內(nèi)容概述 47359第2章航空航天材料發(fā)展概述 5163082.1航空航天材料分類與特性 5112792.1.1結構材料 5229762.1.2高溫材料 5248532.1.3復合材料 581392.1.4功能材料 550472.1.5特種材料 5238632.2先進航空航天材料發(fā)展歷程 6124442.2.1傳統(tǒng)金屬材料階段 619692.2.2高溫合金材料階段 6112182.2.3復合材料階段 6112012.2.4先進材料發(fā)展階段 6280802.3未來發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn) 63747第3章輕質高強結構材料 7132373.1金屬基復合材料 7143793.1.1金屬基復合材料的研究動態(tài) 7280213.1.2金屬基復合材料的制備方法 7277773.1.3金屬基復合材料在航空航天領域的應用 776343.2陶瓷基復合材料 774093.2.1陶瓷基復合材料的研究進展 7192163.2.2陶瓷基復合材料的制備方法 7205273.2.3陶瓷基復合材料在航空航天領域的應用 873083.3復合材料界面功能優(yōu)化 8178493.3.1復合材料界面功能優(yōu)化方法 8315113.3.2復合材料界面功能優(yōu)化在航空航天領域的應用 8300113.3.3復合材料界面功能優(yōu)化的發(fā)展趨勢 829001第4章耐高溫抗氧化材料 8210254.1耐高溫金屬合金材料 8131254.1.1鎳基高溫合金 8155524.1.2鈷基高溫合金 8127444.1.3鐵基高溫合金 855624.2耐高溫陶瓷材料 9313474.2.1氧化物陶瓷 9198504.2.2非氧化物陶瓷 9306454.2.3復合陶瓷 9228684.3熱障涂層材料 9298914.3.1熱障涂層材料概述 9326344.3.2熱障涂層材料制備 9118984.3.3熱障涂層功能評價 9167654.3.4熱障涂層失效機制及改進措施 916415第5章功能材料 956765.1導電材料 9295295.1.1導電聚合物 10323245.1.2金屬導電材料 10299225.1.3導電陶瓷 1038005.2導熱材料 10152875.2.1導熱聚合物 10103075.2.2金屬導熱材料 1078925.2.3導熱陶瓷 1013985.3磁性材料 10137555.3.1軟磁性材料 11283805.3.2硬磁性材料 11169885.3.3磁致伸縮材料 11299905.3.4磁懸浮材料 115912第6章梯度功能材料 11316826.1梯度功能材料的設計與制備 11168816.1.1梯度功能材料的定義及分類 11224786.1.2梯度功能材料的設計原則 11200076.1.3梯度功能材料的制備方法 11122196.2梯度功能材料在航空航天領域的應用 12142906.2.1高溫結構部件 12268856.2.2飛機結構件 12187456.2.3航天器熱防護系統(tǒng) 1273336.3梯度功能材料的功能優(yōu)化 1261356.3.1力學功能優(yōu)化 1241446.3.2熱功能優(yōu)化 12184756.3.3耐腐蝕功能優(yōu)化 12247596.3.4疲勞功能優(yōu)化 1211847第7章生物醫(yī)用材料 13138027.1生物醫(yī)用金屬材料 13277077.1.1鈦及其合金 