復(fù)合材料概述

復(fù)合材料

賈成廠：

金物樓230

6233-4271（辦）

jcc@

jiahc@126.comfhclustb@126.com

20072007復(fù)合材料概述基本原理原材料制備方法界面強(qiáng)韌化熱學(xué)行為加工與連接檢測(cè)與評(píng)價(jià)應(yīng)用注意事項(xiàng)上課周次：10~15周上課時(shí)間、地點(diǎn)周三下午16:40~18:15

（逸夫教學(xué)樓604）周五下午16:40~18:15（逸夫教學(xué)樓604）

教材：

《復(fù)合材料教程》（高等教育出版社）

考核辦法：考試（開(kāi)卷）1.概述定義和分類國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織：“由兩種以上在物理和化學(xué)上不同的物質(zhì)組合起來(lái)而得到的一種多相固體材料?！薄恫牧峡茖W(xué)技術(shù)百科全書(shū)》：“復(fù)合材料是由有機(jī)高分子、無(wú)機(jī)非金屬或金屬等幾類不同材料通過(guò)復(fù)合工藝組合而成的新型材料。它既保留原組成材料的重要特色，又通過(guò)復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能?？梢酝ㄟ^(guò)材料設(shè)計(jì)使各組分的性能互相補(bǔ)充并彼此關(guān)聯(lián)，從而獲得更優(yōu)越的性能，與一般材料的簡(jiǎn)便混合有本質(zhì)區(qū)別?！薄恫牧洗筠o典》：“復(fù)合材料是根據(jù)應(yīng)用的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，把兩種以上的有機(jī)聚合物材料，或無(wú)機(jī)非金屬材料，或金屬材料組合在一起，使之互補(bǔ)性能優(yōu)勢(shì)，從而制成的一類新型材料。一般由基體組元與增強(qiáng)材料或功能體組元所組成，因此亦屬于多相材料范疇?！?/p>

復(fù)合材料的定義和分類

（關(guān)于復(fù)合材料，有著不同的定義方式。）“由兩種以上不同的原材料組成，并使原材料的性能得到充分發(fā)揮，通過(guò)復(fù)合化而得到單一材料所不具備的性能。”（島村昭治.未來(lái)を拓く先端材料，工業(yè)調(diào)查會(huì)，1982）“把一些個(gè)體典型或基本的特性組合，而得到的物質(zhì)。”（余永寧等譯.金屬基復(fù)合材料導(dǎo)論，北京，冶金工業(yè)出版社，1996）

復(fù)合材料的定義和分類

（關(guān)于復(fù)合材料，有著不同的定義方式。）“由兩種以上異質(zhì)、異形、異性的材料復(fù)合而成的新型材料?！保▍侨藵崳瑥?fù)合材料，天津大學(xué)出版社，2000）“經(jīng)過(guò)一定的操作，將復(fù)數(shù)個(gè)原材料合體，或者是由復(fù)數(shù)個(gè)相生成，且具有比原材料優(yōu)異的性能?！保ㄏ愦ㄘS，八田博志.セラミックス基復(fù)合材料，アグネ承風(fēng)社，1990）1.1復(fù)合材料概述盡管定義的細(xì)節(jié)有所不同，但其要點(diǎn)是共同的。含兩種以上不同的化學(xué)相。具有每個(gè)組分所不具備的優(yōu)良性能。

共同要點(diǎn)含兩種以上不同的材料具有每個(gè)組分所不具備的優(yōu)良性能“1+1>2”1.1復(fù)合材料概述

至于天然材料的骨骼、竹子、木材等是否應(yīng)屬于復(fù)合材料的范疇，尚有不同的看法。但一般認(rèn)為它們應(yīng)屬于具有復(fù)合材料形態(tài)的天然材料。這樣，復(fù)合材料的含義就還應(yīng)該包括：人工制造、成分由人們有意識(shí)的選擇；具有重復(fù)的幾何形狀等。通過(guò)以上對(duì)復(fù)合材料的多種定義可以發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料是兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同化學(xué)性質(zhì)的組元或不同組織相組成的結(jié)合體，是不同的材料在宏觀尺度上組合而成的一種有用的材料。并應(yīng)滿足以下三個(gè)條件：(1)各組元含量有一定的要求；(2)復(fù)合材料的性能顯著不同于各組元的性能，(3)通過(guò)各種方法混合而成。對(duì)于復(fù)合材料，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)正面效果，即復(fù)合后的整體性能應(yīng)超過(guò)組分材料，同時(shí)保留了所期望的性能(例如高強(qiáng)度、剛度、輕的重量)，抑制了所不期望的特性(例如低延性)。也就是說(shuō)，并非隨意將不同種類的原材料混合在一起都能夠得到復(fù)合材料。復(fù)合材料應(yīng)具有以下特點(diǎn)

1、復(fù)合材料的組分和相對(duì)含量是由人工選擇和設(shè)計(jì)的，即復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性；2、組成復(fù)合材料的某些組分在復(fù)合后仍然保持其固有的物理和化學(xué)性質(zhì)（區(qū)別于化合物和合金）；3、復(fù)合材料不僅能保持原組分的部分優(yōu)點(diǎn)，而且產(chǎn)生原組分所不具備的新性能，可最大限度發(fā)揮各種材料組元的特性，并賦予單一材料組元所不具備的優(yōu)良持殊性能；復(fù)合材料應(yīng)具有以下特點(diǎn)

4、復(fù)合材料具有新的、獨(dú)特的、可用的、單個(gè)組分材料性能所不及或不同的性能；5、復(fù)合材料各組元之間存在著明顯的界面。6、復(fù)合材料是非天然形成的，以區(qū)別于具有某些復(fù)合材料形態(tài)特征的天然物質(zhì)。復(fù)合材料的命名復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)通常是一個(gè)相為連續(xù)相，稱為基體；而另一相是以獨(dú)立的形態(tài)分布在整個(gè)連續(xù)相中的分散相，與連續(xù)相相比，這種分散相的某些性能優(yōu)越，會(huì)使材料的性能顯著增強(qiáng)，故常稱為增強(qiáng)體(也稱為增強(qiáng)材料、增強(qiáng)相等)。復(fù)合材料的命名在大多數(shù)情況下，分散相較基體硬，強(qiáng)度和剛度較基體大。分散相可以是纖維及其編織物，也可以是顆粒狀或彌散的填料，在基體與增強(qiáng)體之間存在著界面。復(fù)合材料在世界各國(guó)還沒(méi)有統(tǒng)一的名稱和命名方法，比較共同的趨勢(shì)是根據(jù)增強(qiáng)體和基體的名稱來(lái)命名，通常有以下三種情況：復(fù)合材料的命名（1）強(qiáng)調(diào)基體時(shí)以基體材料的名稱為主。如樹(shù)脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等。（2）強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)體時(shí)以增強(qiáng)體材料的名稱為主。如玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、陶瓷顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料等。（3）基體材料名稱與增強(qiáng)體材料并用。這種命名方法常用來(lái)表示某一種具體的復(fù)合材料，習(xí)慣上把增強(qiáng)體材料的名稱放在前面，基體材料的名稱放在后面。復(fù)合材料的定義和分類木質(zhì)基復(fù)合材料復(fù)合材料

有機(jī)材料基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料MMC

無(wú)機(jī)非金屬基復(fù)合材料

聚合物基復(fù)合材料PMC熱塑性樹(shù)脂

熱固性樹(shù)脂

樹(shù)脂基

水泥或混凝土基復(fù)合材料

陶瓷基復(fù)合材料CMC橡膠基

將復(fù)合材料進(jìn)行分類時(shí)，有按基體或第二相等多種方法。基體一般按材質(zhì)分類。CompositeMaterials或Composites

MetalMatrixCompositesPolymerMatrixCompositesCeramicsMatrixComposites顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料顆粒狀分散相復(fù)合材料

