基于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的電子元器件教具研究

李志威 邢瑞山

摘 要：由于電子元器件的體積較小，其實物講解在電子線路課程教學中存在一定的局限性，不利于學生掌握電子元器件的實物特點。本文研究利用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，將電子元器件體積等比例放大，并保留其電特性，在實際教學中效果明顯。

關(guān)鍵詞：電子元器件;復(fù)合材料;玻璃纖維;環(huán)氧樹脂

一、復(fù)合材料基本知識

復(fù)合材料定義為是：用經(jīng)過選擇、含有一定數(shù)量比的兩種或兩種以上的組分，通過人工復(fù)合，組成多相、三維結(jié)合且各相之間有明顯界面、具有特殊性能的材料。[1]

復(fù)合材料中，一相為連續(xù)相，稱為基體;而另一相是分散相，稱為增強體。增強體的性能優(yōu)越，會使材料的性能顯著改善和和增強?；w材料可以為樹脂、金屬、陶瓷等，增強體可以為碳纖維、玻璃纖維、陶瓷顆粒、晶須等。[2-3]

復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學性能，各向異性和性能可設(shè)計性，制造成型的多選擇性，良好的耐疲勞性能和抗腐蝕性等優(yōu)點，在航空航天、汽車交通、船舶工程、建筑等多個領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。[4]

二、電子元器件在教學中的問題

對于電子線路這門學科，要求培養(yǎng)學生有較強的動手能力，這就需要從最基本的電子元器件入手，掌握其特點和測量方法。以往對于其中電子器件的講解，多采用的方法是多媒體教學，這樣學生參與度不高，也不利于培養(yǎng)學生的動手能力。

如果采用實物教學，由于電子元器件體積較小，在其講解過程中存在一定的局限性，不利于學生對電子元器件的識別。比如色環(huán)電阻，其色環(huán)的特點，在實踐教學中難以展示;再譬如數(shù)字芯片，其元件封裝特點和型號信息，也難以通過實物進行講解。

所以本文研究采用復(fù)合材料為基礎(chǔ)，對一些電子器件的體積等比例放大，同時保留其電特性，使學生也能更直觀認識元器件的特點，對其進行識別和應(yīng)用。

三、利用復(fù)合材料制作電子元器件模型

由于電子元器件教具尺寸精度要求不高，可采用低溫固化方法，模具可用高密度泡沫、木材或黏土等，復(fù)合材料采用樹脂基復(fù)合材料，成型方法可以選擇較簡單的手糊成型法。制作過程如下：

（1）元器件尺寸度量，確定模具尺寸和形狀;

（2）模具制作：模具采用EPS泡沫外涂環(huán)氧樹脂方式，便于成型和制作，模具內(nèi)部預(yù)留元件安裝位置，右圖為制作好的電阻和電容模具;

（3）在模具上涂刷環(huán)氧樹脂;

（4）鋪設(shè)一層碳纖維織布，用刮刀壓平織布，將氣泡盡量排出，待自然固化;

（5）再重復(fù)步驟2和3，此層盡量平整，以達到整體尺寸要求;

（6）按實際元件外觀進行外部噴涂，元件安裝到位。

四、總結(jié)與展望

本文已經(jīng)實現(xiàn)里電阻、電容和基本的數(shù)字芯片等電子元器件的教具模型制作，并且保留其電特性，在實際教學中可以直觀的展示元器件的形貌特征，參數(shù)識別，以及元件的測量方法。未來將制作等比例放大的電子線路，預(yù)計對于電子線路課程教學將有較大的促進作用。

參考文獻：

[1]朱和國，張愛文.復(fù)合材料原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2013.

[2]馮小明，張崇才.復(fù)合材料[M].重慶：重慶大學出版社，2007.

[3]辛志杰.先進復(fù)合材料加工技術(shù)與實例[M].北京：化學工業(yè)出版社，2016.

[4]唐見茂.高性能纖維及復(fù)合材料[M].北京：化學工業(yè)出版社，2013.

基金項目：廣州民航職業(yè)技術(shù)學院科研項目（17X0118）

作者簡介：李志威（1984-），男，漢族，廣東惠州人，碩士，講師，主要研究方向為電路設(shè)計與測試。