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陶瓷燒製的CBN砂輪的修整粒度基本粒群尺寸
   
立方體氮化硼(CBN)是僅次於金剛石之後的第二硬的材料。由於它具有很好的物理性能,所以它在磨削過程中起很重要的作用。在修整過程中,這兩個最硬的材
料相遇。因此,對修整工具有特殊的設計要求。
“消耗層”
   
用于陶瓷燒製結合劑的CBN砂輪修整的修整工具,其最重要之處是“消耗層”。通過修整工具的定位磨損,將會不斷地產生出新的金剛石刃口,用于砂輪的修復。
   
有兩種修整工具:電鍍的(RIG)和燒結的(RI)修整工具可供使用。在這兩種修整工具的聯接基體中,存在著很多的,無規律分布的金剛石。通過對磨損形成
的利用,可以使得修整條件保持接近恆定。此外,還可以通過對金剛石圖案結構和金剛石聯接的選擇,來精確地調整修整力,從而按意願地影響修整過程。

RIG
工具
   
電鍍聯接的金剛石修整工具(產品組RIG)具有鋼的基體,在這個基體上固定了一層鎳聯接的金剛石。通過這種工具的修整,砂輪將具有很鋒利的刃口。它的缺點
是,由於只有一個顆粒層可供利用,所以它的磨損相對來說快,壽命短。
RI 工具
   
燒結結構的修整工具,它的金剛石是多顆粒層的,因此它的耐用壽命長。這個聯接是金屬型的,它具有高的熱傳導性。為了對砂輪的外形輪廓進行修整,可以把這個
金剛石層高精度地磨光(比如弧度)。
鑽石、CBN砂輪削整器
1.鑽石、CBN砂輪削整器：
●
最有效延長砂輪壽命
●高精度、高效率、低成本
●較傳統削整速度快10倍
●削整精度、真圓度與平坦度均在0.1um以內
2.
適用：
●平面磨床與外圓磨床
●樹脂、金屬Dia & CBN砂輪專用
3.應用：
●精密、鏡面、電子、太陽能板、
輥筒業等
4.實例：
●鑽石砂輪粒度#1000、直徑200MM、厚度45MM
●削整前真圓度為50um
●經10分鐘內削
整後，
真圓度與平坦度都在0.1um以內
 
歡迎來到Bewise
Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，
我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀
具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生
刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭
迎您親自體驗！！
BW
Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com
skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office
No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com /
FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan
S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Welcome to BW
tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting
tools. We focus on what you need and endeavor to research the best
cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve
wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic,
machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would
like to solve every problem from you. Please feel free to contact us,
its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS  DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace
cutting tool、hss
drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition
Diamond )’PCBN
(Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end
mills、CVD Diamond
Tools Inserts’PCD
Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD .
POWDER FORMING MACHINE
‘Single Crystal
Diamond ‘Metric
end mills、Miniature
end mills、Специальные
режущие инструменты ‘Пустотелое сверло
‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’
PCD (Polycrystalline
diamond) ‘Frese’POWDER
FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in
grooving floors’V-Cut
PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’
PCD Diamond Tool’
Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould
cutter、Tool manufacturer.
Bewise Inc. www.tool-tool.com
よ
うこそＢｅｗｉｓｅ　Ｉｎｃ.の
世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな
情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。
弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、
豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。
弊社は各領域に供給
できる内容は：
（１）精密
ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ
（２）Carbide Cutting tools設計
（３）鎢鋼エンド・ミ
ル設計
（４）航空エ
ンド・ミル設計
（５）超高硬度エンド・ミル
（６）ダイヤモンド・エンド・ミ
ル
（７）医療用品エ
ンド・ミル設計
（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計
弊社の製品の供給調達機能は：
（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計
（２）ミクロ・エ
ンド・ミル～大型エンド・ミル供給
（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給
（４）オートメーション整備調達
（５）スポット対応～流れ生産対応
弊社
の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。
Bewise
Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z)
talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır.
Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini
Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik
Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel
Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.
BW специализируется в
научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым
высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих /
фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и
электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид /
быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC
картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы,
фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм
для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано
инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для
получения большей информации.
BW is specialized in
R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech
coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space
and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS
end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter,
shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill,
involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter,
thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain
sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com 
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  1.引言
聚晶金刚石复合片由pcd（polycrystalline
diamond）层和硬质合金基底组成。pcd层具有高硬度，硬质合金基底则具有良好的韧性，二者结合使pcd复合片在切削加工、木材加工和钻探等行业获
得了广泛应用。pcd工具的制作方法有多种，大体依据加热方式、焊料的使用与否来划分。制作过程中，加热方式起着决定性的作用，焊料的选择对焊接质量会产
生重大的影响，焊接接头的结构设计也是提高质量的重要手段。因此在pcd工具制造过程中，焊接成为其关键技术。
pcd复合片的焊接实质上是硬质合金基底与刀杆等支撑体的焊接。对硬质合金的焊接多用mn基钎料，钎焊温度为1000℃左右。然而pcd层的耐热温度一般
不超过700℃，否则会造成pcd层的热损伤，降低刀具焊接后的使用性能。因此必须寻找一种既能降低钎焊温度，又能同时保证足够焊接强度的焊接方法。目前
pcd复合片的焊接方法有激光焊接、真空扩散焊、真空钎焊、高频感应钎焊、水冷钎焊、惰性气体保护钎焊等。虽然焊接强度足够，但有些方法所用设备的成本
高、维护费用大，且其工艺过程复杂，不便于生产操作，大大增加了pcd复合片刀具的制作成本，不利于pcd刀具的推广应用。本文就各种pcd复合片焊接方
法的优缺点进行了比较分析。 2.pcd的焊接方法 2.1 激光焊接 激光焊（laser beam
welding）是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接具有高能量密度、可聚焦、深穿透、高效率、适应性强等优点。激光焊接
过程属于传导焊接，即激光辐照工件表面，产生的热量通过热传导向内部传递。通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件达到一定的熔
池深度而表面又无明显的汽化，即可进行焊接。由于功率密度大（可达10的9次方瓦/平方厘米），因此激光焊接过程中在金属材料上生成小孔，激光能量通过小
孔往工件的深部传输，减少横向扩散，材料的融合深度大，焊接速度快，单位时间焊合的面积大。此外，激光焊接形成的焊缝深而窄，深宽比大（可达2～10），
焊合单位面积所需能量小，热影响区小，焊接变形小。一般不加填充金属，依赖焊件自身融合。激光焊接系统有高度的柔性，易于实现自动化。但用激光焊接时，要
求被焊件有较高的装配精度，原始装配精度不能因焊接过程热变形而改变，且光斑应严格沿待焊缝扫描而不能有显著的偏移，否则将造成严重的焊接缺陷。此外，由
于激光器及其焊接系统的一次投资较大，焊接成本高，对母材的要求较高，参数多，对操作技能的要求高等等，都制约了激光焊接的广泛应用。使用激光进行pcd
复合片的焊接，获得的焊接接头强度可高达1800mpa,且对金刚石层不会产生热损伤，是一种理想的pcd焊接方法，目前多用于金刚石圆锯片的焊接。
2.2 真空扩散焊 真空扩散焊（vacuum diffusion
bonding）是指在较高的温度和较大的压力下，使处于真空中清洁的零件表面相互靠近，在相当小的距离内原子相互扩散从而将两部分连接在一起的焊接方
法。真空扩散焊一般是在被焊材料熔点温度（绝对温度）的60～80%的温度下进行的，因此对于膨胀系数差异很大的材料（如pcd复合片的硬质合金基底与
45钢刀杆），此种方法显得十分有效。
使用真空扩散焊进行pcd复合片焊接时，其焊接工艺过程复杂，焊接时间较长，成本高，需用专用设
备，一次性投资很大。目前，真空扩散焊一般只用于焊接强度要求高、使用时振动较大的地质钻头的焊接，还未用于大批量制造通用刀具的生产中。 2.3
真空钎焊 真空钎焊（vacuum
brazing）是指在真空状态下进行零件的钎焊焊接。由于这种方法是在无氧化气体的气氛中进行的，所以能获得强度、韧性和均匀性都比较高的优良接头，是
一种新兴的焊接方法。进行真空钎焊必须采用专用设备，焊接过程中，在控制真空度的同时还要控制焊接温度，因此工艺复杂，操作难度较大。目前，利用真空钎焊
的方法进行pcd油田钻头的焊接，其钎缝的剪切强度可达451.9mpa。 2.4 高频感应钎焊
高频感应加热技术是二十世纪初发展起来的一项加热技术。由于它具有加热速度快、材料内部发热和热效率高、加热均匀且有选择性、产品质量好、几乎无环境污
染、易于实现生产自动化等一系列优点而得到迅速推广。目前，这种加热技术在机床制造、汽车、拖拉机制造、轴承制造、量具刃具制造及一般机械零件制造中都得
到了广泛应用，并且其应用范围日益扩大，高频感应钎焊就是其中一个主要应用方向。 高频感应钎焊（hi-frequency induction
brazing）就是利用电磁感应原理使电磁能在钎料和零件中转化成热能，将钎料加热到熔融状态，从而将零件焊接在一起的焊接方法。采用这种方法，钎焊加
热速度快，功率密度可达10～100kw/cm2，通常可在几秒钟内完成加热过程，并能保证零件的尺寸精度，其剪切强度可达300～400mpa。
与激光焊接、真空扩散焊、真空钎焊等焊接方法比较，高频感应钎焊的最大优势在于其设备投资少、焊接工艺易于掌握，其缺点在于高频感应加热的温度难于控制。
目前，高频感应钎焊pcd复合片的应用比较广泛，但其工艺还有待于进一步提高。 3.焊接接头结构的设计
金刚石圆锯片特殊的接头结构设计增强了锯片的使用性能，减少了掉头率。英国de
beers公司推出镶有pcd的麻花钻新产品，其新颖的接头结构设计，减少了pcd材料的浪费，节约了开支，可以实现钻头几何参数的变化。
4.焊接钎料、钎剂的研究
除了对焊接方法和工艺的研究外，研究人员还针对pcd复合片的特点，开发了专用的钎料和钎剂，用以改善钎料对焊接金属的润湿能力。如de
beers实验室开发的一种含钢53%、金14.5%、锰29%、镍3.5%的新焊料，改善了焊接质量；含氯化钴的钎剂能使银基或铜基钎料很好的润湿
pcd复合片和硬质合金表面，并能防止它们脱钴，从而提高焊接强度，降低钻头的脱片率；特殊的焊前处理方法能在pcd或硬质合金表面烧渗一层ni-co-
pd合金层，填充其表面裂纹等缺陷，防止硬质合金脱钴，具有良好一致的润湿性，钎缝剪切强度可达320mpa。
使用真空扩散焊进行pcd
复合片焊接时，其焊接工艺过程复杂，焊接时间较长，成本高，需用专用设备，一次性投资很大。目前，真空扩散焊一般只用于焊接强度要求高、使用时振动较大的
地质钻头的焊接，还未用于大批量制造通用刀具的生产中。 2.3 真空钎焊 真空钎焊（vacuum
brazing）是指在真空状态下进行零件的钎焊焊接。由于这种方法是在无氧化气体的气氛中进行的，所以能获得强度、韧性和均匀性都比较高的优良接头，是
一种新兴的焊接方法。进行真空钎焊必须采用专用设备，焊接过程中，在控制真空度的同时还要控制焊接温度，因此工艺复杂，操作难度较大。目前，利用真空钎焊
的方法进行pcd油田钻头的焊接，其钎缝的剪切强度可达451.9mpa。 2.4 高频感应钎焊
高频感应加热技术是二十世纪初发展起来的一项加热技术。由于它具有加热速度快、材料内部发热和热效率高、加热均匀且有选择性、产品质量好、几乎无环境污
染、易于实现生产自动化等一系列优点而得到迅速推广。目前，这种加热技术在机床制造、汽车、拖拉机制造、轴承制造、量具刃具制造及一般机械零件制造中都得
到了广泛应用，并且其应用范围日益扩大，高频感应钎焊就是其中一个主要应用方向。 高频感应钎焊（hi-frequency induction
brazing）就是利用电磁感应原理使电磁能在钎料和零件中转化成热能，将钎料加热到熔融状态，从而将零件焊接在一起的焊接方法。采用这种方法，钎焊加
热速度快，功率密度可达10～100kw/cm2，通常可在几秒钟内完成加热过程，并能保证零件的尺寸精度，其剪切强度可达300～400mpa。
与激光焊接、真空扩散焊、真空钎焊等焊接方法比较，高频感应钎焊的最大优势在于其设备投资少、焊接工艺易于掌握，其缺点在于高频感应加热的温度难于控制。
目前，高频感应钎焊pcd复合片的应用比较广泛，但其工艺还有待于进一步提高。 3.焊接接头结构的设计
金刚石圆锯片特殊的接头结构设计增强了锯片的使用性能，减少了掉头率。英国de
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　目前，金刚石圆锯片刀头的制造在国外普通采用粉末冶金法压制成型工
艺。该工艺有几方面不利因素：1)该工艺制造的刀头所用的金刚石要求有较高的品级；2)粉末冶金法压制刀头对胎体配方的设计和工艺要求较严格，否则金刚石
脱落现象将非常普遍，从而造成极大的浪费；3)粉末冶金法生产过程会使金刚石产生热损伤影响金刚石原有的性能，并进一步影响锯片的切削性能。
　
　近年来，研究工作者针对某些硬度较高的难加工石材
http://www.stonebuy.com/，采用各种手段对制造刀头进行了大量研究，刀头的切削性能有所改善。但刀头中金刚石利用率低的
问题仍未得到很好的解决，而且制造成本很高。本文提出了电镀与粉末冶金结合制造金刚石圆锯片刀头的新方法，并针对有关技术问题进行了初步研究和探讨。
　
　制造方法
　　1)采用电镀方法制取金刚石复合片
　　选用1mm厚铜板作为基体，经过除油、清洗后用夹具夹持牢固。夹具
将铜板分割为众多的24mm×12mm小块，每个小块表面经复合电沉积金刚石后揭下即成一复合片。
　　将铜板作为阴极，通电沉积Ni或
Ni-Co金属后，在平放的铜板上均匀撒上一层金刚石(称之为上砂)，以小电流密度沉积一定时间后下砂，随后加大电流密度进行加厚镀，在金刚石大部分或全
部被沉积金属埋入时，取出夹具，用水清洗干净，从铜板基体上揭下沉积好的复合片，烘干后备用。
　　2)粉末冶金法粘结金刚石复合片
　
　选用几种金属粉末，低熔点铜粉为主，廉价金属粉为辅。加工石材
http://www.stonebuy.com/材质不同，要选择不同的金属粉及配比。
　　3)装模方式的选择
　
　模具尺寸为24mm×12mm×9mm。使用金刚石复合片取代原来的磨料层，每片复合片尺寸为24mm×12mm，其厚度主要取决于电镀工艺过程中的加
厚沉积时间及电流密度，与复合片中使用的金刚石磨粒的直径值相近。组装层数可根据加工石材http://www.stonebuy.com/材质进行调整。加工石材http://www.stonebuy.com/晶粒越大，层数越
小。
　　4)烧结工艺的选择
　　由于主要采用低熔点金属粉作为粘结剂，因此可采用较低的烧结温度，相比于普通的粉末冶金
烧结法，能够降低金刚石的热损伤程度。也可采用冷压成型，真空烧结工艺。
　　新方法的主要特点
　　1)降低金刚石热损伤
　　电镀工艺制造金刚石复合片不存在对金刚石的热损伤，在使用金属粉末热压连接时，可采用相对较低的热压温度，从而可一定程度地降低对金
刚石的热损伤。
　　2)降低了刀头的烧结难度
　　对于本工艺制造的金刚石锯片刀头，磨料把持力问题由电镀工艺决定，易于
得到良好的把持力。金刚石氧化问题可以不考虑，而且烧结温度较低，因此降低了烧结难度。
　　3)制造的刀头锋利度好
　　
电镀金刚石制品锋利度好，可提高加工效率。
4)可采用高浓度
　　电镀金刚石制品可采用很高的磨料浓度，这是粉末冶金法所无法达
到的。
　　5)制造成本较低
　　电镀金刚石复合片的制备可选用Ⅱ、Ⅲ型低品级金刚石，可大大降低金刚石圆锯片刀头制造成
本。
　　讨论
　　1)电镀金刚石复合片的质量问题
　　由于使用了电镀复合片取代金刚石磨料层，所以复合
片上的金刚石就成为锯切加工的主体。复合片的质量是本工艺制造刀头的基础，对于最终的刀头质量具有关键作用。复合片质量取决于电镀时选用的金刚石质量以及
电镀过程的工艺控制。
　　要求电镀过程能沉积出细密的胎体材料，并对固化在其中的金刚石有良好的把持力。这取决于沉积合金的选择、电镀工
艺参数的选择、上砂工艺等，其中上砂工艺决定了复合片的金刚石浓度。电镀制品允许采用较高的磨料浓度，这是其一大优势。本工艺通过锯切试验确定了含有不同
粒度、品级金刚石的复合片中的金刚石浓度。
　　2)复合片与金属结合剂的粘结问题
　　复合片与金属结合剂之间的粘结是通
过金属粉末的烧结来连接的，所以金属粉末层与复合片磨料层之间的结合力是非常重要的，决定了本工艺方法的可行性，并对锯切加工性能有重要的影响。研究表
明，如果电镀复合片时金刚石埋入深度较深，则金属与复合片之间的连接转化为电镀胎体金属材料与粉末冶金金属材料之间的连接，两者之间的结合力良好，可以承
担锯切时的载荷。
　　结语
　　综上所述，采用本工艺制造的刀头具有成本低，加工效率高的优势，其生产应用将产生良好的经
济效益。因此电镀与粉末冶金结合法制造金刚石圆锯片刀头具有一定的推广应用价值。
《中国石材网》
 
