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复合材料工学摘要：一、复合材料工学简介1.复合材料的定义2.复合材料的发展历程3.复合材料的主要分类二、复合材料的基本性能1.力学性能2.热学性能3.电学性能4.化学性能三、复合材料的制备工艺1.原材料的选择与处理2.复合材料的制备方法3.制备工艺的影响因素四、复合材料的应用领域1.航空航天领域2.汽车制造领域3.建筑行业4.能源行业5.其他领域五、复合材料的发展趋势与挑战1.新型复合材料的研究与发展2.低成本、高效率的制备工艺3.环境友好型复合材料4.跨学科研究与创新正文：复合材料工学是一门研究复合材料的组成、性能、制备工艺及其应用的学科。
复合材料是由两种或两种以上不同功能和性质的材料通过特定的工艺手段组合而成，以实现各种优异性能。
在过去的几十年里，复合材料在各个领域得到了广泛的应用，并取得了显著的成果。
复合材料的主要分类包括：金属基复合材料、陶瓷基复合材料、聚合物基复合材料以及它们的复合材料。
每种复合材料都有其独特的性能，可以满足不同领域的需求。
复合材料具有很多优异的性能，如高强度、高刚度、低密度、耐磨、耐腐蚀、导电、导热、电磁屏蔽等。
这些性能使得复合材料在很多领域取代了传统材料，成为现代工程技术的重要组成部分。
复合材料的制备工艺主要包括：熔融法、溶液法、化学气相沉积法、物理气相沉积法、聚合物固化法等。
这些制备工艺对原材料的选择和处理、设备要求、工艺参数等方面都有严格的要求。
合适的制备工艺可以得到具有理想性能的复合材料。
复合材料在航空航天、汽车制造、建筑、能源等众多领域都有广泛的应用。
如在航空航天领域，复合材料可以用于制造飞机、火箭、卫星等部件，以减轻结构重量、提高燃料效率；在汽车制造领域，复合材料可用于制造车身、底盘等部件，以降低汽车重量、提高燃油经济性；在建筑行业，复合材料可用于制造建筑模板、建筑补强等；在能源行业，复合材料可用于制造风力发电机叶片、太阳能电池板等。
尽管复合材料已经取得了显著的成果，但仍面临着许多挑战和发展趋势。
复合材料是什么意思
复合材料是指由两种以上的不同材料组合而成，其性能比单一材料好的一种新型材料。
根据组合方式的不同，可以分为层状复合材料、颗粒复合材料等。
复合材料结构复杂，可以根据需要进行设计和制造，具有很高的机械性能、物理性能、化学性能和耐腐蚀性能，同时还具有很好的导热、绝缘、声学、热学、光学等特性，是一种理想的结构材料。
复合材料的组成部分主要有增强体和基体。
增强体是指在复合材料中起增强作用的成分，如纤维、颗粒、片、膜等；基体是指增强体所嵌入的材料，如塑料、金属、陶瓷等。
增强体和基体的组合可以根据需要进行选择，以达到最佳的性能要求。
复合材料广泛应用于航空航天、汽车、建筑、体育用品、电子产品等领域。
在航空航天领域，复合材料因其轻质高强、耐腐蚀等优势被广泛应用于飞机、导弹等部件的制造；在汽车领域，复合材料可以减轻车重、提高燃油效率；在建筑领域，复合材料可以提供更好的保温、隔热等性能。
然而，与传统材料相比，复合材料的制造过程更加复杂，成本更高。
同时，复合材料也存在着可回收性、耐久性等方面的问题，需要进一步的研发和改进。
综上所述，复合材料是一种由两种以上不同材料组合而成的新
型材料。
其具备优异的性能和特性，广泛应用于各个领域，但也面临着一些挑战，需要不断地进行研究和改进。
复合材料名词解释复合材料是指由两种或两种以上的材料组合而成的材料，具有合成材料和传统材料的特点和优势。
复合材料的优点主要包括轻质、强度高、刚性好、耐腐蚀、耐磨损、导热性能好、成型性好、设计自由度高等。
复合材料由两种或以上的材料组成，其中一种称为基体（matrix），另一种或其他几种材料则是增强体（reinforcement）或填充物。
基体材料的主要作用是提供整体结构的支撑和连续性，而增强体则起到增加复合材料强度和刚性的作用。
