復(fù)合材料概述

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，通過復(fù)合化而得到單一材料所不具備的性能?！保◢u村昭治.未來を拓く先端材料，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）“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。”（吳人潔，復(fù)合材料，天津大學(xué)出版社，2000）“經(jīng)過一定的操作，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。

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)各組元含量都大于5％；(2)復(fù)合材料的性能顯著不同于各組元的性能，(3)通過各種方法混合而成。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)，復(fù)合材料應(yīng)該是多功能的材料系統(tǒng)，可提供任何單一材料所無法獲得的特性。也就是說，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，就是說復(fù)合材料中各組元不但保持各自的固有特性，而且可最大限度發(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)合材料的性能取決于各組成相性能的協(xié)同。復(fù)合材料具有新的、獨(dú)特的和可用的性能，這種性能是單個(gè)組分材料性能所不及或不同的；5、復(fù)合材料是各組分之間被明顯界面區(qū)分的多相材料，即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)。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)合材料在世界各國還沒有統(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。材料的分類方法（1）按材料的使用性能，結(jié)構(gòu)材料、功能材料。（2）按材料的化學(xué)性質(zhì)分類，有金屬材料、非金屬材料。（3）按物理性質(zhì)分類，有絕緣材料、磁性材料、遠(yuǎn)光材料、半導(dǎo)體材料、導(dǎo)電材料等。（4）按用途分類，有航空材料、電工材料、建筑材料、包裝材料等。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熱塑性樹脂

熱固性樹脂

樹脂基

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?；w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。（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)問題有待解決。1.1.2復(fù)合材料的歷史

從廣義上講，復(fù)合材料已有很久的歷史。遠(yuǎn)古時(shí)代人們用稻草摻入黏土做土坯。古代人們用鋼鐵層壓法制成刀劍等。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)。隨后為了提高纖維的彈性率，開發(fā)了硼纖維、碳纖維、耐熱氧化鋁纖維等。另一方面，為了改善樹脂的耐熱性，對(duì)金屬基復(fù)合材料也開展了研究。FRM的耐熱溫度已達(dá)450℃，強(qiáng)度在1500MPa以上。同時(shí)，對(duì)陶瓷等無機(jī)材料作為復(fù)合材料的基體也有了重新的認(rèn)識(shí)，在研究開發(fā)的基礎(chǔ)上有了廣泛的應(yīng)用。如果將玻璃強(qiáng)化樹脂看作是第一代復(fù)合材料，則CFRP、BFRP可以稱為第二代復(fù)合材料。進(jìn)一步，以金屬或陶瓷為基體的先端復(fù)合材料則可以稱為第三代復(fù)合材料。第一代第二代第三代氧化鋁纖維玻璃纖維硼纖維碳纖維芳族聚酰胺晶

須+高韌性高彈性

輕量

耐熱性工程塑料環(huán)境擴(kuò)大碳化硅纖維金

屬陶

瓷石

墨泡沫材料混凝土石

膏功能復(fù)合材料延伸與韌性氮化鋁纖維石墨纖維功能化定向凝固共晶自增強(qiáng)塑料擴(kuò)散接合表面處理CVD(化學(xué)氣相沉積)CVI(化學(xué)氣相滲透)

CIP,HIP-SiC-Al2O3Si3N4石墨聚

脂金屬纖維聚酰亞硝胺1.2復(fù)合材料在21世紀(jì)應(yīng)起的作用

討論復(fù)合材料在21世紀(jì)應(yīng)起的作用之前，應(yīng)分析與預(yù)測(cè)人類在新的世紀(jì)面臨的問題、社會(huì)特點(diǎn)與重點(diǎn)需求。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)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?cè)祟愐呀?jīng)進(jìn)入了高度信息化的社會(huì)

信息技術(shù)的每一步發(fā)展都與材料息息相關(guān)

2)對(duì)提高人類生活質(zhì)量做出貢獻(xiàn)材料還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。2)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政災(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3)在解決資源短缺與能源危機(jī)方面的貢獻(xiàn)復(fù)合材料開發(fā)新能源與節(jié)約能源挖掘尚未被利用的能源開發(fā)海洋與空間使基礎(chǔ)設(shè)施延長壽命提高太陽能的轉(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)樹脂裝置已潛入海下1000m）海上石油平臺(tái)、空間站、航天器等能源領(lǐng)域輕量化是汽車節(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)合材料正成為越來越重要的一類材料。風(fēng)力發(fā)電是新能源中開發(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、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)備上,這主要利用復(fù)合材料的耐熱防腐、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)能是合理利用能量的一種方法,它可將剩余能量儲(chǔ)存起來供需要時(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。復(fù)合材料在太陽能利用方面的應(yīng)用也是多方面,從航天器、衛(wèi)星上的太陽能帆板、太陽能電池、到太陽能采暖設(shè)備、發(fā)電設(shè)備、空調(diào)制冷設(shè)備中處處可見復(fù)合材料制品,特別是太空太陽能發(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。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)榉柿匣蝻暳隙喾N固體廢棄物高值化利用對(duì)多種廢舊塑料、粉煤灰、廢礦渣、鋸末以及農(nóng)作物秸稈等共混中的不同配比、粒度、輔助劑的協(xié)同效應(yīng),加工條件和特殊加工設(shè)備,使復(fù)合材料各種成分能夠均勻分散、緊密結(jié)合、高填充,并成功研發(fā)出系列高附加值產(chǎn)品,如城市給排水井蓋、井箅、城市綠化用樹池算等市政工程制品,包裝板材、托盤、木硅塑建筑模板等建筑工程制品和交通運(yùn)輸制品等,實(shí)現(xiàn)了固體廢棄物的資源化和循環(huán)利用,變廢為寶，為構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)作出了積極貢獻(xiàn)。“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)應(yīng)用舉例航空航天特別說明：這里僅僅是對(duì)航空航天中所使用的復(fù)合材料進(jìn)行簡單介紹；圖片來自網(wǎng)絡(luò)，如有圖片與文字說明不相符合的地方，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)合材料來代替原有的材料。飛機(jī)需要的燃料將由液體甲烷或液氫代替煤油，加注一次燃料可以飛行1.6萬千米。預(yù)計(jì)2030年這種飛機(jī)可以投入使用。