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一般来说电刷与碳刷是一样的，但是
咬文嚼字的话还是不一样。电刷的范围比碳刷要广。
碳刷只能是由碳粒组成或含有碳的成份。而电刷就不一样了，电刷可能根本不含有碳的成分。比如小型的剃须刀就有
用两片铜片当电刷的。而大部分电刷是由碳或含有碳的成分。
国家正规文件的叫法也是叫电刷，而不是叫碳刷。叫碳刷比较多的行业是电动工具行
业。电动工具用电刷基本上都是碳刷。因为电动工具的功率都比较小，所以都是选碳刷。
我国行业推荐标准《JB/T4003-2001电机用
电刷》中把电刷分为四大类：1.石墨电刷；2.电化石墨电刷；3.树脂粘合石墨电刷；4.金属石墨电刷。
现在我们先弄清什么是电刷？它的
作用是什么？电刷是用于换向器或滑环上，作为导入导出电流的滑动接触体。它的导电，导热以及润滑性能良好，
并具有一定的机械强度和换向性火花的本能。几乎所有的直流电机以及换向式电机都使用电刷，它是电机的重要组成部件。广泛适用于各种交直流发电机，同步电动
机，电瓶直流电动机，吊车电机集电环，各型电焊机等等。随着科学技术的发展，电机的种类和使用的工况条件越来越多样化，因而需要有各种不同品级的电刷来满
足这些要求，故电刷的种类也随着电机工业的发展而越来越多。人们为了使用和管理上的方便，对众多的电刷进行了分类。目前国内外流行的主要分类方法有：
1，
按材质的软硬可分为软质电刷，中硬质电刷和硬质电刷。
2，按电刷的使用对象可分为汽轮发电机用电刷，轧钢电机用电刷，牵引电机用电刷，汽车拖拉
机用电刷，电动工具用电刷，飞机电机用电等。
3，按 电刷的颜色分为黑色电刷(用纯碳石墨材料制成)和有
色电刷(用铜等金属材料和石墨制成 ) 。
下面说一下电刷的选用：
1、从直观来看，电刷应当倒角得体、规格适当、结构规
范、导线的截面和长度符合要求，没有松动、脱落、破损、掉边、掉角、卡箍等现象。  
2、从使用来看，电刷使用性能良好的标志主要有以下几种情
况： 
    （1）使用寿命长并且不磨损换向器或集电环，不使换向器出现划痕、不平、烧蚀、拉丝等。 
   
（2）具有良好的换向和集流性能，使火花抑制在允许的范围内，并且能量损耗小。 
   
（3）电刷运行时，不过热，噪音小，不破损，刷辫不变色，不烧蚀。 
   
（4）运行过程中，能够在换向器或集电环表面较快地形成一层均匀、适度和稳定的氧化薄膜。     
   
3、通过仪器对电刷进行检测。从技术层面看，电刷应当符合国家部颁标准。通过仪器可对电刷按照《电刷技术性能表》所要求的性能进行检测。如电刷的电阻率、
洛氏硬度、体积密度、电流密度、接触电压降、摩擦系数、50小时磨损、允许圆周速度、单位压力，甚至金属含量的大小等等。现在我唯一弄不清的就是这儿。不
知这些参数都是怎么测得的。有会的专家给指点一下。并且这些参数是否为一般电机的测量数据，而对于电动工具电机电刷来说，又是怎么测呢？   
   