纖維狀分散相復(fù)合材料

短纖維

連續(xù)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料

分散強(qiáng)化復(fù)合材料

片晶增強(qiáng)復(fù)合材料

復(fù)合材料

單向纖維強(qiáng)化復(fù)合材料

非編織纖維層

2維,3維編織纖維層晶須

隨機(jī)排列

隨機(jī)排列

定向排列定向排列不連續(xù)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料

根據(jù)第二相（增強(qiáng)體）形態(tài)分。按照材料的作用分類（1）結(jié)構(gòu)復(fù)合材料主要用于制造受力構(gòu)件；結(jié)構(gòu)復(fù)合材料主要是作為承力結(jié)構(gòu)使用的復(fù)合材料，它基本上是由能承受載荷的增強(qiáng)體組元與能聯(lián)接增強(qiáng)體成為整體承載同時(shí)又起分配與傳遞載荷作用的基體組元構(gòu)成。結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的特點(diǎn)：可根據(jù)材料在使用中受力的要求進(jìn)行組元選材和增強(qiáng)體排布設(shè)計(jì)，從而充分發(fā)揮各組元的效能。按照材料的作用分類（2）功能復(fù)合材料指具備各種特殊物理與化學(xué)性能的材料。例如：聲、光、電、磁、熱、耐腐蝕、零膨脹、阻尼、摩擦、屏蔽或換能等。功能復(fù)合材料中的增強(qiáng)體又可稱為功能體組元，它分布于基體組元中。功能復(fù)合材料中的基體不僅起到構(gòu)成整體的作用，而且能夠產(chǎn)生協(xié)同或加強(qiáng)功能的作用。按照組成的合成了的原材料是否同質(zhì)材料而分類同質(zhì)復(fù)合材料（增強(qiáng)材料和基體材料屬于同種物質(zhì)，如碳/碳復(fù)合材料）。異質(zhì)復(fù)合材料（前面提及的復(fù)合材料多屬此類）。復(fù)合材料按制造方法的種類大分類構(gòu)成有機(jī)材料金屬材料無(wú)機(jī)材料

混

合

系積層混合含浸被覆發(fā)泡機(jī)械加工FW，冷壓、熱壓

含浸涂層發(fā)泡劑注射成形擴(kuò)散接合粉末冶金溶浸電鍍發(fā)泡劑,燒成拔絲、擠壓熱壓混凝土高分子混凝土化學(xué)氣相沉積CVD攪拌壓延生成系生成系自增強(qiáng)定向凝固、反應(yīng)擴(kuò)散定向凝固、反應(yīng)擴(kuò)散復(fù)合材料目前狀況（1）樹(shù)脂基復(fù)合材料：非常成熟，廣泛的應(yīng)用（2）金屬基復(fù)合材料：開(kāi)發(fā)階段，某些結(jié)構(gòu)件的關(guān)鍵部位（3）陶瓷基復(fù)合材料及功能復(fù)合材料等：尚處于研究階段，有不少科學(xué)技術(shù)問(wèn)題有待解決。1.1.2復(fù)合材料的歷史古代中國(guó)人和猶太人用稻草或麥秸增強(qiáng)蓋房用的泥磚。

復(fù)合材料的歷史兩千年前，中國(guó)制造了由薄綢和漆粘結(jié)制成的中國(guó)漆器，是近代纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的雛形，重量輕、強(qiáng)度高、剛度大。

2.復(fù)合材料的歷史近代的復(fù)合材料是以1942年制出的玻璃纖維強(qiáng)化塑料為起點(diǎn)。復(fù)合材料的歷史第一代第二代第三代第四代玻璃纖維碳纖維硼纖維金屬纖維先進(jìn)陶瓷纖維石墨纖維晶須聚酯工程塑料金屬陶瓷功能復(fù)合材料1.2復(fù)合材料的優(yōu)異性能1.2.1高的比強(qiáng)度、比剛度1.2.2優(yōu)異的耐熱性能1.2.3良好的抗疲勞性能1.2.4較好的減振性能1.2.5優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性1.2.6成型工藝簡(jiǎn)單高的比強(qiáng)度、比剛度材料的強(qiáng)度除以密度稱為比強(qiáng)度；材料的剛度除以密度稱為比剛度。高的比強(qiáng)度、比剛度中國(guó)4代戰(zhàn)機(jī)大量使用強(qiáng)度大、重量輕硬質(zhì)碳纖維和玻璃纖維復(fù)合材料。復(fù)合材料的使用量將占整機(jī)材料的20％~40％。高的比強(qiáng)度、比剛度

未來(lái)的航天飛機(jī)航天飛機(jī)集火箭、衛(wèi)星和飛機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)于一身，能像火箭那樣垂直發(fā)射進(jìn)入空間軌道，又能像衛(wèi)星那樣在太空軌道飛行，還能像飛機(jī)那樣再進(jìn)入大氣層滑翔著陸。為減輕重量，采用新式的質(zhì)量較輕的復(fù)合材料制造。

高的比強(qiáng)度、比剛度

滑雪板纖維復(fù)合材料是構(gòu)成滑雪板不可缺少的材料。

1.2.2優(yōu)異的耐熱性能碳纖維和碳化硅纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，在500℃時(shí)仍能保持足夠的強(qiáng)度和模量。碳化硅纖維與陶瓷復(fù)合，使用溫度可達(dá)1500℃，比傳統(tǒng)材料渦輪葉片的使用溫度（1100℃）高得多。優(yōu)異的耐熱性能耐熱性能優(yōu)異的復(fù)合材料，已用于航天器、火箭導(dǎo)彈和原子能反應(yīng)堆中。優(yōu)異的耐熱性能某公司開(kāi)發(fā)出航天飛機(jī)用超耐熱復(fù)合材料，耐熱溫度達(dá)2100℃，可維持18分鐘，性能沒(méi)有下降。

壓水核電站氣冷核反應(yīng)堆

核聚變反應(yīng)器的第一壁材料核聚變反應(yīng)的爐壁材料用于核聚變反應(yīng)的氕、氘、氚的資源可以供人類使用上億年?？刂品磻?yīng)速度。找到安全可靠的爐壁材料。（不泄漏、無(wú)后遺問(wèn)題）1.2.3良好的抗疲勞性能一般金屬的疲勞強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度的40～50%。復(fù)合材料可高達(dá)70～80%，且疲勞斷裂沒(méi)有突發(fā)性的變化。在破壞前有預(yù)兆，可以檢查和補(bǔ)救。良好的抗疲勞性用復(fù)合材料制成的直升飛機(jī)旋翼，其疲勞壽命比用傳統(tǒng)材料可長(zhǎng)數(shù)倍。良好的抗疲勞性無(wú)人駕駛飛機(jī)完全獨(dú)立飛行，飛行高度可達(dá)20362米，在空中可工作幾晝夜。采用了最現(xiàn)代化的超輕復(fù)合材料。環(huán)氧樹(shù)脂與形成蜂窩結(jié)構(gòu)的石墨纖維。風(fēng)力發(fā)電葉片每個(gè)葉片的重量達(dá)50噸。3.3良好的抗疲勞性長(zhǎng)期運(yùn)行環(huán)境惡劣受力復(fù)雜1.2.4良好的減振性能復(fù)合材料的增強(qiáng)體和基體界面的阻尼較大，具有較好的減振性能。同形狀和同大小的兩種梁的振動(dòng)試驗(yàn)表明，碳纖維復(fù)合材料梁的振動(dòng)衰減時(shí)間比傳統(tǒng)材料梁要短得多。

良好的減振性能使用了具有良好減震性能復(fù)合材料的自行車。更快、更強(qiáng)、更舒適。1.2.5優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性纖維增強(qiáng)酚醛塑料可長(zhǎng)期在含氯離子的酸性介質(zhì)中使用，用玻璃纖維增強(qiáng)塑料，可制造耐強(qiáng)酸、鹽、酯和某些溶劑的化工管道、泵、閥及容器等設(shè)備。如用耐堿纖維與塑料復(fù)合，還能在強(qiáng)堿介質(zhì)中使用。耐堿纖維可用來(lái)取代鋼筋與水泥復(fù)合。

