環(huán)氧碳化硅納米復(fù)合材料及應(yīng)用前景

環(huán)氧碳化硅納米復(fù)合材料是一種以改性環(huán)氧樹(shù)脂和黑色碳化硅為基礎(chǔ)，礦物鑄件經(jīng)過(guò)添加專門(mén)助劑和特殊工藝制作而成的一種高分子納米非金屬?gòu)?fù)合材料。該材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)、絕緣、導(dǎo)熱、耐酸堿腐蝕、耐磨、環(huán)保、易加工，使用便利等諸多特點(diǎn)。

環(huán)氧碳化硅納米復(fù)合材料是近幾年才剛剛興起的一種新興非金屬納米高分子復(fù)合材料。環(huán)氧碳化硅納米復(fù)合材料因其具有下列優(yōu)異的性能，為其在諸多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了巨大的空間。

環(huán)氧碳化硅納米復(fù)合材料

輕質(zhì)高強(qiáng)

測(cè)試結(jié)果表明，黑色碳化硅含量WT50%的時(shí)候，環(huán)氧碳化硅納米復(fù)合材料的密度為1.6，為碳鋼材料的20%，但完全固化后的抗壓強(qiáng)度為平均217MPa,抗彎強(qiáng)度平均94Mpa,彈性模量平均182GPa.屬于典型的輕質(zhì)高強(qiáng)材料。

耐腐蝕

環(huán)氧碳化硅納米復(fù)合材料是良好的耐腐材料，對(duì)大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽、以及多種油類和溶劑都有較好的抵抗能力。已應(yīng)用到化工防腐的各個(gè)方面，正在取代碳鋼、不銹鋼、木材、有色金屬等。

絕緣性能好

環(huán)氧碳化硅納米復(fù)合材料是作為一種費(fèi)金屬?gòu)?fù)合材料，具有良好的絕緣性能。高頻下仍能保護(hù)良好介電性。

高導(dǎo)熱

環(huán)氧碳化硅復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)為1.90-2.15W/mk之間，具有良好的導(dǎo)熱性能，礦物鑄件可以快速將設(shè)備或者元器件產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出去，從而讓設(shè)備或者元器件具有更加良好的穩(wěn)定性。

低熱膨脹

環(huán)氧碳化硅復(fù)合材料的熱膨脹率低，室溫下只有為6.7X10-6/K，在受熱的情況下，材料的熱穩(wěn)定佳，可以較好的維持零部件的形狀和機(jī)械精度。

耐磨損

環(huán)氧碳化硅復(fù)合材料中的碳化硅作為耐磨材料，在諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，改性環(huán)氧樹(shù)脂與碳化硅顆粒的有機(jī)結(jié)合，提高了碳化硅結(jié)構(gòu)的致密性，從而使得環(huán)氧碳化硅復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐磨性能。

凝固成型時(shí)間短

環(huán)氧碳化硅復(fù)合材料在常溫條件下，經(jīng)過(guò)2個(gè)小時(shí)的固化，即可達(dá)到足夠的強(qiáng)度，可以大大縮短生產(chǎn)工時(shí)。

材料形態(tài)靈活

環(huán)氧碳化硅復(fù)合材料可以根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同工藝特點(diǎn)，靈活的調(diào)整其物理性能，滿足終端用戶對(duì)產(chǎn)品流動(dòng)性、附著力、固化時(shí)間、機(jī)械強(qiáng)度等不同的要求。

（1）可以根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域需要，以流動(dòng)性良好的液體方式存在，以滿足電子封裝、表面噴涂、澆注成型等工藝流程的需要，也可以以半固態(tài)形式存在，以滿足壓鑄成型的需要。

（2）在根據(jù)零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以澆注方式模具成型，可以做出結(jié)構(gòu)復(fù)雜的各類輕質(zhì)高強(qiáng)度工件。相比較礦物鑄件材料在產(chǎn)品壁厚、結(jié)構(gòu)等方面的限制，礦物鑄件環(huán)氧碳化硅復(fù)合材料由于材料的分子結(jié)構(gòu)更加細(xì)密，抗壓、抗彎、彈性模量等性能更高以及更加出色的流動(dòng)性等特點(diǎn)，更適合剛性要求高、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的產(chǎn)品。

（3）常溫靜態(tài)澆注的特性，使得脫模產(chǎn)品的形狀尺寸、孔位精度和表面精度更加穩(wěn)定可靠。

環(huán)氧碳化硅納米復(fù)合材料與礦物鑄件材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)比

u高精度

經(jīng)過(guò)環(huán)氧碳化硅復(fù)合材料具有良好的耐磨性，但在目前的精密加工條件下，仍然可以對(duì)已經(jīng)制成的環(huán)氧碳化硅復(fù)合材料的零部件進(jìn)行高精密的車銑、研磨加工，從而保證作為機(jī)械零部件應(yīng)用時(shí)，制成品具有較高的精密度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。經(jīng)大量的實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)精密加工后的零部件精度可以到達(dá)0.005mm之內(nèi)的高精度。

環(huán)氧碳化硅復(fù)合材料作為最近幾年才出現(xiàn)的一種新型輕質(zhì)、高強(qiáng)度、絕緣、耐腐蝕的非金屬?gòu)?fù)合材料，礦物鑄件將會(huì)在航空航天、軍工、高端智能裝備、電子封裝、防腐、家電、醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。該新材料目前也是世界各主要國(guó)家重點(diǎn)研究的新材料之一，基本上還處于研發(fā)、測(cè)試以及局部研發(fā)成果向市場(chǎng)應(yīng)用轉(zhuǎn)化的階段。

環(huán)氧碳化硅復(fù)合材料目前受制于研發(fā)投入大，材料成本高、缺乏批量成本效應(yīng)等制約，距離大批量多領(lǐng)域展開(kāi)應(yīng)用還有一定的距離，但作為一種具有多種獨(dú)特性能優(yōu)勢(shì)的新材料，隨著研發(fā)、測(cè)試以及應(yīng)用驗(yàn)證在不同領(lǐng)域的不斷展開(kāi)，相信在不久的將來(lái)，就會(huì)在軍事、航天、高端智能裝備、電子、新能源汽車、半導(dǎo)體封裝等諸多領(lǐng)域看到它的身影。