13181867.1.2鈷鉻合金 13197237.2生物醫(yī)用陶瓷材料 1322187.2.1生物活性玻璃 13312577.2.2氧化鋯陶瓷 13208247.3生物醫(yī)用復合材料 13162917.3.1聚合物基生物醫(yī)用復合材料 13298557.3.2陶瓷基生物醫(yī)用復合材料 135787.3.3金屬基生物醫(yī)用復合材料 143843第8章智能材料與結構 14218798.1智能材料的設計與制備 14212158.1.1概述 14254818.1.2智能材料的設計原理 14259458.1.3智能材料的制備方法 1464498.2智能材料在航空航天領域的應用 1450578.2.1自修復材料 14235428.2.2形狀記憶材料 14115428.2.3智能傳感材料 1520908.3智能結構及其控制系統(tǒng) 15267598.3.1智能結構的設計 1571248.3.2智能結構的控制系統(tǒng) 15187308.3.3智能結構的應用實例 1524097第9章材料功能檢測與評價方法 15123539.1力學功能測試 1538469.1.1拉伸功能測試 1568459.1.2壓縮功能測試 15187399.1.3彎曲功能測試 15112469.1.4沖擊功能測試 16206349.2熱物理功能測試 16303219.2.1熱導率測試 1666639.2.2比熱容測試 16158439.2.3熱膨脹系數(shù)測試 16319059.3功能功能測試 16324879.3.1導電功能測試 16174829.3.2介電功能測試 16144499.3.3光學功能測試 16215659.3.4耐腐蝕功能測試 162180第10章先進材料在航空航天工程中的應用案例 171724310.1先進材料在飛機結構中的應用 173270610.1.1碳纖維增強復合材料 172661910.1.2陶瓷基復合材料 172725310.2先進材料在發(fā)動機部件中的應用 171415110.2.1單晶高溫合金 1777210.2.2金屬基復合材料 171545910.3先進材料在航天器領域的應用 172481610.3.1硅橡膠材料 171995910.3.2納米材料 172068110.4先進材料在航空航天領域的未來發(fā)展方向與挑戰(zhàn) 18第1章緒論1.1研究背景與意義航空航天領域作為國家戰(zhàn)略高技術產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，其發(fā)展水平直接關系到國家安全和國民經(jīng)濟建設的諸多方面。先進材料作為航空航天技術發(fā)展的基礎，對于提高飛行器功能、降低能耗、延長使用壽命等方面具有的作用。我國航空航天事業(yè)的飛速發(fā)展，對先進材料的需求日益迫切。因此，開展航空航天先進材料研發(fā)與應用研究，對于推動我國航空航天事業(yè)的發(fā)展具有重要的理論意義和實際價值。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析國內(nèi)外在航空航天先進材料領域的研究取得了顯著成果。國外發(fā)達國家如美國、歐洲、俄羅斯等在航空航天先進材料研究方面具有明顯優(yōu)勢，已經(jīng)成功研發(fā)出一系列具有高功能、輕質化、高可靠性等特點的先進材料，并在實際應用中取得了良好效果。我國在航空航天先進材料研究方面也取得了較大進展，但與國外發(fā)達國家相比，仍存在一定差距。