常用的基体材料有塑料、树脂、金属等，而增强体则包括纤维、颗粒、薄膜等。
复合材料的制备过程主要包括预制部分、成型部分和固化部分。
在预制部分，根据所需材料和形状，将基体材料和增强材料等按一定比例混合、搅拌、形成复合材料的原料。
在成型部分，将预制的原料放入模具中，常见的成型方式包括压力成型、注塑成型、挤出成型等。
在固化部分，通过热固化或化学反应等方式使复合材料成型，得到最终的复合材料制品。
复合材料具有许多优点。
首先，由于增强体的加入，复合材料具有很高的强度和刚性，远远超过单一材料的强度。
其次，复合材料的密度相对较低，可以做到轻质化，便于携带和使用。
再次，复合材料的导热性能好，具有较高的绝缘性能，可以用于电子、电气和航空航天等领域。
此外，复合材料的耐腐蚀性能好、耐磨损性能好，可以提高材料使用寿命。
最后，由于复合材料可以灵活设计，成型性好，可以根据需要制作出各种形状和尺寸的制品。
复合材料在许多领域有着广泛应用。
在航天航空领域，复合材料被用于飞机、火箭、导弹的制造，可以减轻重量、提高载荷能力和提高耐用性。
在汽车工业中，复合材料被用于汽车车身和零部件的制造，可以减轻整车重量，提高燃油经济性和安全性能。
在建筑领域，复合材料被用于建筑结构、钢材替代、建筑保温材料等，可以提高建筑品质和节能效果。
在体育用品领域，复合材料被用于制作高尔夫球杆、网球拍、滑雪板等，可以提高运动器材的性能。
总之，复合材料是一种由两种或两种以上材料组合而成的材料，具有轻质、强度高、刚性好、耐腐蚀、耐磨损、导热性能好、成型性好、设计自由度高等优点。
复合材料的定义以及修复的方法复合材料是指由两种或更多种不同性质的材料组合而成的新材料，具有优良的综合性能。
它通常由增强材料和基体材料组成，增强材料可以是玻璃纤维、碳纤维、Kevlar纤维等，而基体材料可以是树脂、金属、陶瓷等。
由于复合材料具有轻量、高强度、耐腐蚀、设计自由度大等特点，被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。
复合材料与传统材料相比，具有很好的强度和韧性，可以满足不同工程领域的需求。
但是复合材料在使用过程中依然会遭受磕碰、挤压、拉伸等外力的影响，由此导致材料的损伤。
为了延长复合材料的使用寿命和保证其性能，需要进行修复。
复合材料修复常用的方法包括表面修复和结构修复两种。
表面修复是指对复合材料的表面进行简单的修补，一般用于处理轻微的表面划痕、凹坑等情况。
修复过程包括以下步骤：清洁表面、打磨、涂覆填料、光照固化。
需要清洁损坏的表面，清除杂质和油脂，以便填料能够充分粘附。
然后，对受损区域进行打磨处理，以便填料能够充分附着。
接着，涂覆填料，填平损伤表面。
使用紫外线照射或烤箱加热等方法进行固化，使填料与基材紧密结合，完成表面修复。
结构修复是指对复合材料的内部结构进行修复，通常用于处理较为严重的损伤，如层间剥离、穿孔、裂纹等。
结构修复的步骤相对复杂，需要先对损伤部位进行评估，确定损伤的类型和程度。
然后，根据具体情况选择合适的修复方法，如层间剥离可以采用注射修复法，穿孔可以采用布贴修复法，裂纹可以采用层压修复法。
修复过程中需要采用适当的树脂和增强材料，确保修复区域与原材料具有相似的力学性能。
进行固化处理，确保修复部位与基材紧密结合，恢复材料的整体性能。
复合材料的修复方法丰富多样，可以根据具体的损伤情况选择合适的修复策略，保证材料的完整性和性能，延长其使用寿命。
在未来，随着复合材料应用领域的不断扩大和深入，复合材料的修复技术也将不断发展和完善，为各行业提供更可靠、更经济的修复方案。
1、复合材料的定义由两种或两种以上的物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
2、同质复合材料和异质材料增强材料和基体材料属于同种物质的复合材料为同质材料。
异质材料则是不同物质。