4、在同一电机上，应选择使用同一型号、同一制造厂的电刷。由于不同制造厂生产的电刷性能差别很大，甚至同一制造厂在不同时间生产的电刷性能也有所差别。
因而，针对同一电机来说，应尽量选择同一型号同一制造厂，最好是同一时间生产的电刷，以防止由于电刷性能上的差异造成并联电刷电流分布的不平衡，影响电机
的正常运行。   
   
5、对于个别换向特别困难的大中型电机，可选择采用分辫电刷。目的是以增加电刷内短路电流的方式来改善换向性能。对于单向旋转换向困难的电机，可选择采用
组合电刷。即滑入边选择使用润滑性能好、成膜能力强的低电阻值石墨基电化石墨电刷，滑出边选择使用换向性能好的高电阻率的炭黑基电化石墨电刷。这样既易形
成氧化膜，又对换向性能起到极大的改善作用。在滑出边也可采用碳纤维复合电刷，突出利用其灭弧能力强的特点，从而使电机的运行取得最佳效果。
现
在说说小功率电机电刷在设计时的选用：
电刷的选择对电动机换向时抑制火花有重要的作用，应按功率、电压、负载特性及换向器圆周速度等条件
选用。一般常用电化石墨电刷，因其电阻系数和接触电压较高，对抑制火花有利。但对于低压电动机而言，过大的接触电压使它在总电压降落中所占比例太大，因此
采用金属石墨电刷。
1．电刷的宽度。
电刷所覆盖的换向片数至少应保证能与m重绕组的支路相联，即电刷宽度b_b应
满足下式：
b_b＞mt ₀ m----绕组的重数。
2．电刷的长度
电
刷的电流密度可查相应的电刷规范。电刷长度l_b.
L_b=2I/pb_bJ_b
式中J_b----电刷电流密度，一般取12A/cm².
如果电流很大，且
l_b. ＞＞b_b，则应增加刷杆上的电刷并联数，使每只电刷的面积不致太大，使接触更为可靠。
3．
电刷与刷架的配合。
电刷装入刷架后，应以电刷能够上下自由移动为宜，只有这样，才能确保电刷在弹簧的压力下随着不断的磨损，而与整流子或
集电环持续保持紧密接触。因此，电刷的四个侧面与刷架内壁之间必须留有一定的间隙。实践证明，这个间隙一般在0.1~0.3毫米之间。既不宜过大，也不宜
过小。间隙过小，可能造成电刷卡在刷架中，弹簧无法压紧电刷，电机工作失去意义；间隙过大，电刷则会在架内产生摆动，不仅出现噪音，更重要的是出现火花，
对整流子或集电环产生破坏性影响。
4．刷架的下端边缘距整流子或集电环表面的距离应保持在2~4毫米范围内。其距离过小，刷架易擦损整流
子或集电环；过大，电刷易颠动而造成损坏。
 
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近年來由於碳纖維及碳/碳複合材料（Carbon/Carbon
Composites）製程技術之研究發展，使碳/碳複合材料及其他碳纖維強化複合材料的性質都有大幅的進展。碳纖維強化碳基材碳/碳複合材料的優點為耐
高溫、高彈性係數及高強度、低密度、高疲勞抵抗力（Fatigue）等，特別是在高溫時（高達約2200℃）還能維持優異的強度（圖1-1）。
Fig.1-1
高溫物質之強度與溫度之關係
碳/碳複合材料今日已成為最具國防及一般工業潛力的尖端工程材料之一，其性質是目前其他材料無法相
比的，例如在航空及太空梭工業上已實際應用在火箭及飛彈噴嘴(nozzle)、太空梭(space
shuttle)的鼻錐罩(nosecone)、翼端(wing leading edge)及活塞（Piston）等部位（圖1-2）。
Fig.1-2 碳/碳複合材料所製成之活塞
由於碳/碳複合材料擁有高熱容量(heat capacity)及高熱傳導係數、自生潤滑(self-regenerative
lubrication)及低磨耗等特性，遂成為高性能飛機煞車（aircraft
brake）材料的最佳選擇。目前幾乎所有最新型的戰鬥機均已採用，許多商用飛機的煞車系統也已使用碳/碳複合材料。碳/碳複合材料也具有良好的化學安定
性(chemical
intertness)及與人體組織(tissue)良好的生物相容性(biocompatibility)，故已被廣泛的應用在醫療材料上。（圖
1-3）
Fig.1-3 碳/碳複合材料人工骨關節結構圖
 
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吳漢朗、馬振基
國立清華大學化學工程學系
一、
前言
       燃料電池的基本發電原理是以氫氣與氧氣經過化學反應後產生水、熱能與化學能，而化學
能可直接
轉換成電能，如圖一所示⁽¹⁾。早在十九世紀時，內燃機發明前就發現燃料電池的存
在，不過，因為石油的發現與大量
開採，在低成本與無環保意識的當時，人們選擇利用燃燒石
油的方式來產生能源，因此燃料電池的發展在當時不受到重視。西元1980年，石油
危機的產
生，在全世界的石油短缺的危機下，儘管在開發各種能源，例如太陽能、核能、風能、潮汐能
等再生潔淨能源等方面取
得很大的進展，但由於這些能源的來源不穩定，而燃料電池可以持續
且穩定地供電因而受到矚目。目前能源的主要是來自於核能、石油、天然氣與
煤等礦物，發電
的原理是將礦物燃燒或反應產生大量的熱能轉換為機械能，再將機械能轉換成電能。利用內燃
機來產生電的方式
具有低效率以及污染氣體排放的缺點。燃料電池透過一個潔淨的方式高效率
發電（～83％），同時具有低污染排放特性，能取代傳統內燃機發電
方式，因此世界許多先進
國家紛紛投入許多人力在燃料電池的研究與發展。
二、燃料電池介紹
       
燃料電池有許多種類，見表一⁽²⁾，而其中質子交換膜燃料電池(PEMFC)可在低溫的環境下
操作，並使用固態
電解質，能應用在需要可移動性能源的產業上，例如汽車產業與電子3C產
業，是目前所有燃料電池種類中最熱門的一種。質子交換膜燃料電池的
核心元件包括膜電極組
(Membrane Electrode Assembly,
MEA)、氣體擴散層(氫氣系統)與導電雙極板。而膜電極組是
由觸媒電極與質子傳導膜組裝而成，如圖二⁽³⁾所
示。目前質子交換膜燃料電池在應用上有許多
方面亟待克服，例如電池壽命的提升以及價格的降低。質子交換膜燃料電池就燃料來區別上可
分
為兩種，分別是氫氣燃料系統與甲醇燃料系統。一般來說，質子交換膜燃料電池(PEMFC)是
以氫氣為燃料，以甲醇為燃料的系統稱為直接甲
醇燃料電池(DMFC)。展望全球製造燃料大廠或
者是汽車大廠，例如Ballard、Toyota、Ford與Honda等，質子交換膜
燃料電池在元件技術發展
上已成熟，目前，降低質子交換膜燃料電池的製造成本是各燃料電池製造大廠致力於發展的目
標。
表一
　主要燃料電池比較⁽¹⁾
圖一、燃料電池的發電原理⁽¹⁾
圖二、質子交換膜燃料電池元件組裝圖⁽³⁾
       在另一方面，直接甲醇燃料電池因為單位能量密度大，組裝簡易，體積小與燃料補充容易
等優點，很適合應用在
電子3C產品，例如手提電腦或手機等產品。因此，歐美日等大廠，例如
Smart Fuel、Gore
Associates、Toshiba、NEC或松下電器等公司皆投入大量的研發經費來開發
直接甲醇燃料電池。然而，研究發現，直接甲醇
燃料電池若使用和氫氣質子交換膜燃料電池相
同的元件，其發電效率極低，電池壽命也很短。探討原因後發現，在氫氣系統中所使用的質子
交
換膜多半是全氟系樹脂膜材，例如Nafion，在甲醇溶液中有極大的膨潤性，對甲醇的阻隔性
不佳，因此會面臨到嚴重甲醇擴散的問題，進而
使得白金觸媒毒化而造成壽命降低，或者是甲
醇未經白金催化產生質子而直接與氧氣反應而造成燃料利用效率降低。
三、
質子交換膜
應用在燃料電池的質子交換膜需要具備以下基本性質：
     1. 高質子導電度 (Proton
conductivity)
     2. 良好的機械強度 (mechanical strength)
    
3. 耐化性優 (Chemical resisitance)
     4. 耐久性佳 (Durability)
       
直接甲醇燃料電池的質子交換膜在基本性質的要求上與氫氣質子交換膜燃料電池相同，不
同的是，因為用甲醇做為燃料，所以要特別考慮甲醇滲
透的問題。甲醇滲透會造成燃料電池整體
的放電表現下降，也會造成燃料電池的壽命縮短。因此，應用於直接甲醇的質子交換膜在材料的
選
擇與設計上一定要考量到甲醇滲透的問題。
        目前有許多廠商皆有生產質子傳導膜，表二⁽⁴⁾為目前製
造質子交換膜的製造廠商與使用材
料。在氫氣質子交換膜燃料系統中，質子交換膜的要求是必須要具有良好的質子導電度、機械強
度
以及耐久度，杜邦早在1960年便已開發出來的Nafion可以符合上述要求。目前其他公司所生產
的氟系高分子質子傳導膜大多是仿照
Nafion的高分子結構，如圖三所示。然而，Nafion不能直接
應用在直接甲醇燃料電池系統中，因為全氟系質子交換膜有極高甲醇滲透
率，降低燃料電池放電
的壽命與表現。高甲醇滲透率的原因是來自於極大的離子基團所形成的大通道，而此大通道形成
的原因和
其高分子結構有關。
表二 國外廠商的質子交換膜材料⁽⁴⁾
Company/Univ./Organization
Membrane
MTI
Nafion
PolyFuel
S-PEEK
Hitachi
Sulfoalkylated Poly(ether ether sulfone)
Sony
OH-Modified
Fullerene-Based Membrane
JSR
Sulfonated Poluarylene
Univ.
of Stuttgrad, Germany
Acid/Base Blend Ionomers
LANL
S-Sulfone;
PVDF-g-SPS
Ballard
Sulfonated-F-Styrene
Covalent
Ceramic
Composite
Du Pont
Modified Nafion
Asahi
Glass
PFS/PTFE Fibril
圖三、全氟系質子交換膜材料的化學結構 (a)
Nafion® (b) Asahi
        由圖三可發現，在全氟系質子交換膜的材料設計上皆是利用碳氟樹脂作為高分子主鏈增加
薄膜的化學安定度、熱穩定度以及機械強度。此外，在側鏈導入具有磺酸基的碳氟短鏈，磺酸
基具有傳導質子的功用。
Nafion®具有高質子導電度的原因是來自於在碳氟短鏈上的磺酸基具
有良好的移動性，而形成磺酸基團簇，此磺酸基團簇在吸水的情況下會
撐開碳氟高分子主鏈，
將質子傳導的通路增大。然而，也因為質子傳導通路增大的緣故，在甲醇燃料電池系統中，甲
醇分子透過
大通道的速率也較高。具有高甲醇滲透率的全氟系樹脂造成整體壽命減短，發電效
率與效能大幅降低。為了增加甲醇燃料電池的發電效率以及電池
壽命，減少白金觸媒受到甲醇
毒化或是降低質子交換膜的甲醇滲透率是目前降低甲醇主要的研發趨勢。就降低質子交換膜的
甲醇
滲透率而言，改良的方式可分為兩種，一是就原本的全氟系材料質子交換膜，例如
Nafion®，去改質，利用添加固態酸或者是無機氧化物等
來降低全氟系膜材中甲醇滲透的通
道，或者是藉由不同高分子混摻的方式，利用其他高分子來限制Nafion®的膨潤，也可以利用
無
機多孔性材料含浸Nafion®來降低Nafion®的膨潤，或者是在Nafion®質子交換膜兩側加上一
個良好甲醇阻擋薄膜。
        