當前，國內(nèi)外在航空航天先進材料研究主要集中在以下幾個方面：（1）高功能金屬材料：如鈦合金、高溫合金等，具有優(yōu)異的力學功能和高溫功能，廣泛應用于航空航天領域。（2）復合材料：主要包括碳纖維增強復合材料、陶瓷基復合材料等，具有輕質、高強、耐腐蝕等特點，有效降低飛行器重量。（3）新型功能材料：如納米材料、智能材料等，具有獨特的物理、化學功能，為航空航天器的功能提升提供了新途徑。1.3研究目標與內(nèi)容概述本研究計劃旨在針對航空航天領域對先進材料的需求，開展以下研究工作：（1）系統(tǒng)研究航空航天先進材料的基本理論，探討其結構與功能之間的關系，為材料設計提供理論指導。（2）研發(fā)具有高功能、輕質化、環(huán)保等特點的航空航天先進材料，提高飛行器功能。（3）開展航空航天先進材料的應用研究，摸索其在不同工況下的功能演變規(guī)律，為實際工程應用提供依據(jù)。研究內(nèi)容包括：（1）航空航天先進材料的基本理論研究。（2）航空航天先進材料的制備與功能研究。（3）航空航天先進材料的應用技術研究。（4）航空航天先進材料的環(huán)境適應性研究。通過本研究計劃的實施，為我國航空航天事業(yè)的發(fā)展提供先進材料技術支持，推動我國航空航天領域的科技進步。第2章航空航天材料發(fā)展概述2.1航空航天材料分類與特性航空航天材料根據(jù)其應用領域及功能特點，可分為以下幾類：結構材料、高溫材料、復合材料、功能材料及特種材料。各類材料在航空航天器的設計與制造中發(fā)揮著重要作用。2.1.1結構材料結構材料主要用于承受航空航天器在飛行過程中的載荷，主要包括鋁合金、鈦合金、鎂合金等。這些材料具有高強度、低密度、良好的力學功能及耐腐蝕功能等特點。2.1.2高溫材料高溫材料主要用于航空航天器熱防護系統(tǒng)及發(fā)動機部件，如鎳基高溫合金、鈷基高溫合金等。這些材料具有優(yōu)異的高溫力學功能、抗氧化功能及抗熱疲勞功能。2.1.3復合材料復合材料是將兩種或兩種以上的材料通過物理或化學方法結合在一起，具有輕質、高強度、耐腐蝕、抗疲勞等特點。航空航天領域常用的復合材料有碳纖維增強復合材料、玻璃纖維增強復合材料等。2.1.4功能材料功能材料具有特殊的光、電、磁、熱等物理功能，如壓電材料、熱電材料、光電子材料等。在航空航天器上，功能材料主要用于傳感器、執(zhí)行器、通信系統(tǒng)等部件。2.1.5特種材料特種材料包括納米材料、生物材料、智能材料等，具有獨特的功能和應用前景。在航空航天領域，特種材料主要用于提高航空航天器的綜合功能和降低制造成本。2.2先進航空航天材料發(fā)展歷程自20世紀初以來，航空航天材料經(jīng)歷了從傳統(tǒng)金屬材料到先進復合材料的發(fā)展過程。2.2.1傳統(tǒng)金屬材料階段在航空航天工業(yè)初期，主要采用鋁合金、鎂合金等傳統(tǒng)金屬材料。這些材料具有較高的強度和韌性，但存在密度大、高溫功能差等不足。2.2.2高溫合金材料階段20世紀50年代，噴氣推進技術的發(fā)展，高溫合金材料得到廣泛應用。高溫合金具有優(yōu)異的高溫力學功能和抗氧化功能，滿足了航空航天器對高溫環(huán)境的要求。2.2.3復合材料階段20世紀70年代，復合材料在航空航天領域逐漸得到應用。復合材料的輕質、高強度、耐腐蝕等特點，使航空航天器功能得到顯著提升。2.2.4先進材料發(fā)展階段進入21世紀，納米材料、生物材料、智能材料等先進材料逐漸應用于航空航天領域，為航空航天器的設計與制造提供了更多可能性。