学性能。机械，高分子材料表现出的行为与他们的长链分子结构。例子包括粘弹性和弹性变形。光学性能如透明度和颜色，所以在陶瓷技术的重要，也选择在聚合物具有重要意义。 2.5.1聚合物一词仅仅意味着“许多市场汇率”，其中滨海是长链分子或网络的基石。有两种截然不同的方法，使聚merization反应才能进行。环比增长（也称为加成聚合）涉及一种快速的化学活性单体“连锁反应”。步增长（也称为缩聚）涉及的活性单体之间的化学反应，对个人是一个非常缓慢的过程。在这两种情况下，一个单体，而允许其加入类似的分子，形成聚合物，关键的特点是活性位点的存在，即双键（链增长）或反应（步骤geowth）功能组。每个共价键是相邻原子之间共享electrins对。双键是两个对等。链增长反应转换成双键的单体中的一个滨海单键。剩下的两个电子成为加入单一债券市场汇率相邻部分。 2.5.2热塑性聚合物加热后变软，变形。这是线性聚合物分子的特征。高温塑性是由于能力的分子互相滑动过去。这是另一种热启动，或阿列纽斯过程的一个例子。从这个意义上讲，热塑性材料类似于金属，在高温延性增益。热塑性塑料和金属之间的主要区别就是我们所说的“高”的温度平均。二次粘合，必须加以克服热塑性变形，可能让全球100个主要变形，而金属键一般限制蠕变变形温度接近典型合金为1000。应该指出的是，与金属，延性热塑性聚合物冷却时丢失。
2.5.3热固性聚合物的热塑性塑料相反。他们变得硬，一经加热僵化。不同热塑性聚合物，这种现象不会丢失后，冷却。这是由台阶生长机制，形成网络的分子结构的特征。化学反应“步骤”，提高了较高的温度，是不可逆的，也就是说，聚合后的冷却遗骸。在热固性产品制作，他们可以免去在制造模具温度（通常为200至300）。相比之下，热塑性必须冷却在mokd以防止失真。也许还应该指出，网络共聚物可形成类似的是块和接枝共聚物。该网络将导致共聚物从超过一多官能能单体聚合种组合。
2.5.4共聚物和共混物进行了讨论以上的金属合金类似物。其他还有aeveral一向在高分子技术用于提供具体特性的聚合物alloylike添加剂。增塑剂被添加到软化的聚合物。此外，这基本上是融合了低分子量（约300阿木）聚合物。
阿另一方面填料。添加到加强流动性主要通过限制链聚合物。它还提供了尺寸稳定性，降低成本。相对惰性材料的使用。例子包括shortchanger纤维素（和有机填料）和石棉（和无机填充料）。大约一个典型的汽车轮胎三是填充（即碳黑色）。玻璃纤维增强材料等也列为添加剂，但生产这种根本不同的材料（如玻璃纤维），他们得到适当讨论后复合材料。 稳定剂用于降低聚合物的降解添加剂。他们代表了由于大量的各种材料降解机制的一系列复杂（氧化，热和紫外线）。作为一个例子，聚异戊二烯可吸收高达15％的氧气在室温下它被第一个1％destoryed弹性性能的影响。天然橡胶乳胶包含复杂的酚组，延缓室温氧化反应。然而，这些天然抗氧化剂在高温下不会有效。因此，（如其他酚类，胺类，含硫化合物等），添加额外的稳定剂为轮胎应用设计的橡胶。
添加阻燃剂，以减少一些，如聚乙烯聚合物固有的可燃性。燃烧仅仅是一个由大量热演化的陪同下氧烃反应。许多展品高分子碳氢化合物燃烧。其它如聚氯乙烯（PVC），不要。PVC的耐燃烧似乎来自从聚合物哈伊姆的氯原子的演变。这些卤素阻挠终止自由基链反应的燃烧过程。添加剂为无卤聚合物此功能包括氯，溴和含磷反应物。