(俄羅斯)美國的無人駕駛飛機(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。機(jī)翼翼展61米，用環(huán)氧樹脂的形成蜂窩結(jié)構(gòu)的石墨纖維制造。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”飛機(jī)相繼問世，試飛均已獲得成功。美國貝奇飛機(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。石墨和環(huán)氧化物的保護(hù)層包裹著一種蜂窩狀材料。由2600個(gè)部件組成，部件少也降低了發(fā)生事故的概率。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)氧樹脂合成材料，芳族聚酰胺纖維環(huán)氧基樹脂合成材料等。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)。是俄羅斯采用新材料和新技術(shù)的主要試驗(yàn)機(jī)型。S-37“金雕”同時(shí)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％。據(jù)說機(jī)翼還能夠彎曲。F—22在機(jī)體上廣泛使用含熱塑(12%)和熱作用(10%)的聚合復(fù)合材料(KM)。在批生產(chǎn)的飛機(jī)上使用復(fù)合材料(KM)的比例(按重量)將達(dá)35%。戰(zhàn)斗損耗率在十年后僅為F—15的二十分之一，維護(hù)人員將減半，一個(gè)中隊(duì)20年中的維持成本將比F—15少5億美元。法國新型第四代“陣風(fēng)”(Rafale)雙發(fā)多任務(wù)戰(zhàn)斗機(jī)，采用前置鴨翼、后掠三角翼和單垂尾氣動(dòng)布局，大量采用復(fù)合材料。“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)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)計(jì)劃的主要技術(shù)目標(biāo)之一就是最大限度地使用復(fù)合材料，在批量生產(chǎn)的戰(zhàn)斗機(jī)上復(fù)合材料重量可能將占到整個(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

中國國產(chǎn)第四代

戰(zhàn)機(jī)

探密

機(jī)身許多部位采用碳纖維和玻璃纖維等復(fù)合材料，具有重量輕、強(qiáng)度大、耐高溫、抗疲勞的優(yōu)點(diǎn)；還可間接改善飛行性能，降低雷達(dá)波反射。大量使用強(qiáng)度大、重量輕的合金和硬質(zhì)碳纖維和玻璃纖維復(fù)合材料。各型復(fù)合材料的使用量將占整機(jī)材料的20％－40％。普遍使用高性能復(fù)合材料等新型材料，以降低自身重量，增大發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比。新型材料一般是指添加了石墨的碳纖維復(fù)合材料和添加了鈦、鎂或鋰的鋁合金材料。TAG公司推出全復(fù)合材料機(jī)體無人直升機(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)于垂直起落無人機(jī)尚屬首次。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)使該無人直升機(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。

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“長征”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，高速從噴管噴出，形成強(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)，由德國為其制造

美國的錫奧科爾公司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)。

這種新型發(fā)動(dòng)機(jī)是根據(jù)美國陸軍的一項(xiàng)合同研制的。采用復(fù)合材料殼體是為了增大非敏感彈藥的裝藥量，可承受的內(nèi)壓達(dá)7兆帕，安全系數(shù)是目前水平的4到5倍。這樣，可以根據(jù)作戰(zhàn)需要，增大飛行速度或射程。火箭彈采用這種復(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。

目前已經(jīng)交付了700臺(tái)復(fù)合材料殼體發(fā)動(dòng)機(jī)，并通過了鑒定試驗(yàn)。1998年1月，6枚裝有九頭蛇M(jìn)-225戰(zhàn)斗部的火箭彈從復(fù)仇者地面發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射，攻擊位于1公里以外的目標(biāo)卡車。試驗(yàn)表明，這些復(fù)合材料殼體發(fā)動(dòng)機(jī)與九頭蛇系統(tǒng)的戰(zhàn)斗部是匹配的。1998年10月底前有150枚火箭彈從AH-64直升機(jī)上發(fā)射，1999年全部完成鑒定試驗(yàn)。

如果這種基本型復(fù)合材料殼體及發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在AH-64阿帕奇直升機(jī)上通過鑒定試驗(yàn)，其速度、射程和其它作戰(zhàn)性能可以進(jìn)一步提高以滿足多種小直徑火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的要求。未來航天飛機(jī)什么樣?

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，是一種新型的多功能航天飛行器。開發(fā)了一種新型的氣塞式火箭推動(dòng)器，以使飛行器以18倍音速的速度飛行，同時(shí)，為減輕重量，采用新式的質(zhì)量較輕的復(fù)合材料制造。我國成功利用復(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)合材料開始應(yīng)用于我國衛(wèi)星的研制中。衛(wèi)星承力筒是衛(wèi)星內(nèi)部的一個(gè)圓柱形結(jié)構(gòu)件，它承載著衛(wèi)星的全部重量。20世紀(jì)80年代，我國自行設(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。泡沫材料摧毀"哥倫比亞"號(hào)獲新佐證