3、金属基复合材料的性能在金属基体中加入了适量的高强度、高模量、低密度的纤维、晶须、颗粒等增强物，明显提高了复合材料的比强度和比模量。
4、树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料性能区别树脂基复合材料的使用温度一般为60℃~250℃，其导热性能为0.35~0.45W/m·K金属基复合材料为400~600℃，其导热性能为50~65W/m·K和陶瓷基复合材料性能为1000~1500℃，0.7~3.5W/m·K。
陶瓷基复合材料大于金属基复合材料的硬度，金属基复合材料大于树脂基复合材料的硬度。
5、复合材料结构的分类从固体力学角度，分为三个“结构层次”：一次结构、二次结构、三次结构。
一次结构：由基体和增强材料复合而成的单层材料，其力学性能决定于组分材料的力学性能、相几何和界面区的性能；二次结构：由单层材料层合而成的层合体，其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何；三次结构：通常所说的工程结构或产品结构，其力学性能决定于层合体的力学性能和结构几何。
6、复合材料选择基体的原则①金属基复合材料的使用要求：高性能发动机要求有高强度比、比模量性能，要求具有优良的耐高温性能，能在高温、氧化性气氛中正常工作。
在汽车发动机中要求其零件耐热、耐磨、导热，一定的高温强度等，又要求成本低廉，适合批量生产。
②金属基复合材料组成特点：对于连续纤维增强金属基复合材料，纤维是主要承载物体，纤维本身具有很高的强度和模量。
对于非连续增强金属基复合材料，基体是主要承载物，基体的强度对非连续增强基复合材料具有决定性的影响。
③基体金属与增强物的相容性。
7、与树脂相比水泥基体的特征①水泥基体为多孔体系；②纤维与水泥的弹性模量比不大；③水泥基材的断裂延伸率较低，仅是树脂基体的1/10~1/20；④水泥基材中含有粉末或颗粒状的物料，与纤维呈点接触，故纤维的掺量受到很大限制；⑤水泥基材呈碱性，对金属纤维可起保护作用，但对大多数矿物纤维是不利的。
复合材料有哪些复合材料是由两种或两种以上的成分组成的材料，其性能优于单一成分的材料。
它们可以根据其组成和性能分为多个类别。
以下是一些常见的复合材料。
1. 纤维增强复合材料：这种复合材料由纤维和基体组成。
纤维通常是高强度材料，如玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维，而基体可以是塑料、金属或陶瓷。
纤维增强复合材料具有良好的强度和刚度，重量轻，抗腐蚀性能好，广泛应用于航空航天、汽车、船舶和建筑等领域。
2. 钢筋混凝土：钢筋混凝土是由钢筋和混凝土组成的复合材料。
钢筋提供了材料的强度和刚度，而混凝土则提供了压缩性能。
钢筋混凝土广泛应用于建筑、桥梁和基础结构等领域，具有较高的承载能力和耐久性。
3. 多层板：多层板是由多层薄木片通过胶合剂粘合而成的复合材料。
它具有较高的强度和稳定性，广泛应用于家具、地板和建筑结构等领域。
4. 陶瓷基复合材料：陶瓷基复合材料由陶瓷基体和增强相（如纤维或颗粒）组成。
它们具有较高的硬度、耐磨性和耐高温性能，适用于高温、高压和耐磨领域，如发动机部件和刀具。
5. 金属基复合材料：金属基复合材料由金属基体和强化相（如纤维或颗粒）组成。
它们具有较高的强度和韧性，同时保持金属的导电性和导热性。
金属基复合材料广泛应用于航空航天和汽车等领域。
6. 高分子基复合材料：高分子基复合材料由高分子基体和增强相（如纤维、颗粒或填充剂）组成。
它们具有较高的可塑性和耐腐蚀性，广泛应用于塑料制品、包装材料和纤维制品等领域。
7. 碳纳米管增强复合材料：碳纳米管增强复合材料由碳纳米管和基体材料组成。
碳纳米管具有很高的强度和弹性模量，可以显著提高复合材料的力学性能。
碳纳米管增强复合材料在航空航天、汽车和电子等高性能领域有广泛的应用。
总体来说，复合材料在各个领域中都有广泛的应用。