優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性耐強(qiáng)酸、鹽、酯的化工管道優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性臺(tái)灣中央醫(yī)院進(jìn)行的一項(xiàng)動(dòng)物臨床實(shí)驗(yàn)顯示，移植入豬只大腿骨的復(fù)合材料已經(jīng)和骨骼組織生長(zhǎng)在一起。在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，復(fù)合材料被植入脊椎骨之間，以取代損壞的椎間盤。生體材料1.2.6成型工藝簡(jiǎn)單

復(fù)合材料的整體成型，減少零部件的數(shù)目，減少設(shè)計(jì)計(jì)算工作量，有利于提高計(jì)算的準(zhǔn)確性。在制作過(guò)程中基體不易在材料中造成微小裂紋，而且成形后殘余應(yīng)力很小。

成型工藝簡(jiǎn)單

整體的復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)1.3復(fù)合材料在新世紀(jì)的作用世界發(fā)展的趨勢(shì)是進(jìn)入高信息化的社會(huì)，對(duì)生活質(zhì)量和健康水平的追求會(huì)更高。地球存在著非常嚴(yán)重的問(wèn)題。環(huán)境污染地球溫室效應(yīng)、臭氧層破壞、沙漠化、野生動(dòng)物的滅絕人口膨脹清潔淡水、食物、可耕地能源枯竭石油、天然氣、煤、礦產(chǎn)等1.3.1對(duì)信息技術(shù)提供服務(wù)復(fù)合材料信息獲得敏感器件換能材料信息存儲(chǔ)磁記錄光記錄信息處理芯片封裝電路板信息傳播光導(dǎo)纖維導(dǎo)波管信息執(zhí)行機(jī)械動(dòng)作高強(qiáng)高剛信息技術(shù)的每一步發(fā)展都與材料息息相關(guān)

復(fù)合材料對(duì)信息技術(shù)提供服務(wù)1.3.2對(duì)提高人類生活質(zhì)量做出貢獻(xiàn)材料深刻地影響著人類的生產(chǎn)生活方式。復(fù)合材料的發(fā)展，推動(dòng)了高技術(shù)產(chǎn)品的智能化與微型化，從而極大地影響著人類的現(xiàn)代生活、社會(huì)結(jié)構(gòu)與文化價(jià)值。人類生活的衣食住行中，都與復(fù)合材料有著密切的關(guān)系。

對(duì)提高人類生活質(zhì)量做出貢獻(xiàn)復(fù)合材料衣紡織機(jī)械食蔬菜大棚住建筑材料行交通工具改善舒適性輕質(zhì)高強(qiáng)、隔音隔熱墻體門窗、整體潔具飛機(jī)車輛、大小船艦高速列車的車體結(jié)構(gòu)提高安全性抗沖韌性、吸收能量汽車保險(xiǎn)杠轎車底板自診斷機(jī)敏復(fù)合材料高層建筑抗地震災(zāi)害提高健康水平修復(fù)植入人造器官成分設(shè)計(jì)、調(diào)整應(yīng)力生物相容性人工關(guān)節(jié)、夾骨板衣——紡織機(jī)械中的雙金屬?gòu)?fù)合件食——蔬菜大棚復(fù)合材料大棚，取代傳統(tǒng)料。重量?jī)H是同等傳統(tǒng)骨架的一半以下?？垢邷啬偷蜏胤栏g，使用壽命可達(dá)到10年之久，成本僅為金屬骨架的三分之一、水泥骨架的五分之三左右。住——建筑材料

建筑電氣：23%

屋面材料：20%

工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施：19%

衛(wèi)生設(shè)備：11%

其它用途：9%

地面覆面材料：8%

建筑物立面貼面材料：6%

裝飾和建筑學(xué)用途：4%

西歐復(fù)合材料在建筑上的應(yīng)用概況行——汽車汽車的未來(lái)靠新材料支撐。減輕汽車的自重，是降低油耗、節(jié)約能源、減少汽車排放的最有效途徑。高性能復(fù)合材料在快速發(fā)展的汽車工業(yè)中已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。行——汽車世界節(jié)油新紀(jì)錄：僅耗1升汽油而行駛了3000公里的路程。裝用排量為0.043升的單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，車身由超輕型碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成，整個(gè)汽車自重僅28公斤。行——阿爾伯泰河口復(fù)合材料橋

世界上第一座用先進(jìn)復(fù)合材料制造的橋，已在1992年10月在英國(guó)阿爾伯泰河口正式建成使用。這座跨度為63米，總長(zhǎng)為113米的復(fù)合材料橋，由先進(jìn)復(fù)合材料系統(tǒng)構(gòu)成，在承受震動(dòng)方面，有它的優(yōu)異性能。自該橋建成以后，經(jīng)受了長(zhǎng)期的風(fēng)和水流沖刷浸蝕，性能仍然完好。

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)橋的特點(diǎn)不設(shè)中間支撐，可以承受跨度較大，河水快速流動(dòng)和突發(fā)性的事件；利用環(huán)氧粘結(jié)技術(shù)施工，確保整體橋的最佳性能；根據(jù)環(huán)境的情況，進(jìn)行本體著色；材料輕，易于安裝，６個(gè)學(xué)生利用８?jìng)€(gè)星期的假期，就可安全地安裝而成；幾乎不需要維護(hù)，減少了大量的維修費(fèi)用。

1.3.3

解決資源短缺與能源危機(jī)方面的貢獻(xiàn)復(fù)合材料開(kāi)發(fā)新能源與節(jié)約能源挖掘尚未被利用的能源開(kāi)發(fā)海洋與空間使基礎(chǔ)設(shè)施延長(zhǎng)壽命提高太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換率（光電池、框架）風(fēng)力發(fā)電裝置（大型化的葉片、支柱）核燃料（鈾分離轉(zhuǎn)子）；潮汐發(fā)電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要性高性能纖維增強(qiáng)混凝土，取代鋼筋鎂（輕量、阻尼性能好，力學(xué)性能差）顆粒增強(qiáng)或晶須增強(qiáng)，擴(kuò)大應(yīng)用范圍野生植物、無(wú)機(jī)礦物、電廠煙囪煤灰耐高壓、耐海水腐蝕的深?？碧窖b置（碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂裝置已潛入海下1000m）海上石油平臺(tái)、空間站、航天器等提高太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換率光電池、框架等部件中在使用復(fù)合材料。開(kāi)發(fā)新能源與節(jié)約能源——太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)海洋與空間——深?？碧窖b置復(fù)合材料已經(jīng)在深?？碧窖b置、海上石油平臺(tái)中得到了應(yīng)用，成為不可缺少的材料。粉煤灰的利用碳纖維結(jié)構(gòu)加固混凝土1.3.4在治理環(huán)境中可起的作用復(fù)合材料降低污染整體近凈成形降低原材料用量節(jié)約加工能耗延長(zhǎng)設(shè)施壽命功能膜支撐網(wǎng)格碳纖維纏繞氣瓶廢水治理廠管道利用廢棄物材料互補(bǔ)礦渣木屑廢塑料麥桿稻草野生植物“綠色”材料自然降解提高性能利用天然纖維透明農(nóng)膜一此性餐具降解后變?yōu)榉柿匣蝻暳?.4.1整體潔具減少工序、降低能耗纖維纏繞氣瓶具有耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)、重量輕、強(qiáng)度高、不破碎的卓越性能。正逐漸的取代傳統(tǒng)材料的氣瓶，廣泛的應(yīng)用于消防、化工、采礦、汽車工業(yè)等高新領(lǐng)域。