再者，利用非氟系含有苯環的高性能工程塑膠，例如polyamide、poly(ether sulfone)、
poly(ether
ether ketone)或含多苯環的高分子材料，因為價格低廉，具有之良好的化學安定
性、機械強度以及熱穩定度，所以許多研究者嘗
試將非氟系高分子，經過磺酸化處理而得磺酸
化高分子，而用於質子交換膜。磺酸基的產生使得磺酸化高分子具有質子導電度，而質子導電
度
跟磺酸化程度有關，對同一個高分子而言，磺酸化程度越高，質子導電度也會越高。但是，
當磺酸化程度提高的同時，材料的吸水率也會提升，當
磺酸化程度大於特定值的時候，薄膜浸
泡在水中時會因為大量吸水而造成高分子的膨潤甚至是溶解。經由磺酸化高分子所製備的質子
交
換膜為了要使質子導電度達到Nafion的水準，因而會提升磺酸化程度。然而，在質子導電度
提升的同時，受限於薄膜含水率的增加進而造成
薄膜溶解，使得後磺酸化薄膜之質子導電度無
法與Nafion®比擬。後來，為了改善後磺酸化高分子無法在低含水率的情況下得到高質子導電
度，研究方向便朝向直接合成磺酸化非氟系高分子。研究結果顯示⁽⁷⁾，利用直接合成磺酸化
polyimide
所得到的質子交換膜雖然導電度略低於Nafion®，但是其甲醇滲透率不到Nafion®的
十分之一，不僅如此，在含水率方面，磺酸化
polyimide也低於Nafion®。在低含水率之下能維
持高質子導電度對質子傳導膜來說是相當重要的，因為當DMFC陽極端接觸空
氣時，低含水率
的質子傳導膜之水揮發速率較含水率高的質子傳導膜慢，因此，可以減少水分的散失，增加甲
醇溶液燃料使用的
時間。
四、國內現況
       
目前國外氫氣燃料電池技術已發展成熟，許多產品也已經推出，例如電動機車與混合動力
汽車等，如圖四⁽⁵⁾所示。台
灣發展燃料電池起步的比國外晚，所以在氫氣燃料電池用之質子傳
導膜材料的開發上，已經沒有太大的發展空間，但是，針對直接甲醇燃料電池用
之質子交換膜
材料，目前世界上尚未發展出一個理想的材料，在材料開發上還有需多發展空間。因此，台灣
許多研究研究機構便
嘗試著開發直接甲醇用燃料電池質子傳導膜較材料，目前較具成果的機構
為工研院，其次是元智大學的燃料電池研究團隊及其他大學及研究機構。
現階段在台灣首先推
出的氫氣質子交換膜燃料電池商業產品是電動機車，早期的電動機車主要是以鉛酸電池作為主
要的動力來
源，但是由於充電時間長加上電池重量過重，所以電動機車始終無法與傳統內燃機
驅動的機車競爭。有鑑於此，國內有廠商如亞太燃料電池公司投
入氫氣質子交換膜燃料電池之
電動機車的組裝與測試，並嘗試開發與進行小規模的生產，目前該公司也正努力的向政府推銷
燃料
電池電動機車，之後在初期量產銷售時，若能配合政府提供相關的補助措施，燃料電池電
動機車是相當具有競爭力的。除了將氫氣燃料電池應用在
電動機車上，亞太燃料電池公司目前
也有販售燃料電池試驗機台以及一般用小型發電機，增加氫氣燃料電池的應用性。
圖四、(a) Honda公司的燃料電池電動機車⁽⁶⁾ (b)
Ford燃料電池混摻動力系統⁽⁴⁾
  Ref:
  1. 楊志忠、林頌恩、韋文誠
“燃料電池的發展現況” 科學發展 367期，2003年7月
  2. 工研院 IEK 計畫, 2004/01
 
3. http://www.ballard.com/be_informed/media_resources/image_gallery
 
4. www.fuelcelltoday.com
 
5. 陳振鑾、陳致源、施志哲、陳中屏 “直接甲醇燃料電池用質子傳導膜研發” 工業材料雜誌  215
期 104-110. 
93年11月
  6. http://www.honda.com/index.asp?bhcp=1
  7. Youngtai Woo, Se Young Oh, Yong Soo Kang, Bumsuk Jumg.
“Synthesis and characterization  
of sulfonated polyimide
membranes for direct methanol fuel cell”. J. Membrane Science, 220
(2003)
31-45
 
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世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產
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Carbon fibre-reinforced carbon
(aka carbon-carbon, abbreviated C/C) is a composite
material consisting of carbon fibre
reinforcement in a matrix of graphite. It was
developed for the nose
cones of intercontinental
ballistic missiles, and is most widely known as the material for
the nose cone and wing leading edges of
the Space Shuttle.
The Brabham team
pioneered its use in the brake
systems of Formula
One racing cars in 1976; carbon-carbon brake discs and pads
are now a standard component of Formula One brake systems.
Carbon-carbon
is well-suited to structural applications at high temperatures, or
where thermal shock
resistance and/or a low coefficient
of thermal expansion is needed. While it is less brittle than many other
ceramics, it lacks impact resistance; Space Shuttle
Columbia was destroyed
after one of its RCC panels was broken by the impact of a piece of foam
insulation from the Space
Shuttle External Tank. This catastrophic failure was due in part to
original shuttle design requirements which did not consider the
likelihood of such violent impacts.
The material is made in three
stages:
First, material is laid up in its intended final shape,
with carbon filament and/or cloth surrounded by an organic binder
such as plastic or pitch. Often,
coke or some
other fine carbon aggregate
is added to the binder mixture.
Second, the lay-up is heated, so
that pyrolysis
transforms the binder to relatively pure carbon. The binder loses volume
in the process, so that voids form; the addition of aggregate reduces
this problem, but does not eliminate it.
Third, the voids are
gradually filled by forcing a carbon-forming gas such as acetylene through the
material at a high temperature, over the course of several days. This
long heat
treatment process also allows the carbon to form into larger graphite crystals, and
is the major reason for the material's high cost, exceeding $100,000 per
panel.
C/C is a generally hard material that can be made highly
resistant to thermal expansion, temperature gradients, and thermal
cycling, depending on how the fibre scaffold is laid up and the
quality/density of the matrix filler.
The strength of
carbon-carbon with unidirectional reinforcement fibres is up to 700 MPa.
Carbon-carbon materials retain their properties above 2000 °C. This
temperature may be exceeded with the help of protective coatings to
prevent oxidation.
Carbon fibre-reinforced silicon carbide
(C/SiC) is a development of pure carbon-carbon, and can be used
in automotive
applications, such as components of brake systems on high
performance road cars, namely the brake disc and brake pads. C/SiC
utilises silicon
carbide with carbon
fibre, and this compound is thought to be more durable than pure
carbon-carbon.
Applications initially included the [Mercedes-Benz
C215 Coupe F1 edition[C215]], and are standard fitment on the Bugatti Veyron
and certain current Bentleys,
Ferraris and Lamborghinis. They
are also offered as an "optional upgrade" on certain high performance Audi cars, including the
D3 S8, B7 RS4, C6 S6 and RS6, and the R8.
Carbon
brakes became widely available for commercial airplanes in the 1980s.
 