其优越的性能使得复合材料能够满足不同领域对材料性能的要求，推动了相关产业的发展。
复合材料（高性能组合材料）复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。
各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。
金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。
非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。
增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
复合材料是一种混合物。
在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。
复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。
按其结构特点又分为：①纤维增强复合材料。
将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。
如纤维增强塑料、纤维增强金属等。
②夹层复合材料。
由性质不同的表面材料和芯材组合而成。
通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。
分为实心夹层和蜂窝夹层两种。
③细粒复合材料。
将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。
④混杂复合材料。
由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。
与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。
分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。
复合材料主要可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。
结构复合材料是作为承力结构使用的材料，基本上由能承受载荷的增强体组元与能连接增强体成为整体材料同时又起传递力作用的基体组元构成。
增强体包括各种玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金属以及天然纤维、织物、晶须、片材和颗粒等，基体则有高聚物(树脂)、金属、陶瓷、玻璃、碳和水泥等。
由不同的增强体和不同基体即可组成名目繁多的结构复合材料，并以所用的基体来命名，如高聚物(树脂)基复合材料等。
结构复合材料的特点是可根据材料在使用中受力的要求进行组元选材设计，更重要是还可进行复合结构设计，即增强体排布设计，能合理地满足需要并节约用材。
功能复合材料一般由功能体组元和基体组元组成，基体不仅起到构成整体的作用，而且能产生协同或加强功能的作用。
功能复合材料是指除机械性能以外而提供其他物理性能的复合材料。
如：导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、磨擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等凸显某一功能。
统称为功能复合材料。
功能复合材料主要由功能体和增强体及基体组成。
功能体可由一种或以上功能材料组成。
多元功能体的复合材料可以具有多种功能。
同时，还有可能由于复合效应而产生新的功能。
多功能复合材料是功能复合材料的发展方向。
复合材料也可分为常用和先进两类。
常用复合材料如玻璃钢便是用玻璃纤维等性能较低的增强体与普通高聚物(树脂)构成。
由于它的价格低廉的以大量发展，已广泛用于船舶、车辆、化工管道和贮罐、建筑结构、体育用品等方面。