利用廢棄的礦渣、秸稈、廢塑料等，制備出塑木復(fù)合材料。塑木復(fù)合材料塑木復(fù)合材料

充分回收利用了塑料和木纖維，消除白色污染，減少浪費(fèi)。經(jīng)過(guò)高溫加工，不使用油漆等，產(chǎn)品無(wú)毒無(wú)害；

到了使用年限后，材料可以重新回收利用，沒(méi)有二次污染

可完全降解的復(fù)合材料“綠色復(fù)合材料”完全源于生物質(zhì),并能完全生物降解的復(fù)合物被定義為“綠色復(fù)合材料”。它們可由各種天然/生物纖維和生物高聚物基體，在納米尺寸上進(jìn)行調(diào)控,復(fù)合制成。這類材料的主要優(yōu)點(diǎn)是環(huán)境友好，完全降解，源于可持續(xù)性資源，在廢棄后不傷害環(huán)境，同時(shí)能夠容易地處置或堆肥。航空航天電子信息建筑汽車農(nóng)業(yè)生物材料體育運(yùn)動(dòng)1.4應(yīng)用舉例航空航天特別說(shuō)明：這里僅僅是對(duì)航空航天中所使用的復(fù)合材料進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹；圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，如有圖片與文字說(shuō)明不相符合的地方，敬請(qǐng)包涵與原諒。航空航天r-4直升機(jī)旋翼材料結(jié)構(gòu)技術(shù)經(jīng)歷了幾個(gè)階段：40年代至50年代為金屬木翼混合結(jié)構(gòu)，50年代中期至60年代中期為金屬結(jié)構(gòu)，60年代中期至70年代中期為玻璃纖維結(jié)構(gòu)，70年代中期以后發(fā)展成為新型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。西科斯基身后是他造的r-4直升機(jī)

速度為音速5倍的超音速和高超音速客機(jī)能容納250位乘客，飛行速度約11100千米/小時(shí)。由于速度快，飛機(jī)外殼將發(fā)熱到350攝氏度，因此要用復(fù)雜的碳復(fù)合材料來(lái)代替原有的材料。加注一次燃料可以飛行1.6萬(wàn)千米。預(yù)計(jì)2030年投入使用。

(俄羅斯)美國(guó)的無(wú)人駕駛飛機(jī)完全獨(dú)立飛行，從起飛到降落均由機(jī)上計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。飛行高度可達(dá)20362米，在空中可停留幾晝夜。這種飛機(jī)采用了最現(xiàn)代化的超輕復(fù)合材料。環(huán)氧樹(shù)脂與形成蜂窩結(jié)構(gòu)的石墨纖維。激光陀螺儀導(dǎo)航裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

塑料飛機(jī)、全復(fù)合材料飛機(jī)、折疊式飛機(jī)和“人鳥(niǎo)”飛機(jī)相繼問(wèn)世，試飛均已獲得成功。美國(guó)貝奇飛機(jī)制造公司制造出世界上第一架全復(fù)合材料密封飛機(jī)。它使用了耐熱性能好的碳纖維層，中間夾有環(huán)氧化物。這種新型復(fù)合材料飛機(jī)具有重量輕、航速快等優(yōu)越性。印度研制成功高級(jí)輕型直升機(jī)，它采用合成材料，如玻璃纖維環(huán)氧樹(shù)脂合成材料，芳族聚酰胺纖維環(huán)氧基樹(shù)脂合成材料等。飛機(jī)的主要旋轉(zhuǎn)翼由合成材料制成，飛機(jī)生存性能大大提高。此種直升機(jī)航速可達(dá)250千米/小時(shí)，飛機(jī)重量約4000千克，總壽命4000小時(shí)，實(shí)際上很可能長(zhǎng)達(dá)5000飛行小時(shí)。這是一種新研制成功的輕型飛機(jī)

俄羅斯蘇霍伊軍事工業(yè)集團(tuán)制造的S－37“金雕”前掠翼戰(zhàn)斗機(jī)。采用了特殊的高級(jí)碳纖維復(fù)合材料，比常用的鋁合金要輕20％。F—22在機(jī)體上廣泛使用聚合復(fù)合材料。比例(按重量)將達(dá)35%。20年中的維持成本將比上一代飛機(jī)少5億美元。

法國(guó)新型第四代“陣風(fēng)”(Rafale)雙發(fā)多任務(wù)戰(zhàn)斗機(jī)，大量采用復(fù)合材料。常規(guī)半硬殼式結(jié)構(gòu)機(jī)身的50%采用碳纖維復(fù)合材料。后機(jī)身為碳纖維復(fù)合材料，機(jī)頭整流罩和噴管整流罩為聚芳酰胺纖維復(fù)合材料。起落架及發(fā)動(dòng)機(jī)艙門為碳纖維復(fù)合材料。

印度LCA輕型戰(zhàn)斗機(jī)“光輝”式戰(zhàn)斗機(jī)最大限度地使用復(fù)合材料，將占到整個(gè)機(jī)身重量的40%以上。這對(duì)降低飛機(jī)空重、提高載重量及推重比而言非常重要

TAG公司推出全復(fù)合材料機(jī)體無(wú)人直升機(jī)

這種新型直升機(jī)采用全復(fù)合材料機(jī)體，在它們的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)上具有獨(dú)特性。這種全復(fù)合材料機(jī)體對(duì)于垂直起落無(wú)人機(jī)尚屬首次。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)使該無(wú)人直升機(jī)具有極輕的重量和極高的強(qiáng)度，從而使它們性能先進(jìn)、有效載荷大和耐航性長(zhǎng)。

火箭運(yùn)載火箭的構(gòu)造中推進(jìn)劑貯箱段用材要求越輕越好，還要有盡可能高的強(qiáng)度，不易破裂，一般多采用高強(qiáng)度鋁基復(fù)合材料制成。中國(guó)“長(zhǎng)征”2號(hào)e的有效載荷艙

液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)主要由燃燒室和噴管、渦輪泵和活門自動(dòng)器等三大部分組成。燃燒室和噴管可使推進(jìn)劑在室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生3000攝氏度以上的高溫和30—200個(gè)大氣壓的高壓氣體，高速?gòu)膰姽車姵?，形成?qiáng)大的推力。這些結(jié)構(gòu)要承受如此的高溫、高壓必須采用高強(qiáng)度的耐熱復(fù)合材料，并附有強(qiáng)冷卻系統(tǒng)。阿麗亞娜航天公司研制的“阿麗亞娜”火箭上的一級(jí)助推器的冷卻系統(tǒng)，由德國(guó)為其制造

美國(guó)研制出了一種低成本的70毫米復(fù)合材料殼體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，準(zhǔn)備替換九頭蛇70無(wú)制導(dǎo)火箭系統(tǒng)使用的MK66火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。這是復(fù)合材料殼體發(fā)動(dòng)機(jī)首次用于戰(zhàn)術(shù)武器系統(tǒng)。

可以根據(jù)作戰(zhàn)需要，增大飛行速度或射程?；鸺龔棽捎眠@種復(fù)合材料殼體發(fā)動(dòng)機(jī)比采用現(xiàn)有的MK66型發(fā)動(dòng)機(jī)其速度要快三分之一。

這種基本型復(fù)合材料殼體及發(fā)動(dòng)機(jī)在AH-64阿帕奇直升機(jī)上通過(guò)鑒定試驗(yàn)，其速度、射程和其它作戰(zhàn)性能進(jìn)一步提高，以滿足多種小直徑火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的要求。我國(guó)成功利用復(fù)合材料制造衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星瘦身

航空航天器應(yīng)用復(fù)合材料，既可獲得金屬般的剛度和強(qiáng)度，又可大大減輕自身的重量。20世紀(jì)80年代中期，復(fù)合材料開(kāi)始應(yīng)用于我國(guó)衛(wèi)星的研制中。20世紀(jì)80年代，我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的東方紅三號(hào)通信衛(wèi)星，是首次把復(fù)合材料用于主承力筒結(jié)構(gòu)的衛(wèi)星。能源,信息

電子信息材料發(fā)展趨勢(shì)