2.3未來發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)航空航天技術的不斷發(fā)展，對材料功能的要求越來越高，未來航空航天材料將面臨以下發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)：（1）輕質化：進一步降低材料密度，提高航空航天器的載荷能力。（2）高強度：提高材料力學功能，滿足航空航天器在高載荷環(huán)境下的使用需求。（3）高溫功能：發(fā)展具有更高使用溫度的材料，以適應高溫環(huán)境下的應用。（4）耐腐蝕性：提高材料的耐腐蝕功能，延長航空航天器的使用壽命。（5）多功能一體化：發(fā)展具有多種功能的新型材料，實現(xiàn)航空航天器多功能一體化。（6）綠色環(huán)保：降低材料生產(chǎn)過程中的能耗和污染，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。（7）智能化：發(fā)展具有自感知、自適應、自修復等功能的智能材料，提高航空航天器的智能化水平。面對這些發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)，航空航天材料研發(fā)與應用研究計劃需不斷優(yōu)化創(chuàng)新，以滿足未來航空航天技術發(fā)展的需求。第3章輕質高強結構材料3.1金屬基復合材料金屬基復合材料（MMC）因其輕質、高強、耐磨損及良好的導熱功能等特點，在航空航天領域具有廣泛的應用前景。本章首先對金屬基復合材料的研究動態(tài)、制備方法及其在航空航天領域的應用進行綜述。3.1.1金屬基復合材料的研究動態(tài)金屬基復合材料主要包括鋁基、鎂基、鈦基等復合材料。研究者們通過調控增強相的種類、含量、分布和尺寸等參數(shù)，實現(xiàn)了金屬基復合材料的功能優(yōu)化。新型金屬基復合材料的研究也不斷取得突破。3.1.2金屬基復合材料的制備方法金屬基復合材料的制備方法主要包括熔融鑄造法、粉末冶金法、攪拌摩擦加工法和原位合成法等。各種制備方法具有不同的優(yōu)缺點，研究者可根據(jù)實際需求選擇合適的制備方法。3.1.3金屬基復合材料在航空航天領域的應用金屬基復合材料在航空航天領域具有廣泛的應用，如航空航天結構件、發(fā)動機部件、熱防護系統(tǒng)等。其輕質、高強等特點可顯著提高航空航天器的功能，降低燃油消耗。3.2陶瓷基復合材料陶瓷基復合材料（CMC）具有高溫、高強、低密度等優(yōu)異功能，是航空航天領域的重要候選材料。本節(jié)主要介紹陶瓷基復合材料的研究進展、制備方法及其在航空航天領域的應用。3.2.1陶瓷基復合材料的研究進展陶瓷基復合材料的研究主要集中在氧化鋁、碳化硅、氮化硅等陶瓷基體，以及纖維、晶須等增強相的優(yōu)化。通過調整陶瓷基體和增強相的組成、結構及界面功能，提高陶瓷基復合材料的綜合功能。3.2.2陶瓷基復合材料的制備方法陶瓷基復合材料的制備方法主要包括熱壓燒結法、化學氣相沉積法、溶膠凝膠法等。各種制備方法對材料的微觀結構和功能具有重要影響。3.2.3陶瓷基復合材料在航空航天領域的應用陶瓷基復合材料在航空航天領域的應用包括發(fā)動機渦輪葉片、熱防護系統(tǒng)、航空航天結構件等。其優(yōu)異的高溫功能和輕質特點有助于提高航空航天器的功能和安全性。3.3復合材料界面功能優(yōu)化復合材料界面功能對材料的整體功能具有重要影響。本節(jié)主要探討復合材料界面功能優(yōu)化方法及其在航空航天領域的應用。