先进复合材料指用高性能增强体如碳纤维、芳纶等于高性能耐热高聚物构成的复合材料，后来又把金属基、陶瓷基和碳(石墨)基以及功能复合材料包括在内。
它们的性能虽然优良，但价格相对较高，主要用于国防工业、航空航天、精密机械、深潜器、机器人结构件和高档体育用品等。
应用领域复合材料的主要应用领域有：①航空航天领域。
由于复合材料热稳定性好，比强度、比刚度高，可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。
②汽车工业。
由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性，可减振和降低噪声、抗疲劳性能好，损伤后易修理，便于整体成形，故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。
③化工、纺织和机械制造领域。
有良好耐蚀性的碳纤维与树脂基体复合而成的材料，可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床、精密仪器等。
④医学领域。
碳纤维复合材料具有优异的力学性能和不吸收X射线特性，可用于制造医用X光机和矫形支架等。
碳纤维复合材料还具有生物组织相容性和血液相容性，生物环境下稳定性好，也用作生物医学材料。
此外，复合材料还用于制造体育运动器件和用作建筑材料等。
复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。
由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。
车用复合材料的特点一般称为复合材料的是由纤维等增强材料与基底（母体）等2种或2种以上性质不同的材料，通过各种工艺手段组合而成。
它与纤维增强塑料（FRP）、纤维增强金属（FRM）、金属-塑料层叠材料等相当，具有质量轻、强度高、刚度好的特点，这些复合材料在汽车零部件上应用很盛行。
复合材料是并向异性的非均质材料，与其他材料相比有以下突出特点：1)比强度与比模量高。
比强度、比模量是指材料的强度和模量与密度之比，比强度越高，零件自重越小；比模量越高，零件的刚性越大。
因此对高速运转的结构件或需减轻自重的运输工具具有重要意义。
2)纤维增强复合材料中的纤维与基体间的界面能够有效地阻止疲劳裂纹的扩展，外加载荷由增强纤维承担。
大多数金属材料的疲劳强度极限是其拉伸强度的30%～50%，而复合材料则可达到60%～80%。
3）在热塑性塑料中掺入少量的短切碳纤维可大大地提高它的耐磨性，其增加的倍数可为原来的好几倍。
如聚氯乙烯以碳纤维增强后为其本身的3.8倍，聚四氟乙烯为其本身的3倍；聚丙烯为其本身的2.5倍；聚酰胺为其本身的1.2倍；聚酯为其本身的2倍。
选用适当塑料与钢板复合可作耐磨物件，如轴承材料等。
用聚四氟乙烯（或聚甲醛）为表层、多孔青铜和钢板为里层的三层复合材料，可制成滑动轴承的良好材料。
4）化学稳定性优良。
纤维增强酚醛塑料可长期在含氯离子的酸性介质中使用，用玻璃纤维增强塑料，可制造耐强酸、盐、酯和某些溶剂的化工管道、泵、阀及容器等设备。
如用耐碱纤维与塑料复合，还能在强碱介质中使用。
耐碱纤维可用来取代钢筋与水泥复合。
5）耐高温烧蚀性好。
纤维增强复合材料中，除玻璃纤维软化点较低（700~900℃）外，其他纤维的熔点（或软化点）一般都在2000℃以上，用这些纤维与金属基体组成的复合材料，高温下强度和模量均有提高。
例如：用碳纤维或硼纤维增强后，400℃时强度和模量基本可保持室温下水平。
同样用碳纤维增强金属镍，不仅密度下降，而且高温性能也提高。
由于玻璃钢具有极低的导热系数，可瞬时耐超高温，故可做耐烧蚀材料。
6）工艺性与可设计性好。
调整增强材料的形状、排布及含量，可满足构件强度和刚度等性能要求，且材料与构件可一次成型，减少了零部件、紧固件和接头数目，材料利用率大大提高。