美國“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)事故調(diào)查委員會(huì)近日公布的測(cè)試結(jié)果，為泡沫材料撞擊導(dǎo)致該航天飛機(jī)解體墜毀提供了新證據(jù)。“哥倫比亞”號(hào)發(fā)射升空后不久，其外部燃料箱外的泡沫材料發(fā)生脫落，并擊中航天飛機(jī)左翼。事故調(diào)查人員已基本認(rèn)定，“哥倫比亞”號(hào)左翼出現(xiàn)孔洞，使得超高溫氣體進(jìn)入，最終導(dǎo)致這架航天飛機(jī)在重返大氣層時(shí)解體墜毀。有關(guān)技術(shù)人員的最新測(cè)試顯示，泡沫材料撞擊確實(shí)有可能造成航天飛機(jī)機(jī)翼產(chǎn)生孔洞。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。光電集成將是21世紀(jì)光電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。光電子材料是發(fā)展光電信息技術(shù)的先導(dǎo)和基礎(chǔ)。材料尺度逐步低維化———由體材料向薄層、超薄層和納米結(jié)構(gòu)材料的方向發(fā)展，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)。充分利用太陽能的新材料太陽能取之不盡，用之不竭關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)化效率現(xiàn)在的光電材料的轉(zhuǎn)化率僅約12％如果能夠提高到50％……

澳新型聚光太陽能光伏發(fā)電裝置光電轉(zhuǎn)換率達(dá)35%

相對(duì)便宜的太陽能電池板往往效率很低，無法生產(chǎn)出足夠的電能；而高效的太陽能電池板卻又十分昂貴，無法在普通消費(fèi)者中推廣。“綠金能源”公司研制的“太陽球”很好地解決了這一問題－－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?！疤岣吡肆慨a(chǎn)性”日本斯大精密展出燃料電池新微型泵

在2005年11月9日～11日于日本科學(xué)技術(shù)館舉行的“第16屆微機(jī)械展”上，日本斯大精密（StarMicronics）展出了面向筆記本電腦的設(shè)想用于燃料電池的燃料供給等的微型泵。除改變了膜片及閥門使用的材料外，還通過改進(jìn)內(nèi)部構(gòu)造，增加了無需改變外形尺寸即可提高最大流量的型號(hào)。

材料方面，膜片采用COC(環(huán)烯烴共聚物)樹脂，閥門采用EPDM(三元乙丙)橡膠。而原來所有部件使用的均是聚丙烯樹脂。與聚丙烯樹脂相比，COC樹脂及EPDM橡膠材料在成形后形狀的穩(wěn)定性較高，提高了產(chǎn)品的成品率。要想實(shí)現(xiàn)燃料電池的實(shí)用化，就需要提高燃料供給用的微型泵的量產(chǎn)性，因此在材料上加大了研究力度。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、無后遺問題）風(fēng)能有望成為中國第三大發(fā)電電源

如果充分開發(fā)，中國有能力在2020年實(shí)現(xiàn)4000萬千瓦的風(fēng)電裝機(jī)容量，風(fēng)電將超過核電成為中國第三大主力發(fā)電電源。截至2004年底，中國有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76萬千瓦，名列世界第十，亞洲第三。過去三年中，中國風(fēng)電裝機(jī)容量增長速率逐年遞增，分別為16.4％、21.1％和34.7％。風(fēng)力發(fā)電葉片最大尺寸:每個(gè)葉片的重量為50噸.電纜橋架交通運(yùn)輸汽車城市交通汽車工業(yè)用新型復(fù)合材料技術(shù)

歐文康寧（Owens

Cornig）公司汽車開發(fā)業(yè)務(wù)部和拜耳（Bayer）公司聚氨脂部聯(lián)手開發(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。

為擴(kuò)大復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了一種新的途徑。已經(jīng)用整體模塑復(fù)合材料卡車箱證明了這種復(fù)合材料是替代傳統(tǒng)金屬制品的一種新途徑，這種卡車箱已經(jīng)在GM

Silverado上得到大規(guī)模應(yīng)用。

這種卡車箱比金屬輕而且也更耐用，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)我國汽車零部件市場(chǎng)

當(dāng)前，從汽車零部件發(fā)展趨勢(shì)來看，零部件正向著模塊化設(shè)計(jì)方向發(fā)展。零部件模塊化可以大大減少零部件組裝量，有利于增強(qiáng)汽車輪廓的流線性。而復(fù)合材料無疑為汽車輕量化和模塊化提供了前提條件，并逐步向結(jié)構(gòu)復(fù)雜且大型部件方向拓展，促使汽車零部件開發(fā)和生產(chǎn)成本的進(jìn)一步降低。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，將是以后研究的重要方向。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)廣泛用來用來制備汽車部件。美國Nobel聚合物公司生產(chǎn)的含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2004年推出的AccuraTL型轎車的座位支架。該公司今年納米復(fù)合材料的銷售目標(biāo)為3000－4000噸。美國南方粘土公司也已開始向GM（通用汽車）公司供應(yīng)納米復(fù)合材料，用于做汽車外飾件。Basell（巴塞爾）公司開發(fā)的PP納米復(fù)合材料則已用于Impala牌汽車的邊板部件?；仡櫚倌昶囍?/p>

最節(jié)油的汽車。1994年，日本本田汽車公司的一個(gè)汽車科研小組，創(chuàng)造了世界節(jié)油新紀(jì)錄：僅耗1升汽油而行駛了3000公里的路程。該車裝用排量為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。世界上最美的汽車

05年10款最昂貴汽車

比五星級(jí)酒店更豪華的超級(jí)房車

奧迪A8L6.0W12Quattro防彈車

全球最冷門超級(jí)跑車

汽車業(yè)發(fā)展依靠三大“法寶”