3.3.1復合材料界面功能優(yōu)化方法復合材料界面功能優(yōu)化方法包括：表面處理、界面劑涂覆、界面結構調控等。通過優(yōu)化界面功能，提高復合材料的力學功能、熱穩(wěn)定性及耐環(huán)境功能。3.3.2復合材料界面功能優(yōu)化在航空航天領域的應用在航空航天領域，復合材料界面功能優(yōu)化技術的應用有助于提高航空航天器的整體功能、可靠性和使用壽命。例如，通過界面功能優(yōu)化，可實現(xiàn)發(fā)動機高溫部件的輕量化，提高發(fā)動機效率。3.3.3復合材料界面功能優(yōu)化的發(fā)展趨勢航空航天領域對材料功能要求的不斷提高，復合材料界面功能優(yōu)化技術將向高效、綠色、智能化方向發(fā)展。新型界面功能優(yōu)化方法及理論研究將為航空航天先進材料的研究與開發(fā)提供有力支持。第4章耐高溫抗氧化材料4.1耐高溫金屬合金材料4.1.1鎳基高溫合金鎳基高溫合金因其優(yōu)異的耐高溫功能廣泛應用于航空航天領域。本章主要研究鎳基高溫合金的成分設計、微觀結構調控及其在高溫氧化環(huán)境下的力學功能與抗氧化功能。4.1.2鈷基高溫合金鈷基高溫合金具有優(yōu)良的耐熱腐蝕功能，適用于航空發(fā)動機等高溫部件。本節(jié)重點探討鈷基高溫合金的制備工藝、微觀結構及高溫抗氧化功能。4.1.3鐵基高溫合金鐵基高溫合金具有較低的成本和較好的抗氧化功能，是航空航天領域的研究熱點。本節(jié)主要研究鐵基高溫合金的成分優(yōu)化、組織功能調控及其在高溫氧化環(huán)境中的應用。4.2耐高溫陶瓷材料4.2.1氧化物陶瓷氧化物陶瓷具有較高的熔點和優(yōu)異的耐高溫功能，適用于航空航天領域。本節(jié)主要研究氧化物陶瓷的制備方法、微觀結構及高溫抗氧化功能。4.2.2非氧化物陶瓷非氧化物陶瓷具有更高的熔點和優(yōu)異的抗氧化功能，是航空航天領域的研究重點。本節(jié)主要探討非氧化物陶瓷的制備、結構調控及其在高溫環(huán)境下的功能表現(xiàn)。4.2.3復合陶瓷復合陶瓷材料通過不同陶瓷相的復合，可提高其高溫功能。本節(jié)主要研究復合陶瓷的制備工藝、微觀結構設計及其在高溫抗氧化領域的應用。4.3熱障涂層材料4.3.1熱障涂層材料概述熱障涂層（TBCs）是一種用于降低高溫部件表面溫度的防護涂層。本節(jié)介紹熱障涂層材料的分類、功能要求及其在航空航天領域的應用。4.3.2熱障涂層材料制備本節(jié)主要研究熱障涂層材料的制備方法，包括物理和化學氣相沉積、熱噴涂等，并探討不同制備方法對涂層功能的影響。4.3.3熱障涂層功能評價本節(jié)從熱障涂層的熱導率、抗熱震功能、高溫氧化功能等方面對其功能進行評價，為航空航天領域的應用提供依據(jù)。4.3.4熱障涂層失效機制及改進措施分析熱障涂層在高溫環(huán)境下的失效機制，提出相應的改進措施，以延長涂層在航空航天領域的使用壽命。第5章功能材料5.1導電材料本節(jié)主要介紹航空航天領域中所應用的導電材料，包括其研發(fā)背景、功能要求及在航空航天器上的具體應用。5.1.1導電聚合物導電聚合物具有輕質、柔韌性好、易于加工等優(yōu)點，在航空航天領域具有廣泛的應用前景。主要研究內(nèi)容包括聚合物基體選擇、導電填料優(yōu)化、復合導電聚合物制備工藝等。5.1.2金屬導電材料金屬導電材料在航空航天領域具有重要作用，如導電涂層、電極材料等。本節(jié)主要介紹常用的金屬導電材料，包括銅、鋁、銀等，以及相應的制備方法。5.1.3導電陶瓷導電陶瓷具有耐高溫、耐腐蝕、高強度等特點，適用于航空航天器的高溫、高壓環(huán)境。