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碳-碳复合材料是一种由高强度碳素纤维和碳素基质构成的材料。该复合材
料具有出色的机械特性，适用于各种高温用途使用。特长： 强度重量大 出色的耐热性和抗热冲击阻力 出色的耐化学性 较小的热膨胀系数 较低的热导率
高纯度 用途： 拉晶机部件 高温炉构造部件 加热器等
http://www.shenghuohong.cn/tour.aspx/topic-8423.aspx
1
复合材料是由两种或多种性质不同的材料通过物理和化学复合，组成具有两个或两个以上相态结构的材料。该类材料不仅性能优于组成中的任意一个单独的材料，而
且还可具有组分单独不具有的独特性能。
　　复合材料按用途主要可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。结构复合材料主要作为承力结构使用的材料，由能承受载荷的增强体组元（如玻璃、陶瓷、碳
素、高聚物、金属、天然纤维、织物、晶须、片材和颗粒等）与能联结增强体成为整体材料同时又起传力作用的基体组元（如树脂、金属、陶瓷、玻璃、碳和水泥
等）构成。结构材料通常按基体的不同分为聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳基复合材料和水泥基复合材料等。功能材料是指除力学性能以
外还提供其它物理、化学、生物等性能的复合材料。包括压电、导电、雷达隐身、永磁、光致变色、吸声、阻燃、生物自吸收等种类繁多的复合材料，具有广阔的发
展前途。未来的功能复合材料比重将超过结构复合材料，成为复合材料发展的主流。
　　未来复合材料的研究方向主要集中在纳米复合材料、仿生复合材料、和发展多功能、机敏、智然复合材料等领域。
2高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料。我们接触的很多天然材料通常是高分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官等。人工合成的化学纤
维、塑料和橡胶等也是如此。一般称在生活中大量采用的，已经形成工业化生产规模的高分子为通用高分子材料，称具有特殊用途与功能的为功能高分子。
高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。
树枝，兽皮，稻草等天然高分子材料是人类或者类似人类的远古智能生物最先使用的材料。在历史的长河中，纸，树胶，丝绸等从天然高分子加工而来的产品一直同
人类文明的发展交织在一起。 从十九世纪开始，人类开始使用改造过的天然高分子材料。火化橡胶和硝化纤维塑料（赛璐珞）是两个典型的例子。
进入二十世纪之后，高分子材料进入了大发展阶段。首先是在1907年，Leo Bakeland发明了酚醛塑料。1920年Hermann
Staudinger提出了高分子的概念并且创造了Makromolekule这个词。二十世纪二十年代末，聚氯乙烯开始大规模使用。二十世纪三十年代
初，聚苯乙烯开始大规模生产。二十世纪三十年代末，尼龙开始生产。
在经历了二十世纪的大发展之后高分子材料对整个世界的面貌产生了重要的影响。时代杂志认为塑料是二十世纪人类最重要的发明。高分子材料在文化领域和人类的
生活方式方面也产生了重要的影响。
按用途一般将通用高分子材料分为五类，即塑料、橡胶、纤维、涂料和黏合剂。通用高分子材料的力学性能参见高分子物理学。 塑料
塑料根据加热后的情况又可分为热塑性塑料和热固性塑料。加热后软化，形成高分子熔体的塑料成为热塑性塑料，主要的热塑性塑料有聚乙烯（PE[1]）、聚丙
烯（PP [2]）、聚苯乙烯（PS [3]）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗称有机玻璃 [4]）、聚氯乙烯（PVC [5]）、尼龙（Nylon
[6])、聚碳酸酯（PC [7]）、聚氨酯（PU [8] ）、聚四氟乙烯（特富龙, PTFE [9]）、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE
[10] )、 加热后固化，形成交联的不熔结构的塑料称为热固性塑料：常见的有环氧树脂[11], 酚醛塑料, 聚酰亚胺,三聚氰氨甲醛树脂等。
塑料的加工方法包括注射，挤出，膜压，热压，吹塑等等。 橡胶
橡胶又可以分为天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯。合成橡胶的主要品种有丁基橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丙烯酸酯橡胶、
聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等等。 纤维 合成纤维是高分子材料的另外一个重要应用。常见的合成纤维包括尼龙、涤纶、腈纶聚酯纤维，芳纶纤维等等。 涂料
涂料是涂附在工业或日用产品表面起美观或这保护作用的一层高分子材料。 常用的工业涂料有环氧树脂，聚氨酯等。 黏合剂
黏和剂是另外一类重要的高分子材料。人类在很久以前就开始使用淀粉，树胶等天然高分子材料做黏合剂。
现代黏合剂通过其使用方式可以分为聚合型，如环氧树脂；热融型，如尼龙，聚乙烯；
 
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迎您親自體驗！！
BW
Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com
skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office
No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com /
FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan
S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
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碳/碳
复合材料
碳纤维增强碳基复合材料（碳/碳复合材料，C/C）是以碳或石墨纤维为增强体，碳或石墨为基体复合而成的材料。它具有
耐高温、导热性好、抗热冲击、烧蚀率低、高温下高强度、一定的化学惰性等特殊性能。
碳/碳复合材料的研制工作，可追溯到20世纪60年代初。
1961年在日本首先用聚丙烯腈（PAN）原丝制成高性能碳纤维。1963年英国的研究人员发明用牵引法提高纤维结构的取向，进一步提高了碳纤维的强度和
弹性模量。到60年代末，提高碳纤维性能和生产效率的办法日趋完善。高强度、超高强度、高模量和高强中模量的碳纤维形成规模生产并开始商品化。
1.1
碳/碳复合材料的制造工艺
  
碳/碳复合材料的制备过程包括增强纤维及其织物的选择、基体碳先驱体的选择、C/C预制坯体的成型、碳基体的致密化以及最终产品的加工检测等。
1）
碳纤维的选择
   
碳纤维束的选择和纤维织物的结构设计是制造C/C复合材料的基础，通过合理选择纤维种类和织物的编制参数，如纱束的排列取向、纱束间距、纱束体积含量等，
可以决定C/C复合材料的力学性能和热物理性能。
2） 碳纤维预制坯体的制备
   
预制坯体是指按产品形状和性能要求先把纤维成型为所需结构形状的毛坯，以便进行致密化工艺。按增强方式分为单项纤维增强、双向（2D）织物和多向织物增
强。连续长纤维增强的预制坯体成型方法有传统的预浸布层压、铺层、缠绕等方法做成层压板、回旋体和异形薄壁结构；另一种方法即多向编制技术，如3D、
4D、6D编织等。
3） C/C的致密化工艺
   
C/C致密化工艺过程就是基体碳形成过程，是用高质量的碳填满纤维周围空隙，以获得结构、性能优良的C/C复合材料。常用的有两种工艺：化学气相沉积和液
相浸渍法。用化学气相沉积法形成碳基体的先驱体有甲烷、丙烯、天然气等；用于液相浸渍的物质有热固性树脂，酚醛树脂、糠醛树脂等，及热塑性沥青，如煤沥
青、石油沥青。
   
化学气相沉积（CVD）工艺是最早采用的一种C/C复合技术，把碳纤维织物预制坯体放入专用CVD炉中，加热至所需温度，通入碳氢气体，这些气体分解并沉
积在碳纤维织物周围和空隙中沉积碳。控制的主要参数有碳源气体种类、流量、沉积温度、压力和时间。沉积温度一般为800~1500℃，沉积压力为
0.1MPa至几百Pa。沉积方法有等温法、温差法、压差法、脉冲压力法以及等离子体强化法。
液相浸渍工艺目前为制造C/C复合材料的主要工艺，
按照形成基体的浸渍物的不同分为树脂浸渍和沥青浸渍；按照浸渍压力分为低压、中压和高压浸渍工艺。
   
树脂浸渍工艺流程是：将预制坯体置于浸渍炉中，在真空下用树脂浸渍预制坯体，再充气加压使树脂浸透预制坯体。浸渍压力逐渐增加至3~5MPa，首次浸渍压
力不易过高，以免纤维织物变形受损。浸渍树脂后的样品放入固化罐中进行加压固化。树脂固化后将样品放入碳化炉中，在氩气或氮气的保护下进行炭化，在炭化过
程中树脂热解形成碳残留物，发生质量损失和变形，同时在样品中留下空隙。故此需要重新进行树脂浸渍和炭化，以减少空隙达到致密化的要求。
   
沥青浸渍工艺常采用石油沥青或煤沥青为浸渍物，先进行真空浸渍，而后加压浸渍。先将盛有碳纤维预制坯体的容器放入真空炉中，同时将沥青放入熔化罐中抽真空
并加热到沥青熔化，然后将熔化沥青注入到盛有预制坯体的容器中，使沥青浸没预制坯体。之后移入加压罐中，升温至250℃进行加压浸渍，使沥青进一步浸入预
制坯体的内部空隙中，随后升温至600~700℃进行加压炭化。一般把浸渍、炭化压力为1MPa左右的为低压浸渍炭化，压力几到几十兆帕称为中压浸渍炭
化，而压力达到几十到上百兆帕称为高压浸渍炭化工艺。
4） 石墨化
   
根据使用要求，常对致密化的C/C材料进行高温热处理，常用温度为2400~2800℃，在这一温度下N、H、O、K、Na、Ca等元素逸出，碳发生晶格
结构转变，转化为石墨结构。石墨化处理对C/C复合材料性能有明显影响。经过石墨化处理后，其强度和热膨胀系数均降低，热导率、热稳定性、抗氧化性及纯度
都有所提高。
1.2 碳/碳
复合材料的性能
1） C/C复合材料
的化学和物理性能
   
C/C复合材料与石墨一样具有化学稳定性，它与一般的酸、碱、盐溶液不起反应，不溶于有机溶剂，只与浓氧化性酸其反应。C/C常温下不与氧作用，其开始氧
化温度为400℃，温度高于600℃时即发生严重氧化。C/C耐高温、热膨胀系数小、抗热冲击性能好，常压下加热到3000℃时才开始升华。C/C的体积
密度和气孔率随制造工艺的不同变化较大，沥青基体的C/C复合材料密度一般为1.75g/cm3左右，树脂基的C/C复合材料密度约为1.5
g/cm3左右。
2）C/C复合材料的力学性能
  
C/C复合材料属于脆性材料，断裂破坏时应变很小（0.12%~2.4%）。由于复合材料依赖纤维/基体间的界面传递载荷，如果界面结合强度适当，裂纹将
在界面偏转，C/C应力-应变曲线表现为“假塑性变形”现象。
C/C复合材料的性能与碳纤维的品种、预制坯体的编制结构、基体的先驱体及制备工艺
有关。
1.3 碳/碳
复合材料的应用
   
当今，C/C复合材料在树脂基复合材料、金属基复合材料、碳/碳复合材料和陶瓷基复合材料四大类复合材料中就其研究与应用水平来说，仅次于树脂基复合材
料，优先于其它类复合材料，已全面走向工程应用阶段。多年来，美国、法国、英国、俄罗斯及乌克兰等工业发达国家研制开发了两向、三向、四向、七向、十一向
等多维C/C复合材料以及正交细编、细编穿刺、抗氧化、混杂和多功能等许多种C/C复合材料。从技术发展看，已经从最初的两向C/C复合材料发展为三向、
四向等多维C/C复合材料；从单纯抗烧蚀、防热材料发展成热结构材料；从单一功能材料发展成多功能材料。近年来，随着碳纤维原材料及生产制造成本的降
低，C/C复合材料的应用正在由航空航天领域逐渐进入工业领域，广泛取代其它材料。C/C
复合材料制造技术的提高及高科技产业的需求使它在工业领域的应用迅速发展。
   
国内外相关研究机构和公司已开发出100多种C/C复合材料，并研究了40多种不同的应用。C/C复合材料的具体性能取决于若干因素：纤维种类、纤维含
量、纤维排列、基体材料、纤维层的构成、致密程度、热处理以及性能改良等。不同知道工艺，应用条件不同，因此，C/C复合材料可被用于制造所期望的设计构
件。现已制造出各种结构，尺度和厚度，适用于相应条件的C/C复合材料构件。已广泛应用于半导体工业、冶金、化工、原子能工业和生物工程等领域。
  
其典型工业应用如下：
   1）单晶硅生长炉热场部件
  
单晶硅是半导体太阳能光伏电池产品的重要材料之一，单晶硅炉的衬套、衬板、发热体、隔热屏、导流筒、坩埚等重要热场部件均用C/C复合材料来代替传统高纯
石墨材料制造。
   2）高温结构材料
  