光電子材料向納米結(jié)構(gòu)、非均值、非線性和非平衡態(tài)發(fā)展。光電子材料是發(fā)展光電信息技術(shù)的先導(dǎo)和基礎(chǔ)。材料系統(tǒng)由均質(zhì)到非均質(zhì)、工作特性由線性向非線性，由平衡態(tài)向非平衡態(tài)發(fā)展是其最明顯的特征。信息傳感材料是具有信息獲取、轉(zhuǎn)換功能的材料，包括多種半導(dǎo)體、功能陶瓷、功能高分子和光纖材料。與早期的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣結(jié)構(gòu)型傳感器相比，體積小、生產(chǎn)成本低。設(shè)計(jì)、合成具有新的物理、化學(xué)敏感功能，特別是具有生物和復(fù)合功能的新材料，進(jìn)一步提高材料的敏感度和反應(yīng)滯后及恢復(fù)速度，是追求的主要目標(biāo)。能源領(lǐng)域風(fēng)力發(fā)電是新能源中開(kāi)發(fā)較早、應(yīng)用廣、技術(shù)最成熟的可再生清潔能源。目前大型風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片基本上由各種復(fù)合材料制成,同時(shí)復(fù)合材料還用在機(jī)艙罩、輪毅、塔架等部位。復(fù)合材料用于海洋能源的產(chǎn)品有冷水吸水管、發(fā)電機(jī)葉片、浮筒、閥體、擋波板、噴嘴等。這些產(chǎn)品均利用復(fù)合材料的比強(qiáng)度高、耐海水腐蝕、耐鹽霧侵蝕、抗海水微生物增長(zhǎng)、耐沖擊、耐磨損等優(yōu)點(diǎn)。能源領(lǐng)域地?zé)崮茉蠢靡皇遣膳?二是發(fā)電。復(fù)合材料在地?zé)崮艿膽?yīng)用主要是管道,冷卻塔,變電設(shè)備中絕緣,消聲器,隔熱、保溫設(shè)備。耐熱防腐、比強(qiáng)度高、隔熱性好,而且容易制造、安裝、修補(bǔ)等優(yōu)點(diǎn)。儲(chǔ)能是將剩余能量?jī)?chǔ)存起來(lái)供需要時(shí)使用。復(fù)合材料飛輪是一種很好的儲(chǔ)能設(shè)備,這就是利用復(fù)合材料纏繞制品有很大的環(huán)向強(qiáng)度,同時(shí)材料密度又很小。能源領(lǐng)域復(fù)合材料在太陽(yáng)能利用方面的應(yīng)用也是多方面,從航天器、衛(wèi)星上的太陽(yáng)能帆板、太陽(yáng)能電池、到太陽(yáng)能采暖設(shè)備、發(fā)電設(shè)備、空調(diào)制冷設(shè)備,特別是太空太陽(yáng)能發(fā)電站,大部分構(gòu)件是用碳纖維復(fù)合材料制成。由于復(fù)合材料的非磁性、隔熱和特別適用于低溫等優(yōu)點(diǎn),可以制成超導(dǎo)線圈支架、超低溫容器等。用復(fù)合材料制造的離心機(jī)轉(zhuǎn)筒,轉(zhuǎn)速高、效率大,是最理想的材料。澳新型聚光太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置光電轉(zhuǎn)換率達(dá)35%

相對(duì)便宜的太陽(yáng)能電池板往往效率很低，無(wú)法生產(chǎn)出足夠的電能；而高效的太陽(yáng)能電池板卻又十分昂貴，無(wú)法在普通消費(fèi)者中推廣。“綠金能源”公司研制的“太陽(yáng)球”很好地解決了這一問(wèn)題－－它可為那些生活在山區(qū)的居民提供充足且廉價(jià)的電能。據(jù)介紹，“太陽(yáng)球”使用的光電轉(zhuǎn)換裝置的工作效率高達(dá)35％，并且其面積只有大約1平方厘米。風(fēng)能有望成為中國(guó)第三大發(fā)電電源

如果充分開(kāi)發(fā)，中國(guó)有能力在2020年實(shí)現(xiàn)4000萬(wàn)千瓦的風(fēng)電裝機(jī)容量，風(fēng)電將超過(guò)核電成為中國(guó)第三大主力發(fā)電電源。截至2004年底，中國(guó)有43家風(fēng)電場(chǎng)，安裝1291臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量為76萬(wàn)千瓦，名列世界第十，亞洲第三。過(guò)去三年中，中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量增長(zhǎng)速率逐年遞增，分別為16.4％、21.1％和34.7％。電纜橋架交通運(yùn)輸汽車城市交通輕量化輕量化是汽車節(jié)能的重要手段,采用輕質(zhì)高強(qiáng)材料,是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化重要途徑。高性能復(fù)合材料的應(yīng)用使汽車“輕量化”上升到一個(gè)新水平。在火車車廂制造領(lǐng)域早已應(yīng)用復(fù)合材料,如雙層玻璃鋼車廂。隨著火車的提速,特別是實(shí)現(xiàn)高速列車后,復(fù)合材料正成為越來(lái)越重要的一類材料。汽車工業(yè)用新型復(fù)合材料技術(shù)

開(kāi)發(fā)玻璃纖維增強(qiáng)聚氨脂復(fù)合材料，代替汽車結(jié)構(gòu)件上的傳統(tǒng)材料。用整體模塑復(fù)合材料卡車箱，比金屬輕而且也更耐用，是替代傳統(tǒng)金屬制品的一種新途徑，已經(jīng)在大規(guī)模應(yīng)用。能為汽車制造商降低成本，而且性能使用戶受益。

復(fù)合材料將主導(dǎo)我國(guó)汽車零部件市場(chǎng)

當(dāng)前，從汽車零部件發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，零部件正向著模塊化設(shè)計(jì)方向發(fā)展。大大減少零部件組裝量。復(fù)合材料為汽車輕量化和模塊化提供了前提條件。隨著汽車輕量化的強(qiáng)烈要求，以及總體生產(chǎn)成本下降的需要，將促進(jìn)復(fù)合材料成型關(guān)鍵技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。汽車儲(chǔ)氣罐納米復(fù)合材料用于汽車業(yè)

現(xiàn)在，塑料納米復(fù)合材料已經(jīng)廣泛用來(lái)用來(lái)制備汽車部件。含6%納米粘土的PP納米復(fù)合材料，已替代30%玻纖增強(qiáng)PP復(fù)合材料，用于制造Honda（本田）汽車公司TL型轎車的座位支架。GM（通用汽車）公司使用納米復(fù)合材料，用于做汽車外飾件。PP納米復(fù)合材料已用于Impala牌汽車的邊板部件。汽車業(yè)發(fā)展依靠三大“法寶”

汽車的未來(lái)靠新材料支撐

環(huán)保、輕質(zhì)、節(jié)能是未來(lái)汽車發(fā)展主題，汽車的未來(lái)靠新材料支撐，汽車輕量化也成為當(dāng)前汽車技術(shù)的主要發(fā)展方向。轎車重量減輕10％，燃油消耗可減少6％。減輕汽車的自重，是降低油耗、節(jié)約能源、減少汽車排放的最有效途徑。高性能復(fù)合材料在快速發(fā)展的汽車工業(yè)中已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。車站復(fù)合材料在建筑工業(yè)中的應(yīng)用

樹(shù)脂基復(fù)合材料的建筑性能

（1）材料性能的可設(shè)計(jì)性。復(fù)合材料的性能可根據(jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于復(fù)合材料的重量輕，制造方便，對(duì)于大型結(jié)構(gòu)和形狀復(fù)雜的建筑制品，能夠一次成型制造，提高建筑結(jié)構(gòu)的整體性。

（2）力學(xué)性能好。復(fù)合材料的力學(xué)性能可在很大范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于選用的材料不同，增強(qiáng)材料的鋪設(shè)方向和方向差異，可以獲得性能判別很大的復(fù)合材料，如單向玻纖增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度可達(dá)1000MPa以上，比鋼（建筑鋼）的拉伸強(qiáng)度還高，選用碳纖維作增強(qiáng)材料，制得的樹(shù)脂基復(fù)合材料彈性模量可以達(dá)到建筑鋼材水平，而其密度卻比鋼材小4～5倍。更為突出的是樹(shù)脂基復(fù)合材料在制造過(guò)程中，可以根據(jù)構(gòu)件受力狀況局部加強(qiáng)，這樣既可提高結(jié)構(gòu)的承載能力，又能節(jié)約材料的減輕自重。樹(shù)脂基復(fù)合材料的建筑性能