汽車的未來靠新材料支撐

環(huán)保、輕質(zhì)、節(jié)能是未來汽車發(fā)展主題，汽車的未來靠新材料支撐，汽車輕量化也成為當(dāng)前汽車技術(shù)的主要發(fā)展方向。研究表明，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。汽車輕量化水平的高低已成為汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心問題，而要實(shí)現(xiàn)輕量化新材料在自主開發(fā)車型中的應(yīng)用，必須掌握汽車新材料等技術(shù)。汽車材料是汽車品質(zhì)的基礎(chǔ)，汽車技術(shù)的發(fā)展在很大程度上依托于汽車材料的發(fā)展。要研制更經(jīng)濟(jì)的汽車，就必須使用更輕便的材料。21世紀(jì)的汽車工業(yè)中，材料將會(huì)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，材料技術(shù)將推動(dòng)汽車工業(yè)的發(fā)展，目前一批新型汽車材料如稀土金屬、記憶金屬、泡沫鋁材、稀土永磁材料、高性能復(fù)合材料等在快速發(fā)展的汽車工業(yè)中已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。材料技術(shù)如果不發(fā)展，汽車技術(shù)就得不到快速發(fā)展。車站復(fù)合材料在建筑工程上的應(yīng)用

阿爾伯泰河口復(fù)合材料橋

用先進(jìn)復(fù)合材料制造的，世界上第一座箱式承托橋，已在１９９２年１０月在英國阿爾伯泰河口正式建成使用。這座跨度為６３米，總長為１１３米的復(fù)合材料橋，系采用多孔拉擠件構(gòu)成，在結(jié)構(gòu)體系、建橋材料及其建造等方面，都有其獨(dú)特的創(chuàng)新。該橋由ＡＣＣＳ（莫塞結(jié)構(gòu)塑料先進(jìn)復(fù)合材料系統(tǒng)）構(gòu)成，不但具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，而且在承受震動(dòng)方面，有它的優(yōu)異性能。自該橋建成以后，經(jīng)受了長期的風(fēng)和水流沖刷浸蝕，性能仍然完好。這種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)橋具有如下的特點(diǎn)：

１、選用了不設(shè)中間支撐的結(jié)構(gòu)形式及體系，可以承受跨度較大，河水快速流動(dòng)和突發(fā)性的事件；

２、可利用環(huán)氧粘結(jié)技術(shù)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝施工，并確保整體橋的最佳性能；

３、復(fù)合材料部件組分含量選用最佳配比，并采用多孔結(jié)構(gòu)形式；

４、材料顏色可根據(jù)環(huán)境的情況，進(jìn)行本體著色；

５、材料本身很輕，易于安裝，６個(gè)學(xué)生利用８個(gè)星期的假期，就可安全地安裝而成；

６、復(fù)合材料橋梁幾乎不需要維護(hù)，減少了大量的維修費(fèi)用。

復(fù)合材料在建筑工業(yè)中的應(yīng)用

樹脂基復(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。更為突出的是樹脂基復(fù)合材料在制造過程中，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。樹脂基復(fù)合材料的建筑性能

（3）裝飾性好。樹脂基復(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，不反射無線電波。通過設(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。建筑用樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用情況（1）承載結(jié)構(gòu)用作承載結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料建筑制品有：柱、桁架、梁、基礎(chǔ)、承重折板、屋面板、樓板等，這些復(fù)合材料構(gòu)件，主要用于化學(xué)腐蝕廠房的承重結(jié)構(gòu)、高層建筑及全玻璃鋼-復(fù)合材料樓房大板結(jié)構(gòu)。

（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料圍護(hù)結(jié)構(gòu)制品有各種波紋板、夾層結(jié)構(gòu)板，各種不同材料復(fù)合板，整體式和裝配式折板結(jié)構(gòu)和殼體結(jié)構(gòu)。用作殼體結(jié)構(gòu)的板材，它既是圍護(hù)結(jié)構(gòu)，又是承重結(jié)構(gòu)。這些構(gòu)件可用作工業(yè)及民用建筑的外墻板、隔墻板、防腐樓板、屋頂結(jié)構(gòu)、遮陽板、天花板、薄殼結(jié)構(gòu)和折板結(jié)構(gòu)的組裝構(gòu)件。

（3）采光制品透光建筑制品有透明波形板、半透明夾層結(jié)構(gòu)板、整體式和組裝式采光罩等，主要用于工業(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）門窗裝飾材料屬于此類材料制品有門窗斷面復(fù)合材料拉擠型材、平板、浮雕板、復(fù)合板等，一般窗框型材用樹脂玻璃鋼。復(fù)合材料門窗防水、隔熱、耐化學(xué)腐蝕。用于工業(yè)及民用建筑，裝飾板用作墻裙、吊頂、大型浮雕等。

（5）給排水工程材料市政建設(shè)中給水、排水及污水處理工程中已大量使用復(fù)合材料制品，如各種規(guī)格的給水玻璃鋼管、高位水箱、化糞池、防腐排污管等。建筑用樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用情況（6）衛(wèi)生潔具材料屬于此類產(chǎn)品的有浴盆、洗面盆、坐便盆，各種整體式、組裝式衛(wèi)生間等，廣泛用于各類建筑的衛(wèi)生工程和各種衛(wèi)生間。

（7）采暖通風(fēng)材料屬此類復(fù)合材料制品有冷卻塔、管道、板材、柵板、風(fēng)機(jī)、葉片及整體成型的采暖通風(fēng)制品。工程上應(yīng)用的中央空調(diào)系統(tǒng)中的通風(fēng)廚、送風(fēng)管、排氣管、防腐風(fēng)機(jī)罩等。

（8）高層樓房屋頂建筑如旋轉(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、各種尺寸的冷庫、活動(dòng)房屋、崗?fù)?、仿古建筑、移?dòng)劇院、透微波塔樓、屏蔽房、防腐車間、水工建筑、防浪堤、太陽能房、充氣建筑等。