添加着色剂的颜色，以提供一种聚合物在外观在材料的选择因素。两种类型的使用着色剂，颜料和染料。颜料是一种不溶解，有色物质供电的形式添加。典型的例子是，如钛氧化物和铝硅酸盐晶体陶瓷，虽然有机颜料availble。水溶性染料，有机颜料，可提供透明的颜色。 2.5.5在相对低的温度，聚合物是刚性的固体和弹性变形。在相对较高的温度，它们是液体的粘性和变形。之间的弹性和粘性行为的边界又称为玻璃化转变温度，Tg。但是，在聚合物变形随温度的变化是没有表现出同样的方式。对于用玻璃，在粘度对温度变化的曲线。对于聚合物，弹性模量，而不是绘制的粘度。有一个modulis激烈，对于一个典型的复杂下降，
商业热塑性温度与approxinately 50％的结晶。该说明下降的幅度是由一个模数为大规模使用。在“低”的温度（低于Tg）的，严格的模量发生相应的金属和陶瓷的机械性能的回忆。然而，在中学的聚合物粘接很大一部分原因，这些材料的弹性模量将大大超过对金属和陶瓷，这是完全由基层化学键（金属，离子和共价）保税发现那些低。在玻璃化转变温度（Tg）的范围内，模量急剧下降和机械行为是坚韧。该聚合物可广泛变形，慢慢地返回到itTys应力消除后，原来的形状。上面的Tg，充满弹性的高原观察。在这个地区，广泛变形是有可能快速回弹到原来的形状，当压力被删除。最后这两个区域（皮革和橡胶）扩大我们的弹性变形的理解。有时意味着相对弹性变形小应变直接proporyional到应用的压力。对于聚合物，广泛，非线性deformationcan完全恢复，顾名思义，富有弹性。这一概念将在短期内加以探讨，当我们讨论弹性体，橡胶与优势区域的聚合物。
2.5.6典型的线性聚合物表现出弹性变形区。对于某些已知弹性体聚合物，橡胶高原的发音，并建立了正常室温这些材料的温度特性。（因为这些材料的玻璃化转变温度低于室温。）这种热塑性聚合物群包括天然和合成橡胶（如聚异戊二烯）。这些材料提供了一个线性聚合物开卷生动的例子。作为一个实际问题，分子的完整的开卷是没有实现，但巨大的弹性应变时有发生。对于一个弹性体弹性变形的应力应变曲线显示戏剧性对比的是一个共同的金属应力应变曲线。在这种情况下，弹性模量在整个区域的弹性常数（应力应变呈正比）。而（应力应变曲线的斜率）随应变增加碎屑模量。对于低株，模量低对应需要克服二次结合的分子，并解开了小的力量。对于高应变，弹性模量急剧上升，这表明需要更大的力量伸展沿themolecular“脊梁”的主要债券。在这两个地区，但是，有一个在二次焊接变形机制涉及重大componrnt和模量远高于普通金属和陶瓷为低。弹性模量为整理表值一般为低应变区，其中主要用于材料。最后，重要的是要强调，我们所谈论的弹性或临时变形。一个弹性体反冲其应力消除后，原长解开聚合物分子。
2.5.7对于金属，陶瓷，我们发现蠕变变形是AT（超过一半的绝对熔点）高温重要的现象。类似的现象，称为应力松弛，在聚合物发生。这也许是更重大的聚合物。由于他们的龙域熔点，应力松弛，可能会发生在室温下。一个例子是familar橡皮筋，一个很长一段时间，它不弹回后，应力消除其原始大小understress。
2.6继内在的，我们注意到元素半导体的费米函数的讨论表明，电荷载体随着温度的数量成倍增加。这种主导作用，使半导体导电性的导电性也遵循着一个与温度（Arrhenius方程的一个例子）的指数增长。这一增长形成鲜明对比的是金属的行为。