（3）裝飾性好。樹(shù)脂基復(fù)合材料的表面光潔，可以配制成各種鮮艷的色彩，也可以制造出不同的花紋和圖案，適宜制造各種裝飾板、大型浮雕及工藝美術(shù)雕塑等。

（4）透光性。透明玻璃鋼的透光率達(dá)85%以上（與玻璃相似），其最大特點(diǎn)是不易破碎，能承受荷載。用于建筑工程時(shí)可以將結(jié)構(gòu)、圍護(hù)及采光三者綜合設(shè)計(jì)，能夠達(dá)到簡(jiǎn)化采光設(shè)計(jì)，降低工程造價(jià)之目的。復(fù)合材料的建筑性能（5）隔熱性建筑物的作用是能夠防止由熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流引起的溫度變化，給人們以良好的工作和休息環(huán)境。一般建筑材料的隔熱性能較差，例如普通混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為1.5～2.1W(m·K)，紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)為0.81W(m·K)，復(fù)合材料的夾層結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)為0.05～0.08W(m·K)，比普通紅磚小10倍，比混凝土小20多倍。

（6）隔音性隔音效果好壞是評(píng)價(jià)建筑物質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。但傳統(tǒng)材料中，隔音效果好的建筑材料往往密度較大，隔熱性差，運(yùn)輸和安裝困難。復(fù)合材料的隔音性能雖然不很理想，但它有消逝振動(dòng)音波及傳播音波的作用，經(jīng)過(guò)專門設(shè)計(jì)的夾層結(jié)構(gòu)，可達(dá)到既隔音又隔熱的雙層效果。復(fù)合材料的建筑性能（7）電性能玻璃鋼具有良好的絕緣性能，它不受電磁波作用，不反射無(wú)線電波。通過(guò)設(shè)計(jì)，可使其在很寬的頻段內(nèi)都具有良好的透微波性能，對(duì)電通訊系統(tǒng)的建筑物有特殊用途，如可用于制造雷達(dá)天線罩和各種機(jī)房。

（8）耐化學(xué)腐蝕玻璃鋼有很好的抗微生物作用和耐酸、堿、有機(jī)溶劑及海水腐蝕作用的能力。特別適用于化工建筑、地下建筑及水工建筑等工程。

（9）透水和吸水性玻璃鋼吸濕性很低，不透水，可以用于建筑工程中的防水、給水及排水等工程。建筑用基復(fù)合材料的應(yīng)用情況（1）承載結(jié)構(gòu)：柱、桁架、梁、基礎(chǔ)、承重折板、屋面板、樓板等，廠房的承重結(jié)構(gòu)、高層建筑大板結(jié)構(gòu)。（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)：各種波紋板、夾層結(jié)構(gòu)板，各種不同材料復(fù)合板，既是圍護(hù)結(jié)構(gòu)，又是承重結(jié)構(gòu)。（3）采光制品：工業(yè)廠房、民用建筑、農(nóng)業(yè)溫室及大型公用建筑的天窗、屋頂及圍擴(kuò)墻面采光等。

（4）門窗裝飾材料：門窗斷面復(fù)合材料拉擠型材、平板、浮雕板、復(fù)合板等。防水、隔熱、耐化學(xué)腐蝕。（5）給排水工程材料：各種規(guī)格的給水玻璃鋼管、高位水箱、化糞池、防腐排污管等。建筑用樹(shù)脂基復(fù)合材料的應(yīng)用情況（6）衛(wèi)生潔具材料：浴盆等，各種整體式、組裝式衛(wèi)生間等。

（7）采暖通風(fēng)材料：冷卻塔、管道、葉片及整體成型的采暖通風(fēng)制品。中央空調(diào)系統(tǒng)中的通風(fēng)廚、送風(fēng)管、排氣管等。

（8）高層樓房屋頂建筑：旋轉(zhuǎn)餐廳屋蓋、異形尖頂裝飾屋蓋、樓房加高、球形屋蓋、屋頂花園、屋頂游泳池、廣告牌和廣告物等。

（9）特殊建筑：大跨度飛機(jī)庫(kù)、各種尺寸的冷庫(kù)、活動(dòng)房屋、崗?fù)?、移?dòng)劇院、透微波塔樓等。

（10）其它：各種家具、公園和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)座椅、海濱浴場(chǎng)活動(dòng)更衣室、公園仿古涼亭等。

塑木復(fù)合材料在園林建筑中的應(yīng)用

木材是園林建筑工程中不可缺少的材料之一。但作為天然高分子材料會(huì)很快腐蝕，喪失起使用功能。為了延長(zhǎng)木制品的使用壽命，進(jìn)行烘干、防腐、油漆扽二次處理，大大增加了維護(hù)成本。WPC隔離了木質(zhì)組分和環(huán)境的接觸，克服了木材這一缺點(diǎn)，WPC產(chǎn)品可保10－50年，在潮濕環(huán)境和近水環(huán)境中，WPC迅速地被關(guān)注和使用。上個(gè)世紀(jì)末，美國(guó)海軍投入了大筆費(fèi)用，研制了用于港口、碼頭的塑木護(hù)欄材料，揭開(kāi)WPC在近水建筑使用的序幕。日本將WPC用于浴室鋪板，是WPC適應(yīng)潮濕環(huán)境的范例。WPC材料的大量使用，構(gòu)建了眾多美侖美奐的建筑案例。21世紀(jì)的新型節(jié)能環(huán)保材料

高密度復(fù)合材料

我國(guó)是森林資源十分匱乏的國(guó)家，年木材缺口高達(dá)300萬(wàn)立方米，更加大了市場(chǎng)對(duì)代木材料的需求。新型高密度復(fù)合材料，主要工藝原理是以稻草、麥秸、棉花桿、玉米桿、甘蔗渣、竹屑、蘆葦桿、木屑等農(nóng)業(yè)廢棄物作原料，以聚乙烯、聚丙烯及其廢棄物，如汽水瓶、可樂(lè)瓶、礦泉水瓶等或塑料薄膜、塑料制品的城市廢棄物（白色垃圾）等作粘合材料，在一定工藝條件下合成。被聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展組織（UNIDO）譽(yù)為“21世紀(jì)新材料”。生體材料

美國(guó)防務(wù)青睞十大技術(shù)

先進(jìn)多功能材料技術(shù)：美國(guó)的阿拉莫斯國(guó)立實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)研制出了一種新型智能防護(hù)衣。在具有放射性和有毒性的生物介質(zhì)中會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。專家們預(yù)測(cè)，未來(lái)幾年內(nèi)先進(jìn)的多功能材料將進(jìn)一步被使用。例如，變色纖維能更準(zhǔn)確地根據(jù)特殊場(chǎng)所、季節(jié)和時(shí)間進(jìn)行偽裝。輕型復(fù)合材料將改進(jìn)人體裝甲并拯救生命。遠(yuǎn)程生理狀況監(jiān)視將使指揮人員能夠了解士兵的確切身體現(xiàn)狀。研究者也在探索能夠增強(qiáng)士兵體力的技術(shù)。生物醫(yī)用材料的研究進(jìn)展

復(fù)合生物材料，有效解決材料的強(qiáng)度、韌性及生物相容性問(wèn)題。開(kāi)發(fā)新型醫(yī)用合金材料,生物適應(yīng)性優(yōu)良的Zr、Nb、Ta、Pd、Sn合金化元素被用于取代鈦合金中有毒性的Al、V等，生物親和性顯著提高，,耐蝕及機(jī)械性能也有較大改善，在脊椎校正、斷骨固定等方面有特殊的應(yīng)用。以納米顆粒作為藥物和基因轉(zhuǎn)移載體，將藥物、DNA和RNA等基因治療分子包裹在納米顆粒之中或吸附在其表面，在細(xì)胞攝取作用下進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，實(shí)現(xiàn)安全有效的靶向性藥物和基因治療。可植入人體骨內(nèi)的高分子復(fù)合材料