（10）其它復(fù)合材料在建筑中的其它用途還很多，如各種家具、馬路上的陰井蓋、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，和土、石一樣，可能是人類最早拿來建造房屋，修路搭橋時(shí)使用的材料，直到現(xiàn)在，因?yàn)椴牧系囊椎?，靈活的加工特性和天然的特質(zhì)，木材，仍然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，在自然環(huán)境，尤其是和水接觸或處在潮濕環(huán)境中時(shí)，空氣的流動(dòng)、溫度的變化、微生物的腐蝕，會(huì)讓木材很快腐蝕，喪失起使用功能。人們?yōu)榱搜娱L木制品的使用壽命，不得不進(jìn)行烘干、防腐、油漆扽二次處理，大大增加了維護(hù)成本。WPC因?yàn)橛兴芰系慕槿?，隔離了木質(zhì)組分和環(huán)境的接觸，從根本上克服了木材這一缺點(diǎn)，國內(nèi)外的WPC公司，據(jù)稱其產(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。在海濱、湖泊、河道旁邊，WPC材料的大量使用，構(gòu)建了眾多美侖美奐的建筑案例。塑木復(fù)合材料的突出優(yōu)勢(shì)1、理化性能:塑木復(fù)合材料的物理性能可與硬木相媲美，而其防水、防蟲蛀、耐化學(xué)品腐蝕性以及耐侯性是一般木材無可比擬的。

2、加工性能:塑木復(fù)合材料可以根據(jù)需要制作成較大的規(guī)格以及十分復(fù)雜的形狀，這些非人工所能及；并通過無機(jī)顏料制作需要的顏色，不需要油漆。

3、性價(jià)比:塑木復(fù)合材料操作簡便，免維護(hù)，使用壽命是木材的5倍以上，年均使用費(fèi)用僅為木材的1/2~1/3。

塑木復(fù)合材料的環(huán)保性能1、原材料:充分回收利用了塑料和木纖維，消除白色污染，減少浪費(fèi)

2、無毒害:經(jīng)過170℃高溫加工，且不使用油漆等，產(chǎn)品無毒無害

3、可回收:到了使用年限后，材料可以重新回收利用，沒有二次污染

21世紀(jì)的新型節(jié)能環(huán)保材料

高密度復(fù)合材料我國是森林資源十分匱乏的國家，年木材缺口高達(dá)300萬立方米，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)合國工業(yè)發(fā)展組織（UNIDO）譽(yù)為“21世紀(jì)新材料”。21世紀(jì)的新型節(jié)能環(huán)保材料

高密度復(fù)合材料特點(diǎn)是不使用木材，可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境，緩解了實(shí)行天然林保護(hù)后木材缺乏的問題；利用廢棄物，使得物盡其用，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境；無毒無害，沒有尿素和甲醛的成份，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害；產(chǎn)品密度高，強(qiáng)度好，木材、刨花板、中密度板等均易受到厭氧菌、霉菌、甲蟲、白蟻、蛀蟲等生物的侵害和海水的腐蝕，而該工藝生產(chǎn)的板、型材均不受以上生物的侵害，吸水率低，不受海水的腐蝕；屬于無三廢工藝，可多次回收廢料并反復(fù)利用，節(jié)約并降低成本；產(chǎn)品有很強(qiáng)的可塑性，可根據(jù)用戶需要，替換不同的模具或模板，直接生產(chǎn)出各種各樣的板材和型材，有極大的市場(chǎng)價(jià)值；防火性能好，有良好的阻燃性能。高密度復(fù)合材料技術(shù)的實(shí)現(xiàn)不僅解決了農(nóng)業(yè)廢棄物和城市廢棄物的污染排放問題，還節(jié)省了有限的林業(yè)資源，必將對(duì)我國的21世紀(jì)的環(huán)保產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大影響。西歐復(fù)合材料在建筑上的應(yīng)用概況

西歐復(fù)合材料在建筑上的用途以建筑電氣和屋面材料為主，這一點(diǎn)與日本以衛(wèi)生設(shè)備為主不同。下面是西歐復(fù)合材料在各種建筑用途中的比例：

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%

此外，玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺復(fù)合材料的應(yīng)用以汽車為主，它的市場(chǎng)份額超過55%，其次是電氣、電子工業(yè)和家用器具工業(yè)。這三項(xiàng)用途占玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺復(fù)合材料全部用途的95%以上。

爬梯農(nóng)業(yè)復(fù)合材料大棚骨架是多種化工原料機(jī)制而成，具有鋼的質(zhì)量。竹桿的韌性。又有塑料般的防水性能和柳條般的彎曲弧度。骨架堅(jiān)固耐用，耐潮、耐腐蝕，抗老化。它較鋼架不生銹。較竹木堅(jiān)固耐用，尤其是克服了鋼架的糊炕和銹水滴落菜心．花心現(xiàn)象，使棚內(nèi)收成加大，更延長塑料膜的壽命，增加了大棚的安全性。