复合材料的作用和性能复合材料与传统材料相比，具有比强度高、质量轻、比模量高、抗疲劳性能好及减振性能好等诸多优点。
复合材料的各个组成材料在性能上起协同作用，具有单一材料无法比拟的优越综合性能。
因此，在汽车工业中，复合材料被广泛应用于车身、灯壳罩、前后护板、保险杠、板弹簧、座椅架及驱动轴等部件的设计与制造。
在汽车工业中的复合材料设计应注意3个原则：1）比强度高和比刚度高；2）材料与环境相适应；3）性价比高。
另外，在设计车身时，有一些经验方法，如：在应力高的区域适用碳纤维复合材料；在对韧性和刚度要求比较高的区域使用三合板复合材料；在几何形状复杂的区域可以使用层合板。
复合材料性能适合车身轻量化的要求，降低油耗。
传统的汽车车身材料处于以薄钢板为主的单一状态，不能适应人们追求高速与轻量化的要求，为减轻其质量，改善风阻系数和降低油耗，许多汽车厂家都积极研究和利用新材料以达到上述要求。
汽车自重减少50kg，1L 燃油行驶距离可增加2Km；若自重减少10%，燃油经济性可提高约5.5%。
许多类型的复合材料都在车身轻量化过程中得到了施展才能的舞台，并在汽车的轻量化进程中大显生手。
汽车轻量化的目的就是节能和减轻排放污染。
同时环境保护已成为可持续发展战略必不可少的条件，而复合材料的发展趋势正朝着延长使用期以及可再生的方向发展。
研发中的复合材料1）碳纤维强化塑料（CFRP）。
碳纤维由纤维和聚丙烯睛经高温加热处理制造而成，具有耐热性高，比重比铝和玻璃纤维还小，而且与塑料复合其强度可与钢和铝相匹敌。
可是CFRP的成本与GFRP（玻璃纤维增强塑料）相比，远高很多，大多限于航空宇宙和体育用品范围内使用。
1979年，美国福特汽车公司发表了用GFRP制作轻型实验车的新构想（见图1），其中使用CFRP约300kg，燃费约可降低35%。
该实验车主要是将CFRP材料应用于车体面板，其他是传动轴和板弹簧等功能性零件，同时，还尝试在发动机机体和连杆、活塞等零部件上应用。
CFRP材料质轻，刚度和强度也高，因材料的各向异性，设计时，可在所需的方向保持其强度和刚性。
CFRP的弹性模量是GFRP的4~9倍，是金属材料的3~4倍。
如果成批生产，成本将进一步下降，故而它将是一种期望很高的复合材料。
2）纤维增强金属（FRM）。
CFRP与GFRP具有各种优越的机械性能，但其基底是塑料，与金属相比耐热性差。
因此，作为高温强度材料使用的FRM的研究十分盛行，并且揭开了可将其在汽车上使用的可能性。
增强纤维有：碳元素、碳化硅、硼、氧化铝等。
基底，开始有铝、铜及镍，后又有与各种目的相适应的钛、镁、锌及锡等。
增强纤维与各种金属相结合，将制造出各种特性的FRM。
现正进行将FRM应用于活塞、连杆及其他一些滑动零件的研究。
因这种纤维价格高，以及还未达到成批生产的规模，它作为高温强度好的材料，其利用价值是相当高的。
3)金属-塑料层辑材料。
将高强度钢板和铝、塑料等紧密结合在一起的材料是种理想的轻型材料，也是种夹层结构的层叠材料。
由于它是在塑料芯的两面粘结上薄钢板或铝板，具自优越的隔热和隔音性能。
层叠材料，它叫发挥与钢板相匹敌的刚性好的特点，它由塑料芯两面的金属板承受弯曲应力，由塑料芯材承受剪切应力。
在同样刚性下，层叠钢板与一般钢板相比，质量是其30%~-70%, 如果对于层叠板质量有一定限制要求时，可由改变芯两面的金属板与芯板的厚度等来解决。
层叠材料的成本一般是钢板的1～3倍，但它还存在一些需要解决的问题，如：使用在车体面板时，与各面板如何粘结拼合；在其表面金属钢板锈蚀时，刚性会降低等。
然而随着层叠材料研究开发的进步，使它实用化将有很大的可能性。
4)车用玻璃纤维增强复合材料。
由于增强材料和填充材料品种繁多，因此将使用玻纤当做增强材料的材料称为GFRR。
由于玻纤的加入大大地改善了塑料的物理机械性能，通过塑料经过增强后，也能作为工程材料应用。
