超輕多孔材料具有質(zhì)輕、吸能減震、高比強(qiáng)度及熱絕緣等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被越來(lái)越多地應(yīng)用于航空航天、高速列車、輪船、機(jī)械、建筑及軍事等領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展，工程實(shí)際中對(duì)輕質(zhì)，高強(qiáng)，高韌性且兼具一定功能的結(jié)構(gòu)和功能雙重性能材料的需求越來(lái)越迫切，除了對(duì)現(xiàn)有材料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)之外，也需要研究發(fā)展更新穎的材料。傳統(tǒng)的復(fù)合材料是由基體添加一種或多種強(qiáng)化材料復(fù)合而成的具有分散、嵌入成分的非均勻材料，如纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，顆粒復(fù)合材料，功能材料等復(fù)合材料已經(jīng)在某些結(jié)構(gòu)上得到應(yīng)用，但這類增強(qiáng)材料在基體中的集中度和兩種材料的相互內(nèi)部連接程度方面存在局限性。近年來(lái)，一種稱為互穿相復(fù)合材料的新材料引起了研究者的關(guān)注。IPC是多相材料，其組成部分在其內(nèi)部成三維空間尺度方向的連續(xù)，并以拓?fù)涞男问奖榧罢麄€(gè)結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，基體材料和增強(qiáng)材料這兩種獨(dú)立的成分具有開(kāi)孔的微結(jié)構(gòu)，且各自在三維空間尺度上都貫穿于所有的微結(jié)構(gòu)。因此，IPC與傳統(tǒng)的復(fù)合材料完全不同，它的每一種成分在宏觀尺度上都體現(xiàn)出其自身的性質(zhì)，比如一種成分具有強(qiáng)度和韌性，另一種成分則可能增強(qiáng)其剛度、熱穩(wěn)定性、隔聲性或電絕緣性等性能。根據(jù)實(shí)際的需要，選擇合適的基體和增強(qiáng)材料就可以得到設(shè)計(jì)所需要的即滿足一定力學(xué)性能又具有一定功能的結(jié)構(gòu)功能雙重材料。根據(jù)不同尺度的貫穿性，IPC可分為分子型和微觀型兩種。國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究較多的被稱為IPN的樹(shù)脂互穿復(fù)合材料即屬于分子型，而金屬-陶瓷IPC則屬于微觀型。金屬-陶瓷IPC在宏觀尺度上的響應(yīng)可以更好的處理殘余應(yīng)力問(wèn)題，金屬材料中的拉伸殘余應(yīng)力和陶瓷材料中的壓縮殘余應(yīng)力共同作用后可以延遲裂紋的發(fā)展，從而增強(qiáng)了IPC的強(qiáng)度。在微觀型IPC材料的研究方面，Breslin等發(fā)現(xiàn)了以連續(xù)陶瓷為三維連通骨架結(jié)構(gòu)的連續(xù)陶瓷基復(fù)合材料，并用液相位移反應(yīng)法概括了鋁-氧化鋁IPC的制備情況，這種IPC呈現(xiàn)出優(yōu)異的質(zhì)量密度，熱傳導(dǎo)性和熱膨脹系數(shù)，而其剛度和斷裂韌度并無(wú)明顯降低。Zhou等研究了Al2O3-TiC-Al復(fù)合的IPC的斷裂情況，觀察了其斷裂形態(tài)。王守仁等研究了陶瓷增強(qiáng)Al-Mg合金復(fù)合材料的磨損情況，提出了磨損模型，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型符合得較好。趙龍志等研究了界面過(guò)渡層對(duì)SiC-Al復(fù)合材料性能的影響，發(fā)現(xiàn)界面過(guò)渡層降低了復(fù)合材料中的殘余應(yīng)力，改善了界面的結(jié)合效果，從而提高了復(fù)合材料的壓縮性能。洪長(zhǎng)青等則研究了TiB2-Cu基發(fā)汗陶瓷復(fù)合材料的抗燒蝕行為，發(fā)現(xiàn)該材料具有良好的抗熱沖擊性能。陳維平等對(duì)連續(xù)陶瓷基復(fù)合材料的研究情況進(jìn)行了綜述，并討論了其發(fā)展趨勢(shì)。
在樹(shù)脂中填充空心玻璃微珠復(fù)合形成的復(fù)合泡沫塑料是一種新型的復(fù)合材料。有研究表明，HGB的填入可降低材料的密度，提高其比強(qiáng)度，增強(qiáng)其韌性和吸能效率等性能，但大量添加HGB會(huì)使得材料的強(qiáng)度急劇下降，因此，若將復(fù)合泡沫與多孔金屬再進(jìn)行復(fù)合則有可能得到更理想的材料。已經(jīng)有研究發(fā)現(xiàn)，金屬泡沫與純樹(shù)脂互穿復(fù)合而得的IPC可有效提高材料的力學(xué)性能Tilbrook等研究了鋁-環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的力學(xué)性能及疲勞特性，發(fā)現(xiàn)IPC材料的疲勞特性更優(yōu)異。馮西橋等對(duì)貫穿多相復(fù)合材料的有效彈性和塑性性能進(jìn)行了研究。于英華等研究了泡沫鋁-高分子復(fù)合材料的制備及性能，發(fā)現(xiàn)其壓縮、抗沖擊和阻尼性能等都得以提高。金明江等制備了鋁/PC樹(shù)脂/鋁合金疊層復(fù)合材料，研究了其彎曲、沖擊和阻尼性能。Liu和Gong研究了金屬-聚合物IPC的靜態(tài)壓縮和能量吸收性能，發(fā)現(xiàn)鋁-環(huán)氧樹(shù)脂是文中的三種材料中吸能性能相對(duì)較好的一種。齊思明等通過(guò)數(shù)值模擬方法研究了鋁-聚氨酯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的緩沖性能，發(fā)現(xiàn)該復(fù)合結(jié)構(gòu)具有良好的緩沖性能，且可承受較大的沖擊載荷。Jhaver和Tippur等制備了兩種不同的空心玻璃微珠百分比與環(huán)氧樹(shù)脂形成的復(fù)合泡沫與鋁復(fù)合而得的IPC材料，研究了其有效彈性模量，屈服應(yīng)力，發(fā)現(xiàn)其性能比純復(fù)合泡沫更好?？梢?jiàn)，關(guān)于泡沫鋁-環(huán)氧樹(shù)脂及泡沫鋁-復(fù)合泡沫的研究文獻(xiàn)較少，其理論方面的成果也與實(shí)驗(yàn)結(jié)果還有一定的差異，需要通過(guò)更多的實(shí)驗(yàn)研究其基本力學(xué)性能、動(dòng)態(tài)特性，黏彈性等性能?，F(xiàn)有研究通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，對(duì)泡沫鋁-環(huán)氧樹(shù)脂及泡沫鋁-復(fù)合泡沫IPC的有效彈性模量、屈服極限及應(yīng)力松弛等方面進(jìn)行探索研究。(欣然)