本節(jié)主要介紹導電陶瓷的制備方法、功能調控及其在航空航天領域的應用。5.2導熱材料本節(jié)主要介紹航空航天領域中所應用的導熱材料，包括其研發(fā)背景、功能要求及在航空航天器上的應用。5.2.1導熱聚合物導熱聚合物具有輕質、耐腐蝕、易于加工等特點，適用于航空航天器的導熱部件。本節(jié)主要介紹導熱聚合物的制備方法、導熱功能調控及其在航空航天領域的應用。5.2.2金屬導熱材料金屬導熱材料在航空航天領域具有廣泛的應用，如散熱器、導熱接口等。本節(jié)主要介紹常用的金屬導熱材料，如銅、鋁等，以及相應的制備工藝。5.2.3導熱陶瓷導熱陶瓷具有耐高溫、高強度、良好的熱穩(wěn)定性等特點，適用于航空航天器的高溫環(huán)境。本節(jié)主要介紹導熱陶瓷的制備方法、功能優(yōu)化及其在航空航天領域的應用。5.3磁性材料本節(jié)主要介紹航空航天領域中所應用的磁性材料，包括其研發(fā)背景、功能要求及在航空航天器上的應用。5.3.1軟磁性材料軟磁性材料在航空航天領域具有重要作用，如變壓器、電感器等。本節(jié)主要介紹軟磁性材料的制備方法、磁功能調控及其在航空航天領域的應用。5.3.2硬磁性材料硬磁性材料在航空航天領域主要用于永磁電機、傳感器等。本節(jié)主要介紹硬磁性材料的制備方法、磁功能優(yōu)化及其在航空航天領域的應用。5.3.3磁致伸縮材料磁致伸縮材料在航空航天領域具有獨特的應用前景，如智能結構、精確控制等。本節(jié)主要介紹磁致伸縮材料的制備方法、功能調控及其在航空航天領域的應用。5.3.4磁懸浮材料磁懸浮材料在航空航天領域具有潛在的應用價值，如磁懸浮軸承、磁懸浮推進系統(tǒng)等。本節(jié)主要介紹磁懸浮材料的制備方法、功能研究及其在航空航天領域的應用前景。第6章梯度功能材料6.1梯度功能材料的設計與制備6.1.1梯度功能材料的定義及分類梯度功能材料（FunctionallyGradedMaterials,FGM）是指材料的一種新型復合結構，其主要特點是材料組成、微觀結構或功能參數(shù)沿一定方向連續(xù)變化。根據(jù)組成及功能梯度變化的特點，可將梯度功能材料分為組成梯度、微觀結構梯度和功能梯度等類型。6.1.2梯度功能材料的設計原則梯度功能材料的設計需遵循以下原則：（1）根據(jù)航空航天領域的應用需求，合理選擇梯度材料的組成及功能梯度類型；（2）考慮梯度材料各組成部分的相容性，保證材料制備過程中的穩(wěn)定性；（3）優(yōu)化梯度結構設計，提高材料的綜合功能。6.1.3梯度功能材料的制備方法目前梯度功能材料的制備方法主要包括：（1）物理氣相沉積（PhysicalVaporDeposition,PVD）技術；（2）化學氣相沉積（ChemicalVaporDeposition,CVD）技術；（3）熱壓燒結（HotPressingSintering）技術；（4）熔融浸漬（MeltInfiltration）技術；（5）粉末冶金（PowderMetallurgy）技術。6.2梯度功能材料在航空航天領域的應用6.2.1高溫結構部件梯度功能材料在航空航天領域的高溫結構部件中具有廣泛應用，如渦輪葉片、燃燒室等。其優(yōu)異的高溫力學功能、抗熱沖擊功能和抗腐蝕功能，有助于提高發(fā)動機的燃燒溫度和推力，降低能耗。6.2.2飛機結構件梯度功能材料在飛機結構件中的應用包括機翼、尾翼、機身等。通過梯度結構設計，可提高結構的承載能力、減輕重量、降低制造成本。