由于C/C复合材料具有优异的高温机械性能，低的热膨胀系数，良好的抗热冲击性能。因此广泛用于高温下承受载荷的零部件及结构材料。
  
3）C/C材料板材和型材
C/C材料板材和型材作为该材料的一种结构形式，一般由碳布编织或无纬布针刺编织而成，应用十分广泛。目前市场供应品种
最大尺寸为1000×600mm，厚度为1-30mm。绝大多数为日本、德国进口。主要用于生产高温炉内衬、烧结炉工艺衬条、装料构件、支撑栅格，板状发
热体及加工各种高温架构件的原材料，市场前景十分广阔。C/C复合材料板材是目前C/C复合材料工业应用范围最大的品种之一，可用于：
●真空淬火
炉、真空钎焊炉的装料盘、支架
●高温真空炉的平面发热体
●高压烧结炉和热等静压炉的热压模具等热结构件
●高温真空炉用紧固件、连
接件和各种料架等高强度结构材料
●精密加工夹具、架构材料耐热夹具
●保温材料表面保护面板
●刀具镀膜用圆形料架
●连续烧
结炉保护箱
●集成电路的散热基板
●多晶硅株锭炉炉顶护板、坩埚盖板
其他领域具体应用如下：
①
钓鱼杆现年产量约1200万只，年碳纤维用量1200t；
②高尔夫球杆随着轻量化和长尺寸化的要求，现已占碳纤维体育用品用途的50％，年碳纤维
用量为2000t；
③网球拍的年市场规模约为450万只，年碳纤维用量约500t；
④飞机方面，小型商务机和直升飞机的复合材料用量已占
70％一80％，军用机30％一40％，大型客机15％一20％；
⑤人造卫星结构体、太阳能电池板和天线要用高模碳纤维，先进的运载火箭和导弹壳
体、发射筒等要用800H和 T300碳纤维等；
⑥土木建筑领域，已用于补修加工用片材、建筑部件、代钢筋材料、屋顶构架材料等；
⑦能源
领域，已用于汽车的压缩天然气罐和风车叶片(长达30-40m)、海底油田管道、升降机等；
⑧交通运输方面，已应用于赛车、汽车传动轴、大型卡车
车体等；
⑨电子电器领域，已应用于增强热塑性树脂的挤出成型品，如抗静电 IC盘、笔记本电脑的筐体，具有电磁波屏蔽效果；
⑩其它，还有
X-射线盒、医用床板、印刷、制膜、造纸等用的各种滚轴、空气或氧气呼吸用压力容器等等。
转载自碳纤维—21世纪最具潜力的新材料@碳纤维
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纳米技术是21世纪的前沿科学技术，碳纳米管技术则是该领域中一个强有力
的生长点。碳纳米管问世十三年来，日益引起了人们极大的兴趣，其独特的性能正在被认识并加以利用，如何降低成本，大量生产有特定结构的碳纳米管依然是人们
的努力方向，含碳纳米管的聚合物复合材料蕴含着巨大的发展潜力。
　　高聚物/碳
纳米管复合材料
　　碳纳米管于1991年由s.iijima发现，其直径比碳纤
维小数千倍，其性能远优于现今普遍使用的玻璃纤维。其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。
　　碳纳米管基本上可分为单壁型和多壁型两
类。虽然他们乍看起来非常相似，但其制作方法和性能不尽相同。纳米管的结构决定它们是具有金属性还是具有半导体性质。大约三分之二的单壁纳米管属于半导体
型，三分之一属金属型。至于多壁纳米管，由于各层壳的性能的叠加，难以做出明显区别，但大体上是金属型。单壁型碳纳米管外径一般为1到2nm，多壁型纳米
管直径则在8到12nm之间，它的典型长度一般为10微米，最长可达100微米，长径比至少可达1000：1。
　　美国国内纳米管的生产
商有Hyperion Catalysis（产品是多壁纤维纳米管）和新登陆的Zyvex
Corp（产品有单壁和多壁纳米管）。这两家厂商提供的母料中都含有15％到20％的纳米管。
　　碳纳米管的力学性能相当突出。现已测
出多壁纳米管的平均弹性模量为1.8TPa。碳纳米管的拉伸强度实验值约为200GPa，是钢的100倍，碳纤维的20倍。碳纳米管弯曲强度为
14.2GPa,尽管碳纳米管的拉伸强度如此之高，但它们的脆性不象碳纤维那样高。碳纤维在约1%变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18%变形时才会断
裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500MPa，比传统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。
　　在电性能方面，碳纳米管用作聚合物
的填料具有独特的优势。加入少量碳纳米管即可大幅度提高材料的导电性。与以往为提高导电性而向树脂中加入的碳黑相比，碳纳米管有高的长径比，因此，其体积
含量可比球状碳黑减少很多。多壁碳纳米管的平均长径比约为1000；同时，由于纳米管的本身长度极短而且柔曲性好，它们填入聚合物基体时不会断裂，因而能
保持其高长径比。爱尔兰都柏林trinity学院进行的研究表明，在塑料中含2%－3%的多壁碳纳米管使电导率提高了14个数量级，从10-12s/m提
高到了102s/m。
　　碳纳米管已经在一些国家获得实际应用，例如美国RTP公司开发了一系列碳纳米管配混料，截止到2003年，可
供的配混料类型有聚烯烃、聚酰胺、聚碳酸脂/ABS混合料、聚苯乙烯、聚碳酸脂、聚酯、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺和聚醚醚酮，其它聚合物共混料也在开发之中。
用于航天工业中的聚合物，在飞行时外部气流与一般材料（如玻璃纤维）增强的树脂之间产生的摩擦常引起静电而干扰无线通讯。用碳纳米管增强工程塑料将可以在
大幅度提高基体树脂力学性能的同时解决这一问题。美国国家航空与宇宙航行局（NASA）和休斯敦的rice大学已在准备碳纳米管在航天领域与聚合物复合的
首批应用。
　　碳纳米管对聚合物材料的改性应用 
　　目前碳纳米管聚合物复合材
料的研究重点是如何利用碳纳米管的优良特性达到材料的增强，或实现提高材料的导电性、电磁屏蔽性和光电子发射性能等目的。用碳纳米管制备复合材料的最大优
点是易于加工成型。试验发现碳纳米管比碳纤维硬且脆性低，用多壁碳纳米管与聚合物制成的复合材料其断裂前的变形率较碳纤维的同类制品大。高模量和高弹性应
变使碳纳米管有资格成为复合材料潜在的增强剂。在由松散结合的纳米管做成的复合材料中，一根纤维的失效几乎不导致相邻纳米管的过载，因此能将载荷有效地传
递到纳米管上实现增强的目的。
　　Haggenmueller,R等制备了有良好的力学、电学性能的聚甲基丙烯酸甲酯/单壁碳纳米管复合
物。
Bower,C.等发现含碳纳米管的热塑性塑料复合物的断裂张力比用碳纤维改性的复合物的要高10到100倍,当复合物在受压或被拉伸时,显示出较好的应
力传递。Lourie,O等观察了环氧树脂薄膜中单壁碳纳米管畸变和断裂模式，该复合物对压缩弯曲的临界应力增加了30％。Lozano,K.等将碳纳米
管分散到聚丙烯中，提高了复合材料的工作温度，其力学模量也增加了350％。Ajay-an,P.等合成了含5％单壁碳纳米管束的环氧树脂。
Qian,D.等制成了含多壁碳纳米管的聚苯乙烯复合材料，发现质量百分数为1％的碳纳米管会使聚合物的弹性模量和断裂应力分别增加36－42％和
25％。Tibbetts 和 McHugh
发现，要使材料的弹性模量有相同的增长，碳纤维的加入量约为碳纳米管的十倍。高强度碳纳米管复合材料在航天技术中也有重要应用，美国国家航空航天管理局在
阿拉斯加会议上透露，为了在10－15年后登上火星，要大力发展质量轻、强度高的碳纳米管聚合物复合材料，并已开始将碳纳米管用于各种工程塑料中，对其性
能进行研究。
　　增强塑料代替金属的应用日益增多，但塑料制品易产生静电，可能会带来不利的后果，为此需要研制防静电增强材料。爱尔兰都
柏林Trinity学院研究表明，在塑料中加2－3％的多壁碳纳米管可使导电率大大提高。英国剑桥大学开展的一项研究发现，将碳纳米管分散于一种环氧树脂
中，极低的添加量就能产生较高的导电率。GE公司已经研究用碳纳米管制备导电纳米复合材料，碳纳米管含量为10％的各种工程塑料如聚碳酸酯、聚酰胺等的导
电率均比用炭黑等作填料时的高，该类复合材料有可能在汽车车体上得到广泛应用。用10%的多壁碳纳米管作填料可使聚合物的导电性提高10个数量级。
Sandler等发现碳纳米管添加量只有0.1%的环氧树脂复合材料可用作静电屏蔽材料，用少量碳纳米管代替炭黑可使复合物的导电性提高到
6x10-3Sm-1。碳纳米管聚合物复合材料的一个极有潜力的应用就是实现对手机和电脑等电磁辐射的屏蔽，Eikos公司已经申请了相关的专利。
　
　香港理工大学用苯乙炔在短碳纳米管的存在下进行聚合，得到的聚苯乙炔保持了其可溶于溶液的性能，并且发现这种碳纳米管PPA溶液在激光脉冲照射下显示出
与纯PPA不同的性能。Tang,M等研究了碳纳米管对PPA链的影响，发现碳纳米管可保护聚合物链避免在剧烈的激光辐射下降解。Ago等经研究发
现，PPV多壁碳纳米管复合材料可用作高效光伏器件。S.A.Curran等合成的基于共轭聚合物碳纳米管复合材料的有机光发射二极管有更低的电流密度和
更好的热稳定性。
　　拜耳材料科技成立了一家年产达30吨的碳纳米管试制生产工厂。计划产能很快会扩大到60吨，这将使拜耳材料科技成为
生产碳纳米管的前三强企业之一。一座具有产能3000吨/年的工业规模生产工厂也在计划之中。根据市场调查预测碳纳米管在接下来的几年里市场潜力将达到数
千吨。
　　拜耳材料科技的Baytubes使用了聚合体关键技术，向客户提供了一体化的Baytubes材料生产各种塑料产品，例如体
育器材等。在塑料冰球棍和棒球棒中加入碳纳米管以提高其冲击稳定性。芬兰制造商Berner
Sports公司制造的“金锤”棒球棒具有优异的抗冲性能。Baytubes在冬季运动会上也帮助了运动员取得了最好的成绩。纳米管的出现，使来自
Exel公司的NTech滑雪杖重量比传统的轻6%，但硬度却比传统的高出30%。
　　Exel公司目前计划将纳米技术用于一项现在还
不广为人知的地板球运动项目。这是一项非常刺激的已经存在数个世纪的游戏，在20世纪50年代引入到美国，瑞典人是发起地板球这一狂热游戏的第一个欧洲国
家，瑞典国家队在地板球的世界总冠军位置上已经处于绝对优势。
Exel公司计划在今年秋季向市场推出全新一代的球棒。总之Baytubes能保证更好的地板球表现。
　　制备碳纳米
管聚合物复合材料中存在的问题
　　虽然碳纳米管在制备质轻、高强度复合材料中有潜在的应用前景，但要将其真正变成实
现，还有许多问题需要解决。
1.碳纳米管的分散和界面结合力