復(fù)合材料大棚骨架，用途廣泛。不僅用于蔬菜大棚，種植、養(yǎng)殖，還可用于草原蒙古包的搭建等。骨架，可按所需跨度定形生產(chǎn)，可生產(chǎn)直桿．隨時(shí)彎，便于運(yùn)輸安裝。接產(chǎn)單位或個(gè)人，中心可去技術(shù)人員實(shí)地安裝機(jī)械；調(diào)試生產(chǎn)，直到出合格產(chǎn)品。傳統(tǒng)的大棚骨架傳統(tǒng)的大棚骨架材料大致可以分為三類：一類是最傳統(tǒng)的竹木材料。這一類材料具有成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，但其壽命短、強(qiáng)度低、有效使用空間小等局限性。首先，強(qiáng)度低的缺陷使其很難承受草氈等覆蓋物的重壓，許多農(nóng)戶因?yàn)榉e雪壓塌大棚而損失慘重；其次，棚內(nèi)空間狹小，需要支柱支撐，導(dǎo)致寸土寸金的大棚內(nèi)有效使用面積造成巨大浪費(fèi)，機(jī)械化操作尤其不方便；再次，竹木材料一般20年就需要更換。上述幾個(gè)缺點(diǎn)導(dǎo)致的結(jié)果是：使用這種材料并不經(jīng)濟(jì)。因此，近兩年來，許多農(nóng)戶已不再使用竹木材料，開始是積極主動(dòng)地尋求新材料對(duì)大棚進(jìn)行更新?lián)Q代。第二類是金屬材料的大棚骨架。這一類在強(qiáng)度、使用壽命等方面明顯好于第一類，但其成本較高，一般每畝地需要0.8—2萬元左右。此類材料的價(jià)格一般農(nóng)戶難以承受，使用者多是一些地方政府或?qū)嵙π酆竦霓r(nóng)業(yè)公司。而且，金屬材料也多存在銹蝕、易損傷薄膜等弊端。第三類是有機(jī)材料，多是進(jìn)口產(chǎn)品或使用進(jìn)口設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品，其實(shí)用性較好，但價(jià)格也較高。目前此類產(chǎn)品市場(chǎng)上尚不多見。蔬菜大棚新型大棚材料一種大棚骨架采用無機(jī)材料為主要原料，按科學(xué)配方經(jīng)機(jī)械模具加工制作而成，可完全代替鋼木材料。骨架單根重量僅是同等水泥骨架的一半，抗高溫耐低溫防腐蝕，使用壽命可達(dá)到10年之久，而且棚內(nèi)完全無支柱，便于耕作，節(jié)省空間，每畝的生產(chǎn)成本僅為金屬骨架的三分之一左右、水泥骨架的五分之三左右，可廣泛應(yīng)用于種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)。具有“成本低、用材獨(dú)特、重量輕、適用面廣、無污染、強(qiáng)度高、使用壽命長、空間大、無支柱”的特點(diǎn)。新型復(fù)合材料大棚支架硬度勝過水泥、韌度強(qiáng)過竹子、使用壽命比金屬更長、易運(yùn)輸、易安裝的新型復(fù)合材料大棚支架，研制成功并投入使用，這種造價(jià)低廉、生產(chǎn)安裝簡單、堅(jiān)固耐用、抗凍耐熱、耐水防腐的大棚支架，采光面積大，升溫快，保溫久，比普通大棚溫度高3℃～5℃，選用10多種市場(chǎng)上易購易得的化工原料，經(jīng)科學(xué)配方，嚴(yán)密設(shè)計(jì)，合理加工而成，其強(qiáng)度、硬度、耐壓、張力、拉力、耐腐蝕、耐水、防凍等各項(xiàng)指標(biāo)均符合生產(chǎn)要求，使用壽命10～15年，比鋼架還長，且生產(chǎn)成本低廉，所有模具、配方、機(jī)械設(shè)施總投資不超過5千元，每667m2大棚支架只需2千多元，適用于普通農(nóng)民反季節(jié)栽培瓜菜、花卉、林果、樹，是目前國內(nèi)較為理想的大棚支架。生體材料

美國防務(wù)青睞十大技術(shù)

先進(jìn)多功能材料技術(shù)：高分子纖維材料、納米材料等多種新型材料的使用正在極大地提高士兵生存力和戰(zhàn)場(chǎng)適應(yīng)力。如今已有的功能各異的各種作戰(zhàn)服就是最好說明。據(jù)英國《新科學(xué)家》雜志透露，美國的阿拉莫斯國立實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)研制出了一種新型智能防護(hù)衣。這種防護(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題，目前研究較多的是：合金、碳纖維/高分子材料、無機(jī)材料開發(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，同時(shí)也在顆粒表面耦聯(lián)特異性的靶向分子，通過靶向分子與細(xì)胞表面特異性受體結(jié)合，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內(nèi)推廣。研究利用國產(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，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移位，無傷口感染，肢體功能恢復(fù)良好。證實(shí)能與動(dòng)物骨骼一起生長

人造骨復(fù)合材料將在人體進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)

研制的人造骨復(fù)合材料，證實(shí)能夠有效地與動(dòng)物體內(nèi)的骨骼生長在一起。

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(composite)已經(jīng)和骨骼組織生長在一起。

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。醫(yī)生解剖了豬只后發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料也充分發(fā)揮了人造椎間盤的角色。

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)成績的提高。在悉尼奧運(yùn)會(huì)上，美國花220萬美元，由技術(shù)專家和體育用品廠商來設(shè)計(jì)新的運(yùn)動(dòng)體育用品，以鞏固其在世界競技體育上的領(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)量僅7.5千克。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。在強(qiáng)度、剛度、質(zhì)量、疲勞特性等有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域，在要求高溫、化學(xué)穩(wěn)定性高的場(chǎng)合，碳纖維復(fù)合材料都頗具優(yōu)勢(shì)。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)量僅為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、釣魚竿以及復(fù)合材料賽車、游艇等。在足、籃、排三大球身上，我們也會(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。研究表明，運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)鞋要承受相當(dāng)于人體重量5～6倍的力量，因此運(yùn)動(dòng)鞋質(zhì)地的好壞直接影響運(yùn)動(dòng)員的奔跑及彈跳能力?，F(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，配以符合籃球運(yùn)動(dòng)規(guī)律的花紋，使運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)時(shí)更顯靈活、迅捷。與此同時(shí)，PVC、PU籃球及高級(jí)合成革沙灘排球的相繼問世，更為運(yùn)動(dòng)員和體育運(yùn)動(dòng)愛好者帶來了福音。PVC籃球所用材料是聚氯乙烯人造革，它的外皮經(jīng)過防水處理，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)境問題、資源問題的考慮，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。例如目前生產(chǎn)6000萬打高爾夫球，質(zhì)量為2萬噸，現(xiàn)在研究人員正在高爾夫球的球芯部位試驗(yàn)用熱塑性塑料取代原橡膠制品，不久將推向市場(chǎng)。隨著體育運(yùn)動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)器材越來越苛刻的要求，將先進(jìn)的塑料復(fù)合材料運(yùn)用到體育用品中來是21世紀(jì)體育用品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流?？罩蟹D(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復(fù)合材料新的生長點(diǎn)與領(lǐng)域