目前使用的骨折內(nèi)固定材料主要是金屬材料和進(jìn)口高分子材料。金屬材料存在骨組織的力學(xué)性能不匹配、須二次手術(shù)取出和易感染等缺陷，而進(jìn)口高分子材料則由于在X光下不易顯影以及價(jià)格昂貴等原因未能在國(guó)內(nèi)推廣。研究利用國(guó)產(chǎn)原料制備出聚乳酸/羥基磷灰石（PDLLA/HA）復(fù)合材料，不僅具有良好的生物相容性和一定的力學(xué)強(qiáng)度，而且克服了同類材料在普通X光下不顯影的弱點(diǎn)。近兩年來(lái)，解放軍203醫(yī)院“服乳酸/羥基磷灰石可吸收固定件手術(shù)治療關(guān)節(jié)周圍松質(zhì)骨骨折”19例臨床療效較為理想：全部病例骨折均固定至愈合無(wú)移位，無(wú)傷口感染，肢體功能恢復(fù)良好。俄羅斯撐桿跳女皇伊辛巴耶娃以5米03摘得金牌撐竿的演變最早的木桿，高度3.30米1905年竹竿，高度4.77米1930年金屬竿，高度4.80米1948年玻璃纖維竿，5米目前的復(fù)合材料竿已突破了6米的高度強(qiáng)度、柔韌性、彈力等都超過(guò)傳統(tǒng)材料體育運(yùn)動(dòng)

復(fù)合材料“造就”奧運(yùn)會(huì)冠軍

奧運(yùn)會(huì)冠軍人人敬佩，但很少有人想到他(她)們使用的高科技體育器材的作用，環(huán)氧復(fù)合材料就是其中重要的一種，它曾“造就”奧運(yùn)冠軍。

體育用品材質(zhì)的優(yōu)劣對(duì)于提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)的作用是人所共知的。如今，很多運(yùn)動(dòng)如自行車、羽毛球、高爾夫和滑雪等，其設(shè)備制造商常常利用先進(jìn)材料提升產(chǎn)品性能，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)成績(jī)的提高。在悉尼奧運(yùn)會(huì)上，美國(guó)花220萬(wàn)美元來(lái)設(shè)計(jì)新的運(yùn)動(dòng)體育用品，鞏固其在世界競(jìng)技體育上的領(lǐng)先地位。

如獲得男子自行車公路賽冠軍的德國(guó)著名車手烏爾里希的“坐騎”是用碳纖維環(huán)氧復(fù)合材料做的支架，質(zhì)量?jī)H7.5千克。碳纖維環(huán)氧增強(qiáng)塑料復(fù)合材料除了能做羽毛球拍、網(wǎng)球拍外，在其他體育用品方面也有體現(xiàn)，比如高爾夫球桿、自行車架、釣魚(yú)竿以及復(fù)合材料賽車、游艇等。體育用品考驗(yàn)復(fù)合材料

資料顯示，目前體育用品產(chǎn)業(yè)是僅次于國(guó)防工業(yè)率先使用先進(jìn)塑料復(fù)合材料最多的產(chǎn)業(yè)。上世紀(jì)70年代以前，羽拍的材料幾乎全是木材和鋼管的天下，后來(lái)采用了鋁合金，而如今完全是新材料的世界，如高強(qiáng)度碳纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料等，因?yàn)檫@些材料更輕、更強(qiáng)、更耐用，也能吸收更多的振動(dòng)，同時(shí)讓球拍制造商在球拍的硬度、球感、擊球性能的設(shè)計(jì)上有更大的發(fā)揮空間。碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的比強(qiáng)度、比模量綜合指標(biāo)，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料中幾乎是最高的。一只用碳纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料生產(chǎn)的網(wǎng)球拍，質(zhì)量?jī)H為200克，只有木質(zhì)球拍的一半。碳纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料除了能作羽毛球拍、網(wǎng)球拍外，在其他體育用品方面也有體現(xiàn)，比如高爾夫球桿、自行車架、釣魚(yú)竿以及復(fù)合材料賽車、游艇等。在足、籃、排三大球身上，也會(huì)捕捉到復(fù)合材料的身影。2002年世界杯的指定用球———‘飛火流星‘就采用了拜耳公司研制的聚氨酯合成泡沫制作。另外，球體的外層是用一種特別耐磨的聚氨酯材料制成的，使得球體能夠在特別惡劣的條件下使用。當(dāng)NBA成為一個(gè)國(guó)際體育界知名的商業(yè)品牌時(shí)，聚氨酯材料的籃球鞋可謂獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，備受全世界球迷青睞現(xiàn)代籃球鞋多以人造鞣皮及輕質(zhì)透氣的網(wǎng)眼織物組成鞋面，整個(gè)鞋底多為聚氨酯材料制成，使運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)時(shí)更顯靈活、迅捷。PVC、PU籃球及高級(jí)合成革沙灘排球的相繼問(wèn)世，所用材料是聚氯乙烯人造革，它的外皮經(jīng)過(guò)防水處理，性能優(yōu)于橡膠球，是室內(nèi)外兩用球，適合廣大中小學(xué)生和初學(xué)者使用。出于對(duì)環(huán)境問(wèn)題、資源問(wèn)題的考慮，今后的體育用品還將由易于回收利用的熱塑性塑料復(fù)合材料所制造。隨著體育運(yùn)動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)器材越來(lái)越苛刻的要求，將先進(jìn)的塑料復(fù)合材料運(yùn)用到體育用品中來(lái)是21世紀(jì)體育用品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流。

空中翻轉(zhuǎn)身體粉色裝束上陣上下翻滾如銀狐如蛟龍從天而降旅游帳篷保齡球1.5復(fù)合材料新的生長(zhǎng)點(diǎn)與領(lǐng)域

1.5.1

未來(lái)復(fù)合材料發(fā)展的新領(lǐng)域該領(lǐng)域的科學(xué)性滿足時(shí)代的需求體現(xiàn)特色與優(yōu)勢(shì)1）功能、多功能、機(jī)敏、智能復(fù)合材料2）納米復(fù)合材料3）仿生復(fù)合材料

復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)度大，更適合于發(fā)展功能材料。復(fù)合材料所具有的復(fù)合效應(yīng)也為功能材料的研究與開(kāi)發(fā)提供了廣闊的途徑。功能復(fù)合材料電功能磁功能光功能熱功能化學(xué)功能機(jī)械功能導(dǎo)電壓電超導(dǎo)絕緣吸波屏蔽半導(dǎo)電軟磁硬磁屏蔽磁滯磁流體透光濾光變色光屏蔽聲功能吸聲聲納導(dǎo)熱防熱阻燃耐熱蝕吸附分離抗腐蝕催化催化阻尼減振自潤(rùn)滑耐磨密封防彈（1）功能復(fù)合材料（2）多功能復(fù)合材料多功能復(fù)合材料成分多元化與自由度成分與組織的可設(shè)計(jì)性多種功能之間的復(fù)合力學(xué)性能與物理性能的復(fù)合

軍用飛機(jī)的自我保護(hù)的隱身功能：將機(jī)殼的吸收電磁波與高強(qiáng)度密切結(jié)合。兼有吸收電磁波、紅外線等功能。（3）機(jī)敏復(fù)合材料機(jī)敏復(fù)合材料傳感功能材料

命令執(zhí)行功能材料外部環(huán)境主動(dòng)響應(yīng)有希望得到應(yīng)用的領(lǐng)域：國(guó)防尖端技術(shù)、建筑、交通運(yùn)輸、水利、醫(yī)療衛(wèi)生、海洋漁業(yè)等。節(jié)省能源、減少污染、提高安全性。自診斷、自適應(yīng)、自修復(fù)（4）智能復(fù)合材料是功能復(fù)合材料的高級(jí)形式機(jī)敏復(fù)合材料+自決策能力具有人工智能系統(tǒng)可對(duì)外部信息詳細(xì)分析并做出決策指揮執(zhí)行材料做出優(yōu)化動(dòng)作傳感部分與執(zhí)行部分具有高的靈敏度、精確度和響應(yīng)速度是本世紀(jì)所追求的目標(biāo)2）納米復(fù)合材料納米效應(yīng)