6.2.3航天器熱防護系統(tǒng)梯度功能材料在航天器熱防護系統(tǒng)中具有重要作用，如采用梯度結構設計的燒蝕材料，可有效降低高溫氣流對航天器的熱沖擊。6.3梯度功能材料的功能優(yōu)化6.3.1力學功能優(yōu)化通過合理設計梯度結構，優(yōu)化材料組成，可提高梯度功能材料的力學功能。采用熱處理、表面處理等方法，也可進一步提高材料的力學功能。6.3.2熱功能優(yōu)化梯度功能材料的熱功能優(yōu)化主要包括熱導率、熱膨脹系數(shù)等參數(shù)的調控。通過調控材料組成、微觀結構和梯度類型，可實現(xiàn)熱功能的優(yōu)化。6.3.3耐腐蝕功能優(yōu)化在梯度功能材料中引入具有耐腐蝕功能的組分，如陶瓷、金屬間化合物等，可提高材料的耐腐蝕功能。同時通過表面涂層技術，進一步改善材料的耐腐蝕功能。6.3.4疲勞功能優(yōu)化梯度功能材料的疲勞功能優(yōu)化主要從以下幾個方面入手：（1）優(yōu)化材料組成，降低內(nèi)部應力；（2）調控微觀結構，減少缺陷；（3）改善界面結合，提高界面強度。第7章生物醫(yī)用材料7.1生物醫(yī)用金屬材料7.1.1鈦及其合金鈦及其合金因其優(yōu)異的生物相容性、耐腐蝕性及高強度被廣泛應用于生物醫(yī)用領域。本章主要介紹鈦及其合金在人工關節(jié)、牙科修復、心血管支架等醫(yī)療器械中的應用。7.1.2鈷鉻合金鈷鉻合金具有優(yōu)良的機械功能和生物相容性，被廣泛用于制造人工關節(jié)、牙科修復體等。本節(jié)重點討論鈷鉻合金的生物學功能、表面改性技術及在生物醫(yī)用領域的應用前景。7.2生物醫(yī)用陶瓷材料7.2.1生物活性玻璃生物活性玻璃具有良好的生物相容性和生物活性，可促進骨組織的生長。本節(jié)主要介紹生物活性玻璃的制備、功能及其在骨修復、軟組織修復等領域的應用。7.2.2氧化鋯陶瓷氧化鋯陶瓷具有高強度、高韌性及優(yōu)異的生物相容性，被應用于人工關節(jié)、牙科修復等。本節(jié)將探討氧化鋯陶瓷的制備方法、功能調控及其在生物醫(yī)用領域的應用。7.3生物醫(yī)用復合材料7.3.1聚合物基生物醫(yī)用復合材料聚合物基生物醫(yī)用復合材料將聚合物的加工功能與生物醫(yī)用材料的生物學功能相結合，廣泛應用于組織工程、藥物載體等領域。本節(jié)主要討論聚合物基生物醫(yī)用復合材料的制備、功能及其在生物醫(yī)學領域的應用。7.3.2陶瓷基生物醫(yī)用復合材料陶瓷基生物醫(yī)用復合材料具有較高的強度、硬度及生物活性，適用于骨修復、牙科修復等領域。本節(jié)重點介紹陶瓷基生物醫(yī)用復合材料的制備方法、功能及其在生物醫(yī)用領域的應用研究。7.3.3金屬基生物醫(yī)用復合材料金屬基生物醫(yī)用復合材料結合了金屬的力學功能和生物醫(yī)用材料的生物學功能，具有良好的應用前景。本節(jié)主要討論金屬基生物醫(yī)用復合材料的制備、功能及其在生物醫(yī)學領域的應用。第8章智能材料與結構8.1智能材料的設計與制備8.1.1概述智能材料是一類具有感知、判斷、處理信息及響應外界刺激能力的材料。在航空航天領域，智能材料因其輕質、高強及自適應特性而受到廣泛關注。本章主要介紹航空航天用智能材料的設計與制備方法。8.1.2智能材料的設計原理智能材料的設計主要包括材料體系選擇、微觀結構設計及功能調控。根據(jù)航空航天領域的應用需求，選擇具有潛在智能特性的材料體系；通過優(yōu)化微觀結構，提高材料的感知、響應及自適應能力；通過功能調控，實現(xiàn)對材料功能的精確控制。