1.未來復(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。例如納米復(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)通過吸收中子成為放射性物質(zhì)。納米復(fù)合材料已經(jīng)用來制作“多重接面”太陽能電池。該電池的每一層能夠捕獲太陽能光譜中特定的顏色。這比僅僅轉(zhuǎn)換部分光譜的傳統(tǒng)太陽能電池有效多了。運(yùn)用納米復(fù)合材料的多重接面太陽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)過億萬年的演變進(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木：定向排列的纖維結(jié)構(gòu)，長壽命的秘密藤、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，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。前者由無數(shù)酪單元長鏈構(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內(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)。如果外力增加，截面上與之平衡的應(yīng)力也相應(yīng)地增加，這種刺激使其截面積和單位面積承載能力均增加;反之，則出現(xiàn)相反的變化。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?；A(chǔ)理論,設(shè)計(jì)與制備方法,開拓與創(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)理論問題界面界面的重要性復(fù)合材料中特有且重要的問題性能受界面組織結(jié)構(gòu)的影響極大研究內(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)：樹脂遷移膜塑法、含增強(qiáng)體的注射成形、電子束固化新的復(fù)合技術(shù)：原位復(fù)合自蔓燃高溫合成梯度功能材料我國復(fù)合材料的現(xiàn)狀

我國于1958年即開始建立復(fù)合材料工業(yè)，當(dāng)時(shí)也是以軍工需要為主，由此推動(dòng)了玻璃纖維增強(qiáng)聚酯、環(huán)氧和酚醛樹脂的通用復(fù)合材料問世，70年代又開始發(fā)展以碳纖維和芳酰胺纖維為增強(qiáng)體的先進(jìn)復(fù)合材料，用以與“兩彈一星”配套。復(fù)合材料雖然受到有關(guān)國家部門的重視，但發(fā)展很不平衡，特別是原材料的配套問題更為突出，加上過去工業(yè)基礎(chǔ)薄弱所以迄今的總產(chǎn)量約為8萬噸，尚低于我國臺(tái)灣地區(qū)的產(chǎn)量，特別是先進(jìn)復(fù)合材料更為遜色。然而在復(fù)合材料基礎(chǔ)研究方面，無論在寬度和深度上雖不能列為先進(jìn)，但能與發(fā)達(dá)國家對(duì)話。在國際學(xué)術(shù)會(huì)議上能占靠前的席位，并受到一定的重視。我國復(fù)合材料發(fā)展處理的問題。

1）復(fù)合材料創(chuàng)新

復(fù)合材料創(chuàng)新包括復(fù)合材料的技術(shù)發(fā)展、復(fù)合材料的工藝發(fā)展、復(fù)合材料的產(chǎn)品發(fā)展和復(fù)合材料的應(yīng)用，具體要抓住樹脂基體發(fā)展創(chuàng)新、增強(qiáng)材料發(fā)展創(chuàng)新、生產(chǎn)工藝發(fā)展創(chuàng)新和產(chǎn)品應(yīng)用發(fā)展創(chuàng)新。到2007年，亞洲占世界復(fù)合材料總銷售量的比例將從18%增加到25%，目前亞洲人均消費(fèi)量僅為0.29kg，而美國為6.8kg，亞洲地區(qū)具有極大的增長潛力。2）聚丙烯腈基纖維發(fā)展我國碳纖維工業(yè)發(fā)展緩慢，從CF發(fā)展回顧、特點(diǎn)、國內(nèi)碳纖維發(fā)展過程、中國PAN基CF市場(chǎng)概況、特點(diǎn)、“十五”科技攻關(guān)情況看，發(fā)展聚丙烯腈基纖維既有需要也有可能。3）玻璃纖維結(jié)構(gòu)調(diào)整

我國玻璃纖維70%以上用于增強(qiáng)基材，在國際市場(chǎng)上具有成本優(yōu)勢(shì)，但在品種規(guī)格和質(zhì)量上與先進(jìn)國家尚有差距，必須改進(jìn)和發(fā)展紗類、機(jī)織物、無紡氈、編織物、縫編織物、復(fù)合氈，推進(jìn)玻纖與玻鋼兩行業(yè)密切合作，促進(jìn)玻璃纖維增強(qiáng)材料的新發(fā)展。4）開發(fā)能源、交通用復(fù)合材料市場(chǎng)