我们认为，在外部的杂质，元素半导体的效果。使用兴奋剂的第四组与组V的杂质（如P）产生一个n型半导体中负电荷载体（传导电子）主宰材料（如硅）。在“extea”从Va组除了在电子生产的半导体能带结构的捐助水平。正如禀半导体，外在半导展品Arrhenius规律。在n型材料，两者的行为的外在和insrinsic地区温度跨度范围称为用尽。p型掺杂半导体是由一组与组一四三一材料杂质（如铝）。在第三组元素有一个“失踪”电子生产带结构中的一个受体水平，并导致正电荷载体（电洞）的形成。之间的外在和内禀行为的p型半导体区域称为饱和的范围。霍尔效应的测量可以区分n型和p型传导。
化合物半导体通常有一个具有四个价电子平均每个原子的MX组成。在III - V族和II - VI族化合物是常见的例子。非晶半导体与半导体行为的非结晶材料。元素和复合材料同时出现在这一类。为了感谢半导体的应用，我们回顾了几十年。固态整流器（或二极管）包含一个PN结。当电流流过这个路口很容易被正向偏臵，但几乎完全扼杀了反向偏臵时。晶体管是一种装臵，由附近的pn结对组成。最终结果是一种固态放大器。更换等，因为这些产生了大量的电路元件的小型化固态真空管。进一步小型化，造成了对n型和单晶芯片的p型区域的精确parrerns组成microcircuis生产。
需要指定一个内在的半导体的主要电气性能的带隙，电子迁移率，空穴迁移率，在室温和传导电子密度（=空穴密度）。对于外在半导体，需要捐助者指定任何级别（n型材料）或承兑人水平（p型材料）。 也有压电体的众多用途。例如，从一个单一的板切割水晶可以展示一个特定的自然共振频率（即电磁波，导致它在相同的频率振动机械频率），这些可以作为频率标准适用于高度稳定控制晶体在固定通信设备的时钟和频率。其他应用包括共振波选择性过滤器和（超声波清洗，钻孔如）和非谐振器件（如加速度计，压力表，麦克风拾音器）是由压电陶瓷换能器为主。 2.7一个结构工程材料类是复合材料的。这些材料涉及两个或两个以上的一些组件从“根本”materal类型的组合。在选择复合材料的关键理念是他们提供的，即从每个组件attrative属性“两全其美”。一个典型的例子是玻璃纤维。小口径玻璃纤维的强度是结合了polymetric矩阵延展性。这两个组件的结合提供了这两种成分的产品优于单。许多复合材料如玻璃纤维，涉及的组合，有超过各种物料的界限交叉。其他如混凝土，涉及从一个单一材料类型的不同组成部分。在一般情况下，我们应使用复合材料相当狭窄的定义。我们将只考虑thode结合的综合类物质不同组分对微观（而非宏观）的规模。我们将noot包括多相合金和陶瓷，这是常规处理的结果。同样，微电路在后面讨论不包括每个组件保留，因为在这些材料系统，其独特的性格。由于这些限制，但我们会发现这一类的材料，包括收集非常多样从普通，到最复杂的部分。
我们将考虑三种复合材料mateials类别。Conveninently，这些类别是证明了我们最常见的结构材料，玻璃纤维，木材和混凝土三种。玻璃纤维（或玻璃纤维增强聚合物）是一个很好的例子人类人造纤维增强复合材料。玻璃聚合物制度只是许多重要的例子之一。一般的纤维增强材料中发现三个主要configutations之一：在一个方向排列，随机切碎，或在与该矩阵层压织物编织。木材是一种玻璃纤维stuctural模拟，这是一种天然纤维增强复合材料。木材的纤维被拉长，生物细胞。矩阵对应木质素和半纤维素的存款。具体是我们最好的例子，一个聚合复合材料，其颗粒，而不是普通混凝土纤维强化amatrix是岩石和沙子中的钙铝（水泥）矩阵。虽然具体的一直是世纪工程材料，这些都是众多C在使用类似的颗粒增强复合材料的概念，近几十年来发展。