　　碳纳米管的表面能较高，容易
发生团聚，使它在聚合物中难以实现均匀分散。碳纳米管要作为增强材料必须要与聚合物骨架紧密结合,这样才能使应力有效地转移到碳纳米管上。如何均匀分散碳
纳米管并增强碳纳米管和基体材料界面间的结合作用，在现在和将来都是很重要的研究课题。
　　通过改性可使碳纳米管在聚合物中均匀分散，并
增强其与聚合物的结合力。常见的改性方法有两种，一种为化学改性，即利用化学试剂处理碳纳米管引入某些特定的官能团或通过高能量放电、紫外线等方法在碳纳
米管表面引入某种官能团的方法。
Liu等通过酸化处理在碳纳米管上成功地引入了羧基和羟基；Dai等通过磺化反应将磺酸基引入了碳纳米管；有人将碳纳米管用等离子射线处理后引入了多糖
链；Gong,X.等发现表面活性剂能很好地促进碳纳米管的分散。另一种方法就是物理改性，即运用机械应力激活碳纳米管表面以达到改性的目的，主要是通过
粉碎、摩擦、超声分散等手段实现的。例如J.Sandler通过超声手段制备了环氧树脂碳纳米管复合材料。
　　碳纳米管和聚合物晶格间的
相互作用对于碳纳米管聚合物复合材料的机械性能有重要影响,许多人对界面间的应力传递作了研究。Lordi,V.
等发现聚合物的构象对于界面强度有重要影响，通过计算发现双壁碳纳米管层间摩擦比纳米管和聚合物基体间的摩擦低得多，说明复合物中多壁碳纳米管的层间或单
壁碳纳米管束之间存在滑移。Cooper等用拉曼光谱研究了碳纳米管环氧树脂复合物内的应力传递，发现应力传递对应于谱图G`(2610cm-1)点向低
波数的移动。Ajayan等通过研究碳纳米管环氧树脂复合物，认为拉曼光谱中强度较为恒定的谱峰与碳纳米管束间的滑动有关，这也说明碳纳米管中存在较弱的
界面载荷传递现象。Schadler等通过研究多壁碳纳米管环氧树脂复合物材料，也得到了类似的结果。
2.碳纳米管的取向问题
　　碳纳米管在聚合物中的取向应符合材料受力的要求，研究表明通过一定的加工可以改善碳纳米管在聚合物中的取向，进一步改善复合材料的性
能。
Jin等将多壁碳纳米管溶解于一种热塑性聚合物溶液中，通过蒸发干燥制备出碳纳米管呈无序分散状态的薄膜，然后在其软化温度之上加热并用恒定负荷进行机械
拉伸，使其在负荷下冷却至室温，发现通过机械拉伸复合物可以实现碳纳米管在复合物中的定向排列。
3.碳纳米管的成本问题
　　碳纳米管的独特性能使之在用于制备复合材料中享有很大的优势,但一个突出的问题就是碳纳米管的价格一直较高,目前多壁碳纳米管的价格
为每公斤5000元以上,单壁碳纳米管的价格为每公斤15万元以上,如此昂贵的价格,
限制了碳纳米管在实际中的应用,并使碳纳米管聚合物复合材料的制造成本过高,所以如何降低碳纳米管的使用成本是今后一个急需解决的现实问题。
　
　其它问题
　　聚合物进行增强等改性所用的填料由先前微米级的玻璃纤维、有机纤
维等发展到现在的碳纳米管，填料尺寸上的变化使复合物材料原有的加工技术和表征手段都面临着新的挑战，需要在今后大力发展原子水平的新型加工技术和表征手
段，以适应碳纳米管聚合物复合材料发展的需要。
 
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摘要：介绍了碳纳米管与环氧树脂复合材料的力学性能、电性能、摩擦性能及吸波性能等；并结合国内外研究现状，探讨了该复合材料制备中存在的问题及发展的方
向。
    关键词：碳纳米管；环氧树脂；复合材料
    中图分类号：TQ342.74文献标识码：B
   
碳纳米管(CNTs)是新型的准一维功能材料，具有大的长径比、超高的强度和模量，韧性好，密度低，更兼具特殊的电子学性质。其杨氏模量可达
1.0TPa以上[1]，比一般的碳纤维高一个数量级，大约为钢的100倍；拉伸强度达（45±7）GPa，是高强钢的20倍；CNTs含有丰富的п电
子，也可以作为导电聚合物，将其与其他聚合物复合，以期得到性能更加优良的复合材料。同时，CNTs还具有很好的柔韧性，最大弯曲角度超过110°，是复
合材料的优秀改性剂和理想的功能、增强材料。其超强的力学性能和热稳定性可以极大地改善聚合物基复合材料的强度和韧性，从1991年日本学者发现以来，一
直是世界科学研究的热点之一[2-5]。随着CNTs产量的扩大和质量的提高，其应用开发研究已经取得了一定的进展，其中复合材料是一个重要领域。环氧树
脂具有良好的机械性能、电性能和热性能，广泛应用于机械、化工、电子电气和航空航天等领域。环氧树脂最大的缺点是交联固化后质脆，耐冲击和应力开裂的能力
较差。在环氧树脂中引入纳米粒子进行改性被证明是一种十分有效的方法，已引起国内外学者的广泛重视。环氧树脂的电绝缘性能好，与其他材料复合后，一般能保
持其良好的电绝缘性能，同时又能增强复合材料的黏结性、耐腐蚀性、加工性等，特别是加入导电材料，可以获得具有较高介电常数的复合材料，还能够改善其介电
损耗[6]。
    1CNTs与环氧树脂复合材料的性能研究
   
CNTs/聚合物纳米复合材料的研究最初是从切片过程中CNTs的取向开始的。Ajayan等[7]通过机械搅拌制备了多壁碳纳米管（MWNTs）在环氧
树脂基体中的定向排列复合材料。Jin等[8]同样研究了MWNTs在环氧树脂基体中定向排列复合材料的制备，通过热塑性聚合物与CNTs分散在氯仿中，
然后浇铸得到复合材料。在100℃时，CNTs可以达到同方向伸展，并且除去外力后在室温下仍然可以达到同方向伸展的复合材料。Bower等[9]通过
X-射线衍射和透射电镜研究了该材料的同向性和同向程度。
    1.1力学性能
   
CNTs/环氧树脂复合材料的力学性能已经被广泛的研究[10-12]，由于径向的纳米级尺寸和高的表碳纳米管/环氧树脂复合材料的研究进展面能导致
CNTs在聚合物中容易团聚，分散性变差，不仅降低了其有效长径比，而且容易造成管与管之间的滑移，使得增强效果变差。Salvetat等首先研究了分散
性对CNTs/聚合物纳米复合材料力学性能的影响，认为CNTs之间的团聚和滑移不能使其起到有效的增强作用。Gong等研究了表面活性剂对CNTs在环
氧树脂中分散性的影响，加入表面活性剂后，1%的CNTs可使聚合物的玻璃化温度（Tg）由63℃提高到88℃，弹性模量增加30%，表面活性剂起到分散
和增塑的效果，其憎水端靠近CNTs而亲水端与环氧树脂形成氢键作用。
谷红波等[13]制备了MWNTs/环氧树脂复合材料，对其性能测
试结果表明：经过化学酸化的方法处理后的MWNTs在复合材料中的分散得到了改善，力学性能也得到了明显的提高。
   
除了分散性外，CNTs在聚合物中的取向对材料的微观力学性能也有较大影响[1]。Cooper等[11]研究发现：在应力转移过程中拉曼光谱中的
2600cm-1向低波长方向移动，波长的移动表明：存在应力转移并且CNTs起到了增强效果。Ajayan等[12用机械共混的方法制备了CNTs/环
氧树脂纳米复合材料。研究表明：在拉伸过程中，拉曼峰没有发生变化是因为CNTs在环氧树脂基体中在拉伸时发生了滑动，并且增强了弱的界面力。为了改进
CNTs在环氧树脂基体中的分散性和界面结合力，表面接枝改性被大量的研究。
   
梁叔全等[14]研究了CNTs的加入量与分散程度对CNTs/环氧树脂复合材料的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率的影响。结果表明：CNTs加入量大约
在1.75%以下时，CNTs可在基体中分散均匀，没有明显的团聚，复合材料的强度得到提高。但是随着CNTs含量的继续增加，CNTs可能趋于团聚，在
基体中的分散变得不均匀，反而会使复合材料的强度下降。CNTs含量为0.75%时，复合材料的拉伸强度提高18.3%，拉伸模量提高20.5%，断裂伸
长率提高92.8%。当CNTs含量增加到一定量时，CNTs易趋于团聚，在基体中的分散变得不均匀，原针状纤维的网络结构变为互相缠绕、纠结的微米级团
簇，限制了其网络应力承载作用的发挥，导致复合材料的强度反而降低。袁观明等[15]研究了CNTs/环氧树脂复合材料的力学性能，发现CNTs对环氧树
脂具有明显增强增韧作用。且当CNTs加入量为3.0%时，复合材料的综合性能较好，拉伸强度、拉伸模量及断裂伸长率较纯树脂分别提高了
90%~100%、60%~70%、150%~200%。
   1.2电性能
   
环氧树脂的电绝缘性能好，与其他材料复合后，还能够改善其介电损耗，较目前通用的导体和有机聚合物的复合材料的介电损耗小得多[6]。大量实验结果表明
[16]：与其他增强体(如炭黑、碳纤维或金属填充物等)相比，CNTs对聚合物基复合材料导电性能的改善效果更为显著。由于CNTs具有纳米级尺寸、加
入量较少，其聚合物复合材料在获得良好的导电性能的同时，可以保证其机械性能及其他性能基本不变。
   
纯环氧树脂表面电阻率为1012Ω/m，MWNTs质量比为1%时，表面电阻率是1011Ω/m，5%时为107Ω/m，10%时降为104Ω/m，与纯
环氧树脂相比降低了8个数量级[17]。
   
当导电填料在聚合物中的含量到一定程度时复合材料就能变为导电体，这时的填料量称为阈值。由于CNTs的高长径比和管的纳米尺度，其与聚合物制备的复合材
料的阈值往往非常低。阈值的大小受到纳米管的长径比、分散状况和排列状况等因素的影响[18]。
   
