基于復合材料結構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。本文研究利用復合材料結構，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。

關鍵詞：電子元器件;復合材料;玻璃纖維;環氧樹脂

一、復合材料基本知識

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

復合材料中，一相為連續相，稱為基體;而另一相是分散相，稱為增強體。增強體的性能優越，會使材料的性能顯著改善和和增強。基體材料可以為樹脂、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]

復合材料具有優異的力學性能，各向異性和性能可設計性，制造成型的多選擇性，良好的耐疲勞性能和抗腐蝕性等優點，在航空航天、汽車交通、船舶工程、建筑等多個領域都有廣泛應用。[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。比如色環電阻，其色環的特點，在實踐教學中難以展示;再譬如數字芯片，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合材料為基礎，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，對其進行識別和應用。

三、利用復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，復合材料采用樹脂基復合材料，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泡沫外涂環氧樹脂方式，便于成型和制作，模具內部預留元件安裝位置，右圖為制作好的電阻和電容模具;

（3）在模具上涂刷環氧樹脂;

（4）鋪設一層碳纖維織布，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、總結與展望

本文已經實現里電阻、電容和基本的數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.復合材料原理[M].北京：國防工業出版社，2013.

[2]馮小明，張崇才.復合材料[M].重慶：重慶大學出版社，2007.

[3]辛志杰.先進復合材料加工技術與實例[M].北京：化學工業出版社，2016.

[4]唐見茂.高性能纖維及復合材料[M].北京：化學工業出版社，2013.

基金項目：廣州民航職業技術學院科研項目（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計與測試。