平均的财产概念的核心是理解复合材料的效用。一个重要的例子是一个复合弹性模量。模数是对加固构件gemetry敏感的功能。同样重要的是加强之间的元件和基体的界面srength。我们sahll对复合材料力学性能集中在这些他们作为结构材料的广泛应用方面。所以caaled“先进”提供了一些材料，如高strrenth重量比例非常惹人喜爱的特点。有些服务是需要在引用这些属性，因为它们可以定向性很强。
2.7.1让我们首先集中于玻璃纤维或玻璃纤维增强聚合物。这是一个现代复合系统的经典范例。一个在ploymeric复合基质，纤维等纤维的典型断口显示可能有不同的材料，因为每个人都是很大的发展，也提出了具体应用的最佳选择适宜的结果。例如，最普遍使用的玻璃纤维组成E玻璃，其中E为低，尤其是其导电性和其作为电介质的吸引力立场。在结构复合材料的普及，相关的硼硅酸盐组成的化学稳定性。我们应该注意到，最佳的强度是由对齐，连续纤维增强实现。换句话说，强度高各向异性。
该纤维增强复合材料包括由人制定了最苛刻的工程应用中一些最先进的一些材料。重要的例子包括：硼纤维增强铝，石墨环氧树脂，铝及铝增强。金属纤维经常小直径线。尤其是高强度钢筋从“胡须”，这是小，单晶，可与一个近乎完美的晶体结构来增加纤维。不幸的是，晶须不能成长为在玻璃纤维或金属线的方式连续长丝。
2.7.2像人类这么多的成就，这些纤维增强复合材料模仿自然。就是这样一个共同的木材复合材料，它作为一个优秀的结构材料的供应。事实上，使用的木材重量中的每个Uited张祖兴年超过了钢和混凝土的总和。我们发现两大类，软木和硬木。这些都是相对而言，尽管软
木普遍较低的优势。类别之间的根本区别是他们的季节性质。软木是“常青树”的针状叶子和种子外露。硬木与落叶覆盖种子（即，坚果）（即每年失去它们的叶子）。. 木材的微观结构表明它与人类制造的复合材料的共性。该组织的主要特征是面向众多垂直管状细胞。这些longgitudinal细胞排列与树的垂直轴。有一些纵向的垂直径向细胞。正如其名称所示，径向细胞延伸出的树干中心进行彻底向表面。纵向细胞携带SAP和其他流体至关重要的成长历程。细胞是早期seaon大于后来赛季细胞的直径。这种增长模式导致了特色的“环状结构”，表示该树的年龄。径向细胞储存食物日益增长的树。细胞壁是由纤维素。在纵向的细胞纤维的强度是朝着这个方向对齐功能。这些细胞是由一个连在一起的木质素和半纤维素基质。木质素是一种苯酚丙烷网络聚合物，和半纤维素是一种ploymerization程度相对较低ploymeric纤维素。
与此相关的，尺寸以及木材的正确关系的变化与大气中水分含量显着。护理须在指定的力学性能数据适用的大气条件。
2.7.3玻璃纤维是一种方便和熟悉的例子纤维增强复合材料。同样地，具体就是一种聚合复合材料很好的例子。由于木材，这一共同建设中使用的材料数量惊人。每年所用的混凝土的重量超过了所有的金属组合。 对于混凝土中，“聚合”指的是砂（细集料）及砾石（粗骨料）的组合。这种混凝土构件是一个“博物”在同一意义上的木材料。通常，这些材料被选择为自己的高密度和强度。总表的组成将是复杂和意义不大。一般情况下，总原料均来自当地现有的存款选择地质硅酸盐。因此，这些材料很复杂，相对不纯的结晶硅酸盐的例子。火成岩是常见的例子。“火成岩”是指由熔融状态凝固。用于快速冷却火成岩，材料所产生的一些部分可能是非结晶，相应的玻璃硅酸盐。沙及砾石粒径相对测量（和控制）的经过（或筛子）标准屏幕这些材料。对于一个细和粗骨料混凝土组合在特定的组合的原因是，空间更有效地由粒子尺寸范围填补。对于60至75最后混凝土总量的百分之组合细和粗骨料帐户。