YodhAG等[19]研究制备了具有非常低导电阈值的单壁CNTs与环氧树脂的复合材料，其阈值为0.0052%，是至今报道的环氧树脂与CNTs复合
材料中比较低的。研究认为低的阈值是由于在复合材料中半稀释浓度区间连续形成了纳米管链。BaiJB等[20]在制备MWNTs与环氧树脂复合材料时发
现，当纳米管的长度从1μm升高到50μm时，阈值降低了8倍。
改善纳米管在聚合物基体中分散时，能增加其长径比，因而具有更低的阈值。
定向排列的纳米管比任意排列的纳米管具有较高阈值的原因在于其管与管之间较少的表面接触。WindleAH等[21]研究了单壁CNTs和MWNTs与环
氧树脂的复合材料的导电性，发现用MWNTs制备的复合材料的阈值小于
0.0005%，单壁CNTs制备的复合材料的阈值较高为0.05%~0.23%。
   
Sandler等[22]制得的0.1%CNTs/环氧树脂复合材料的导电率达到了10-2S/m，而其力学性质却基本没有改变。Sandler等
[23]使用排列整齐的MWNTs制备的0.001%~1%MWNTs/环氧树脂复合材料具有非常低的渗滤阈值(0.0025%)，比使用相互缠结的
MWNTs的最好结果还要低一个数量级。当CNTs含量为0.005%时，复合材料的导电率即可以达到抗静电要求。
   
文献[13]中报道了酸处理后的MWNTs/环氧树脂复合材料电性能，表明酸处理后的MWNTs/环氧树脂复合材料虽然比纯环氧导电性有所增强，但与未处
理MWNTs/环氧树脂复合材料相比，导电性能差了很多，这可能是由于酸处理破坏了MWNTs表面的结构，形成大量的缺陷，从而抑制了其导电通路的形成。
    1.3摩擦性能
   
CNTs在增加复合材料摩擦性能方面也有很大的作用。ZhangLC等[24]研究了CNTs增强环氧树脂的摩擦性能。研究表明：CNTs相对于环氧树脂
的表面覆盖面积比例是影响复合材料摩擦性能的重要因素，当这个值大于25%时，摩擦率减少了5.5个因子，高的表面覆盖面积比例能提高摩擦性能的原因是在
摩擦表面暴露的CNTs能够起到保护环氧树脂基体的作用。
   
陈晓红等[25]采用浇铸法，利用超声分散制备了MWNTs/环氧树脂纳米复合材料，研究了CNTs的添加量及分散程度对复合材料表面形貌和摩擦磨损性能
的影响。结果表明：随着CNTs加入量的提高（1%~4%），复合材料的摩擦系数和磨损率均呈现降低趋势，摩擦系数由0.60降到0.22，磨损率由
1.11×10-4mg/(N？m)降为2.22×10-5mg/(N？m)。在CNTs添加量(1%)相同的情况下，其分散程度高的复合材料的摩擦性能
更好。纯环氧树脂与45#钢对磨时发生黏着磨损和疲劳剥落，而由于纳米管的增强和自润滑作用，CNTs/环氧树脂复合材料的黏着磨损和疲劳剥落明显减轻。
   
王振家等[26]研究了耐腐蚀材料环氧树脂中添加适量的CNTs粉末，以改善环氧树脂涂层的耐磨损性能。结果表明：环氧树脂基体中添加MWNTs，可以增
强材料的摩擦磨损性能。当添加10%的CNTs粉末时，改性环氧树脂涂层的耐磨性能提高到226%。张爱波等[27]研究了MWNTs含量、超声分散时
间、超声分散方式对环氧复合材料摩擦磨损性能的影响，并探讨了复合材料摩擦磨损机理。结果表明：MWNTs添加量为1.5%时，MWNTs/环氧树脂复合
材料比环氧树脂摩擦系数降低17.8%，磨耗率降低91.7%；加入MWNTs降低了复合材料黏着磨损与疲劳剥落；延长超声波处理时间及采用高功率超声波
仪器能够有效提高MWNTs分散程度，提高复合材料摩擦磨损性能。
   1.4吸波性能
   
CNTs特有的螺旋、管状结构，使其具有不同寻常的电磁波吸收性能。
利用CNTs的吸波隐身特性，将其作为吸波剂添加到聚合物中，能制备
出兼备吸波性能和优越力学性能的吸波隐身复合材料，已成为研制新一代吸波隐身材料的重要方向之一[28]。
   
CNTs/聚合物复合材料在电磁辐射屏蔽材料[29-31]及微波吸收材料[32]方面的应用研究已取得了实质性进展。这些材料有望应用于人体电磁辐射防
护以及移动电话、计算机、微波炉等电子电气设备的电磁屏蔽。目前，一个极具潜力的应用就是实现对手机和计算机等电磁辐射的屏蔽。科技人员预测，如果使其在
不同频率范围内具有吸波性能、且可以多种形态和多种尺寸分布的CNTs作为吸波剂，并对其进行合理的材料设计，那么在不久的将来就有可能制备出既能增强聚
合物性能，又能在全频范围内吸收雷达波的新型吸波材料，这对飞机、导弹、火炮、坦克等军事装备的隐形具有非常重要的实际意义[28]。
   
刘玲等[33]将不同管径(10~100nm)的MWNTs填加到环氧618与环氧6360的混合物中，经过搅拌分散、除气泡、浇铸，并固化成型，研究其
在微波频段的吸波性能和对环氧聚合物力学性能的影响。采用波导同轴法测试了复合材料在3.9~12.4GHz的吸收曲线，并测试了复合材料的拉伸性能。结
果表明：不同管径的MWNTs在微波频段均有较好的吸收性能。
   
杜波等[34]采用KOH活化处理后的CNTs进行化学镀钴，然后均匀分散在环氧树脂中制成CNTs/环氧树脂复合材料。用弓型法测量在
2.0~18.0GHz频段内的雷达吸波性能。结果表明：CNTs表面镀钴后，其磁性能和导电性能得到了明显改善，复合材料的吸收峰成功的移至X波段，吸
收峰（R<-10dB）的带宽明显拓宽，吸收强度也有所增强。
   
袁华等[35]将高温碱处理MWNTs分散到环氧树脂中制成MWNTs/环氧树脂吸波复合材料，并研究了该复合材料的微波吸收性能。改变CNTs高温碱处
理的浓度可以使复合材料的最大吸收峰向高频方向移动，与此同时，吸收峰强度和吸波频宽也有所提高，这对于调整雷达吸波材料的吸波频段、吸波强度和吸波频宽
有着十分重要的意义。
    2·CNTs/环氧树脂复合材料存在的问题及发展方向
   
CNTs/环氧树脂复合材料的制备与性能研究，在制备方法、结构表征与性能研究等方面近年来取得了长足的进步，CNTs改性环氧树脂已经成为目前环氧树脂
改性的一种重要途径。目前的研究表明：CNTs/环氧树脂复合材料具有很好的力学性能、热性能、电性能、吸波性能等，已经成为聚合物基纳米复合材料中最具
潜力的材料之一。但仍存在一些问题，主要包括：CNTs在环氧树脂中的部分团聚、难以定向排列、纯度低、成本高等问题[36]。以后的研究应朝着一些新的
方面发展：(1)研究影响CNTs/环氧树脂复合材料性能的因素，包括CNTs的类型、纯度、长径比、缺陷密度、制备方法以及CNTs的添加量、分散状况
和排列情况等；(2)CNTs的功能化，这是提高其在环氧树脂基体分散性和改善其界面黏结最常用和最有效的方法，经过改性的CNTs对提高树脂的各项性能
有很大的影响；(3)添加不同性质的化合物，有针对性地提高材料某一方面的性能，如在CNTs表面镀上具有磁性的金属纳米粒子，然后再与环氧树脂复合，以
提高复合材料的磁性能和吸波性能；或者加入有机蒙脱土，发挥有机蒙脱土和CNTs对环氧树脂协同增强和增韧的作用[37]；(4)将高能超声、高速剪切分
散、表面活性剂、CNTs的化学修饰和改性以及复合材料的制备工艺相结合，提高添加物在环氧树脂中的分散程度和取向性，以制备综合性能更加优良的复合材
料。
3·结语
   
随着CNTs改性技术的提高、CNTs/环氧树脂复合材料制备技术的完善，以及对其制备机理研究的进一步深入，将会制备出性能多样化、用途多样化的
CNTs/环氧树脂复合材料，并广泛地应用于日常生活和军事方面，从而更大程度地推动经济的发展和航空航天事业的进步。
(责任编
辑：admin)
 
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業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀
具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生
刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭
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No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com /
FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan
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drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition
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Tools Inserts’PCD
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（２）Carbide Cutting tools設計
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弊社の製品の供給調達機能は：
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弊社
の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。
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talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır.
Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini
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Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel
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BW специализируется в
научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым
высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих /
фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и
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быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC
картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы,
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инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для
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coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space
and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS
end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter,
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source from the internet.
车刀的刃磨是切削加工中一项具有较高技术含量的基本操作，操作者需要熟
悉相关理论知识和刃
磨原理，熟练掌握刃磨方法及操作技巧。为便于初学者尽快熟悉和记忆车刀刃磨的概念、方法与技巧，
笔者特将相关内容
编写为以下口诀：
（1）常用车刀种类和材料，砂轮的选用
常用车刀五大类，切削用途各不同，
外圆内孔和螺纹，切断成形也常
用；
车刀刃形分三种，直线曲线加复合；
车刀材料种类多，常用碳钢氧化铝，
硬质合金碳化硅，根据材料选砂轮；
砂轮
颗粒分粒度，粗细不同勿乱用；
粗砂轮磨粗车刀，精车刀选细砂轮。
（2）车刀刃磨操作技巧与注意事项
刃磨开机先检查，设备安
全最重要；
砂轮转速稳定后，双手握刀立轮侧；
两肘夹紧腰部处，刃磨平稳防抖动；
车刀高低须控制，砂轮水平中心处；
刀
压砂轮力适中，反力太大易打滑；
手持车刀均匀移，温高烫手则暂离；
刀离砂轮应小心，保护刀尖先抬起；
高速钢刀可水冷，防止
退火保硬度；
硬质合金勿水淬，骤冷易使刀具裂；
先停磨削后停机，人离机房断电源。
（3）JIZ、K(Z、’(Z等外圆车刀
刃磨步骤
粗磨先磨主后面，杆尾向左偏主偏；
刀头上翘![ 度，形成后角摩擦减；
接着磨削副后面，最后刃磨前刀面；
前
角前面同磨出，先粗后精顺序清；
精磨首先磨前面，再磨主后副后面；
修磨刀尖圆弧时，左手握住前支点；
右手转动杆尾部，刀尖
圆弧自然成；
面平刃直稳中求，角度正确是关键；
样板角尺细检查，经验丰富可目测。
 
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