納米粉末的原子主要集中在表面，當(dāng)顆粒尺寸為2nm時(shí)，80%的原子位于顆粒表面。量子尺寸效應(yīng)宏觀量子隧道效應(yīng)表面效應(yīng)界面效應(yīng)力學(xué)性能光學(xué)性能磁學(xué)性能熱學(xué)性能電學(xué)性能納米復(fù)合材料在納米尺寸上，新材料可以擁有自己特性，把新材料制成復(fù)合材料時(shí)，其功能就更加強(qiáng)大了。納米復(fù)合材料具有強(qiáng)的抗輻射能力，其關(guān)鍵在于組成復(fù)合材料的不同物質(zhì)層與層之間的界面。當(dāng)不同的物質(zhì)層越來(lái)越薄時(shí)，不同物質(zhì)間的界面就決定了復(fù)合材料的特性。不同物質(zhì)的界面使得復(fù)合材料表現(xiàn)出了原組成物質(zhì)所不具備的新奇特性。理想的納米復(fù)合材料不僅能抗輻射損傷，它自己也不會(huì)通過(guò)吸收中子成為放射性物質(zhì)。納米復(fù)合材料納米復(fù)合材料已經(jīng)用來(lái)制作“多重接面”太陽(yáng)能電池。該電池的每一層能夠捕獲太陽(yáng)能光譜中特定的顏色。這比僅僅轉(zhuǎn)換部分光譜的傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池有效多了。運(yùn)用納米復(fù)合材料的多重接面太陽(yáng)能電池有望在十年內(nèi)把轉(zhuǎn)換率提高到50%。復(fù)合材料的納米結(jié)構(gòu)也能使較輕的材料擁有很大的機(jī)械強(qiáng)度。已經(jīng)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)制造業(yè)，用來(lái)生產(chǎn)汽車和飛機(jī)，風(fēng)電和潮汐發(fā)電的渦輪葉片。將提高效率，延長(zhǎng)葉片的使用壽命，并且改善發(fā)電系統(tǒng)。3）仿生復(fù)合材料經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的演變進(jìn)化，形成具有機(jī)構(gòu)復(fù)雜精巧、效能奇妙多彩的功能原理和作用機(jī)制。出現(xiàn)了許多結(jié)構(gòu)合理，性能優(yōu)異、具有復(fù)合材料組織特點(diǎn)的天然材料。天然復(fù)合材料是具有環(huán)境意識(shí)材料的完美范例,而且天然材料還具有人工合成復(fù)合所無(wú)法比擬的優(yōu)化設(shè)計(jì)。天然復(fù)合材料的主要成分有蛋白質(zhì)、聚糖、礦物質(zhì)及水,但卻組合出成千上萬(wàn)種性質(zhì)各異的復(fù)合材料。

3）仿生復(fù)合材料向天然材料學(xué)習(xí)竹子：管式纖維、外密內(nèi)疏、正反螺旋形排列貝殼：無(wú)機(jī)質(zhì)與有機(jī)質(zhì)層狀交替疊層，高強(qiáng)韌骨骼：表面堅(jiān)硬光滑，內(nèi)部疏松的粘彈性體樹(shù)木：定向排列的纖維結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)壽命的秘密藤、蔓、稻草：天然的優(yōu)質(zhì)纖維材料適應(yīng)自然環(huán)境、優(yōu)勝劣敗、信息豐富、道理深?yuàn)W。非常值得復(fù)合材料科學(xué)工作者學(xué)習(xí)。仿生復(fù)合材料biomimeticcompositematerials，是參照生命系統(tǒng)的樣式和器官材料的規(guī)律而設(shè)計(jì)制造的人工復(fù)合材料。關(guān)于天然生物材料的近代仿生分析始于20世紀(jì)70年代初期。80年代后期出現(xiàn)復(fù)合材料“仿生設(shè)計(jì)”的提法。直至90年代初期才逐步出現(xiàn)參照生物材料的規(guī)律設(shè)計(jì)并制造的人工復(fù)合材料。仿生復(fù)合材料是向天然生物材料尋找啟發(fā)和模擬制造，從材料科學(xué)的觀點(diǎn)對(duì)天然生物材料進(jìn)行觀察、測(cè)試、分析、計(jì)算、歸納和抽象，找出有用的規(guī)律來(lái)指導(dǎo)復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和研制。①纖維的形態(tài)與結(jié)構(gòu)。典型的纖維具有漸尖的末端，與寬度相比顯得非常細(xì)長(zhǎng)，通常是厚壁的，只具有很小的胞腔，是高分子以定向排列形式組成的材料。生物體的纖維大體分為植物性纖維和動(dòng)物性纖維。前者由無(wú)數(shù)酪單元長(zhǎng)鏈構(gòu)成，是葡萄糖的聚合物;后者是蛋白質(zhì)聚合物，包括膠原纖維、彈性纖維和網(wǎng)狀纖維。木纖維的細(xì)胞壁是一個(gè)典型的復(fù)合結(jié)構(gòu)，由相當(dāng)于鋼筋的微纖絲、相當(dāng)于石料的木質(zhì)素和相當(dāng)于水泥的米纖維素組成類似于鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)，既有強(qiáng)度，又有韌性。②纖維在基體中的排列。植物體內(nèi)纖維成束或成環(huán)狀地存在于皮層和韌皮部?jī)?nèi)，成群或分散地存在于木質(zhì)部與韌皮部之中。纖維的走向大多與主軸一致，如木材、竹材等。但葉子、果實(shí)、節(jié)子中纖維的走向就多種多樣。葉脈中維管束的分布和排列具有分叉結(jié)構(gòu)，對(duì)管網(wǎng)設(shè)計(jì)有重要參考價(jià)值。動(dòng)物纖維的走向也各不相同，如有些骨板纖維成螺旋狀排列，使骨質(zhì)有較高的強(qiáng)度和韌性。③生物復(fù)合材料的功能適應(yīng)性。一定生態(tài)環(huán)境中長(zhǎng)期存在的生物，必然具有最適應(yīng)環(huán)境的結(jié)構(gòu)，即其構(gòu)造符合某種最佳設(shè)計(jì)。自然進(jìn)化的趨勢(shì)是用最少的結(jié)構(gòu)材料來(lái)承受最大的外力。在外形上很不規(guī)則，內(nèi)部組織分布又很不均勻的骨骼結(jié)構(gòu)都是一個(gè)理想的等強(qiáng)度最優(yōu)結(jié)構(gòu)，而且是一個(gè)具有反饋能力的控制系統(tǒng)。④生物復(fù)合材料的創(chuàng)傷愈合。生物有機(jī)體的顯著特點(diǎn)之一是具有再生機(jī)能，受到損傷破壞以后機(jī)體自行調(diào)整愈合創(chuàng)傷。如樹(shù)木嫁接，在砧木和接穗的切面上靠近切口處的完整細(xì)胞逐漸變大而分裂，產(chǎn)生許多細(xì)胞(稱細(xì)胞增生)，砧木和接穗的愈傷組織互相混合，形成維管束形成層，從而使二者的木質(zhì)部和韌皮部連接，達(dá)到再生目的。1.5.2基礎(chǔ)理論,設(shè)計(jì)與制備方法,開(kāi)拓與創(chuàng)新復(fù)合材料迅速且穩(wěn)步發(fā)展的前提深入研究基礎(chǔ)問(wèn)題提高設(shè)計(jì)水平創(chuàng)造新的制備方法1）復(fù)合材料的基礎(chǔ)理論問(wèn)題界面界面的重要性復(fù)合材料中特有且重要的問(wèn)題性能受界面組織結(jié)構(gòu)的影響極大研究?jī)?nèi)容對(duì)界面結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)的考察提高與完善表征方法優(yōu)化設(shè)計(jì)與界面改性充分認(rèn)識(shí)界面應(yīng)力功能材料的界面的功能傳遞行為2）新的設(shè)計(jì)與制備方法新的設(shè)計(jì)方法計(jì)算與信息技術(shù)的高度發(fā)展虛擬設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)模擬新的制備方法新制備技術(shù)：樹(shù)脂遷移膜塑法、含增強(qiáng)體的注