现代混凝土用硅酸盐水泥，这是一种钙铝硅酸盐。有五种常见的硅酸盐水泥。他们在四个不同含矿物质钙的相对浓度。矩阵是由水除了适当的水泥粉。为水泥大国的粒径相对较小相比，总量最好的。在水泥颗粒大小的改变，会强烈地影响速率的水泥水化物。正如人们所期望的检查波特兰水泥的复杂成分，对水化过程的化学是同样复杂。
在聚合物技术，我们注意到，一些“添加剂”的功能，提供了一些可取的最终产品。在水泥技术，还有一些外加剂，这是补充提供的某些功能numble。任何比骨料混凝土，水泥，或水等成分，顾名思义，外加剂。该外加剂之一是“空气夹带剂”，这提醒我们，空气可以被认为是一个具体的第四个组成部分。空气夹带剂混合包埋增加了气泡浓度，通常以可操作性的目的（在成形）和增加抗冻融循环。
为什么混凝土是一项重要的工程材料，复合系统的其他大型numble基础上颗粒增强。颗粒复合材料是指专门较大规模的系统分散的颗粒物（至少几微米直径），并在相对高浓度的颗粒直径小氧化物颗粒（大于25和60之间频繁和90）的。加强的氧化物颗粒位错运动的障碍，以服务于金属。
2.7.4很明显，复合材料的性能必须以某种方式，代表了他们的各个组件的性能平均。但是，确切性质的“平均”是一个敏感的微结构几何函数。因为在现代复合材料等各种几何形状，我们必须泛泛谨慎。但我们会确定一个重要的例子。
采取三理想化几何：（1）方向平行于基体连续纤维;（2）垂直于纤维方向的连续和（3）方向相一致分散聚合复合材料。在前两种情况下表示，如玻璃纤维和木纤维复合材料在极端高度各向异性的性质。第三种情况代表了各向同性的具体性质相对理想化的模型。我们现在要考虑这些情况分别。每一次，我们将使用elasticicity模量来进一步说明财产的平均值。这与我们对复合材料的应用为重点的结构是一致的。
2.7.5在这种情况下，如果矩阵是紧密结合的增强纤维，两者的基体和纤维必须是一脉相承的。这isostrain条件为真，即使每个组件的弹性模量将趋于完全不同。很明显，以综合承载的负荷是由各个组成部分进行负载的简单相加。正在讨论的玻璃纤维为例子，几乎整个单轴载荷是由高模量纤维。这个几何是一个理想的复合应用。高模量，纤维的强度是有效地传送到整个复合材料。同时，矩阵的韧性可用于生产玻璃本身比大幅减少脆性材料。 2.7.6一个大大不同的结果是得到了增强纤维的垂直载荷的情况。在此情况下，在复合应力的应用方向延伸率是基体和纤维成分伸长率的总和，但大多数伸长来形式，因为玻璃钢基体具有更高的模量的值。
2.7.7在一个有用的复合材料的性能平均可以由刚才讨论的典型例子。我们必须注意一个重要的考虑到目前为止理所当然。这是基体之间的不连续相界面必须强大到足以传输应力或应变由于机械负载形成一个阶段到另一个。如果没有这个实力，分散相可能无法“沟通”与矩阵。而不是有“两全其美”，如引进暗示，我们可以得到每个组件的最严重的行为。增强纤维滑出了一个矩阵就是一个例子，大量的努力，一直致力于提供界面强度。表面处理，化学和温度都在“艺术与科学”的界面粘结