清潔、可再生能源：包括風(fēng)力發(fā)電用復(fù)合材料、煙氣脫硫裝置用復(fù)合材料、輸變電設(shè)備用復(fù)合材料和天然氣、氫氣高壓容器；汽車、城市軌道交通：包括汽車車身、構(gòu)架和車體外覆蓋件，軌道交通車體、車門、座椅、電纜槽、電纜架、格柵、電器箱等；民航客機(jī)：主要為碳纖維復(fù)合材料。熱塑性復(fù)合材料約占10%，主要產(chǎn)品為機(jī)翼部件、垂直尾翼、機(jī)頭罩等。我國未來20年間需新增支線飛機(jī)661架，將形成民航客機(jī)的大產(chǎn)業(yè)，復(fù)合材料可建成新產(chǎn)業(yè)與之相配套；船艇：主要為游艇和漁船，我國復(fù)合材料特有的優(yōu)點(diǎn)仍有發(fā)展的空間。5）纖維復(fù)合材料基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用國內(nèi)外復(fù)合材料在橋梁、房屋、道路中的基礎(chǔ)應(yīng)用廣泛，與傳統(tǒng)材料相比有很多優(yōu)點(diǎn)，特別是在橋梁上和在房屋補(bǔ)強(qiáng)、隧道工程以及大型儲(chǔ)倉修補(bǔ)和加固中市場(chǎng)廣闊。6）復(fù)合材料綜合處理與再生重點(diǎn)發(fā)展物理回收（粉碎回收）、化學(xué)回收（熱裂解）和能量回收，加強(qiáng)技術(shù)路線、綜合處理技術(shù)研究，示范生產(chǎn)線建設(shè)，再生利用研究，大力拓展再生利用材料在石膏中的應(yīng)用、在拉擠制品中的應(yīng)用以及在SMC/BMC模壓制品中的應(yīng)用和典型產(chǎn)品中的應(yīng)用。面臨21世紀(jì)復(fù)合材料發(fā)展的機(jī)遇，我國應(yīng)及早制定出切實(shí)的對(duì)策。并加大資金投入力度，完善原材料的配套體系，在此基礎(chǔ)上瞄準(zhǔn)國際發(fā)展前沿，特別是用于建材的復(fù)合材料國際上剛起步，我國應(yīng)迎頭趕上，才不致落后。另外在各種新型多功能、納米、機(jī)敏與智能、仿生等復(fù)合材料方面應(yīng)有計(jì)劃地組織安排形成強(qiáng)有力的研究-生產(chǎn)群體，避免過去普遍存在的低水平重復(fù)和研究與生成的脫節(jié)，同時(shí)重點(diǎn)放在使之產(chǎn)生實(shí)用性效果，并發(fā)展高附加值產(chǎn)品上，提倡有限目標(biāo)，不鋪攤子，要追求創(chuàng)新和形成特色，擺脫一味跟隨模仿的困境。相信復(fù)合材料一定能為我國在21世紀(jì)中的國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)作出貢獻(xiàn)。PapersChengchangJia,ZhicongLi,ZizhangXie,AresearchondetonationguncoatingwithFe-SiCcompositepowdersmechanicalactivated,MaterialsScience&EngineeringA,1999,A236,96-100（IDSNumber:186AT,ISSN:0921-5093）1ChengchangJia,etal,FunctionallyGradientMaterialMadebyIncrementalMeltingandSolidificationProcess，J.ofUniversityofScienceandTechnologyBeijing,1999,6(3),205-207（IDSNumber:242HZ,ISSN:1005-8850）ChengchangJia,etal,AResearchontheJointingofSiCCompositesto40CrSteel,JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing,2001,8(4),280-282（IDSNumber:508FD,ISSN:1005-8850）ChengchangJia,etal,EffectsofRareEarthElementLanthanumontheMicrostructureofCopperMatrixDiamondToolMaterials,RareMetals,2002,21(2),90-94（IDSNumber:626EK,ISSN:1001-0521）平延磊，賈成廠，曲選輝。李志剛，SiCp/Al電子封裝復(fù)合材料預(yù)成形坯的制備，北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，20（3）：301~304（EI檢索）王軍、賈成廠等，逐步熔融凝固法工藝參數(shù)對(duì)金屬基復(fù)合材料性能的影響，北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，22（4），p335-338（EI檢索）王軍、賈成廠等，逐步熔融凝固法制備金屬基復(fù)合材料，金屬熱處理，2000.No.4，25-27（EI檢索）JunWang,ChengchangJia,etal,MakingMetalMatrixCompositesandFunctionallyGradientMaterialsbytheIncrementalMeltingandSolidificationProcess,13thInternationalConferenceonCompositeMaterials,Beijing,China,June,2001,ScientificandTechnicalDocumentPublishingHouse,p489王軍、賈成廠等，逐步熔融凝固法工藝參數(shù)對(duì)金屬基復(fù)合材料性能的影響，北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，22（4），p335-338（EI檢索）賈成廠等，用增分熔融凝固加工法制備梯度材料，金屬學(xué)報(bào)，1999,Vol.35,No.2.p191-193賈成廠，梅雪珍，尹法章，平延磊，曲選輝，添加合金元素與對(duì)熔融鋁熔滲SiC預(yù)成形體的影響，第十三屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會(huì)議，成都，2004年10月8日，p643~647YINFazhang,JIAChengchang,MEIXuezhen,ManufactureofAl/SiCCompositesbyPressureInfiltrationProcess,MaterialsScienceForum,2005,475-479:913~916presentstateofresearchmethodfortheSiCp/Alcomposites,P/MTechnolory,2005，23（4），p295-300（inChinese）關(guān)于復(fù)合材料的論文（2006年9月~2007年8月）JieMengChengchangJia,Qing,HeFabricationofoxide-reinforcedNi3Alcompositesbymechanicalalloyingandsparkplasmasintering,MaterialsscienceandengineeringA,434(2006),246~249（SCI:089QU,EI:063610100652）JieMENG,ChengchangJIAandQingHE.CharacteristicsofmechanicalalloyedNi-Alpowderforsintering.RareMetals,

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