8.1.3智能材料的制備方法智能材料的制備主要包括物理方法、化學方法及生物仿生方法。物理方法主要包括溶膠凝膠法、磁控濺射等；化學方法主要包括化學氣相沉積、電化學沉積等；生物仿生方法則通過模仿自然界生物材料的結構和功能來實現(xiàn)智能材料的設計與制備。8.2智能材料在航空航天領域的應用8.2.1自修復材料自修復材料能夠在損傷發(fā)生后，通過內(nèi)部機制自動修復損傷，從而延長材料的使用壽命。在航空航天領域，自修復材料可應用于飛機結構、發(fā)動機葉片等關鍵部件，提高其安全性和可靠性。8.2.2形狀記憶材料形狀記憶材料具有在外界刺激下，能夠恢復其初始形狀的特性。在航空航天領域，形狀記憶材料可應用于衛(wèi)星天線、空間展開機構等，實現(xiàn)輕質、緊湊及高可靠性設計。8.2.3智能傳感材料智能傳感材料能夠實時監(jiān)測航空航天器的工作狀態(tài)和環(huán)境變化，為飛行控制系統(tǒng)提供準確的數(shù)據(jù)支持。例如，應用于飛行器結構健康監(jiān)測、溫度監(jiān)測等領域的智能傳感材料。8.3智能結構及其控制系統(tǒng)8.3.1智能結構的設計智能結構是將智能材料與傳統(tǒng)結構相結合，賦予結構自適應、自修復及智能傳感等功能。智能結構的設計主要包括結構形式選擇、智能材料布局及控制系統(tǒng)設計。8.3.2智能結構的控制系統(tǒng)智能結構控制系統(tǒng)主要包括傳感器、控制器和執(zhí)行器三部分。傳感器負責收集結構狀態(tài)信息，控制器對信息進行處理并控制信號，執(zhí)行器根據(jù)控制信號對結構進行自適應調整。8.3.3智能結構的應用實例在航空航天領域，智能結構已成功應用于機翼自適應扭轉、飛行器振動控制等方面。通過智能結構及其控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)對航空航天器功能的優(yōu)化，提高飛行器的安全性和舒適性。第9章材料功能檢測與評價方法9.1力學功能測試9.1.1拉伸功能測試本節(jié)主要介紹航空航天先進材料拉伸功能的測試方法，包括試驗設備、試樣制備及測試標準。重點討論抗拉強度、屈服強度、斷裂伸長率等關鍵參數(shù)的測定。9.1.2壓縮功能測試針對航空航天先進材料壓縮功能的測試，本節(jié)闡述了壓縮試驗的原理、方法以及相關設備。同時分析了壓縮強度、壓縮模量等指標對材料功能的影響。9.1.3彎曲功能測試本節(jié)詳細描述了航空航天先進材料彎曲功能的測試方法，包括三點彎曲和四點彎曲試驗。討論了彎曲強度、彎曲模量等參數(shù)的測定及影響因素。9.1.4沖擊功能測試本節(jié)主要介紹了航空航天先進材料沖擊功能的測試方法，包括沖擊韌性、沖擊吸收功等指標的測定。同時分析了材料沖擊功能與服役功能之間的關系。9.2熱物理功能測試9.2.1熱導率測試本節(jié)闡述了航空航天先進材料熱導率的測試方法，包括穩(wěn)態(tài)熱傳導法、瞬態(tài)熱傳導法等。分析了熱導率對材料在熱防護、熱管理等方面的應用影響。9.2.2比熱容測試本節(jié)詳細介紹了航空航天先進材料比熱容的測定方法，包括差示掃描量熱法（DSC）、熱分析法等。討論了比熱容對材料熱功能的影響。9.2.3熱膨脹系數(shù)測試本節(jié)主要介紹了航空航天先進材料熱膨脹系數(shù)的測試方法，包括線性熱膨脹系數(shù)和體積熱膨脹系數(shù)的測定。分析了熱膨脹系數(shù)對材料在高溫環(huán)境下的應用影響。9.3功能功能測試9.3