复合材料的概念、分类及其发展历程

复合材料1.前言复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材料，通过不同的工艺方法人工合成的，各组分间有明显界面且性能优于各组成材料的多相材料。

它是二十世纪最重要的人工材料之一，成为继金属、陶瓷、高分子材料之后的第四类材料。

从“二战”玻璃纤维增强复合材料应用开始，到目前以碳纤维增强复合材料为代表的各种先进复合材料，由于其优越性能和可设计性等突出优点，备受关注。

复合材料的发展大都以国防、航空航天需求为牵引，通过材料研发与应用水平的提高，不断的更新换代，现已被推广到航空航天、船舰、交通、能源、建筑、桥梁以及休闲等领域。

2.复合材料的发展历史复合材料具有很长的历史，人类在远古时代就从实践中认识到，可以根据用途需要，组合两种或多种材料，利用性能优势互补，制成原始的复合材料。

所以，复合材料既是一种新型材料，也是一种古老的材料。

复合材料的发展历史，可以从用途、构成、功能，以及设计思想和发展研究等，大体上分为古代复合材料和现代复合材料两个阶段。

从使用方面讲，复合材料可以分为三个时期：远古时代，古代，近代。

复合材料因为时代的不同而不断发展，每个时期都有具一定代表的材料，在远古时期主要是人们用稻草掺入黏土做土坯，在古代时期人们用钢铁层压法制成刀剑等，在近代，发展较快是以1942年制出的玻璃纤维强化塑料为起点。

随后为了提高纤维的弹性率，开发了硼纤维、碳纤维、耐热氧化铝纤维等。

另一方面，为改善树脂的耐热性，对金属基复合材料也开展了研究。

FRM 的耐热温度已达450℃，强度在1500 MPa以上。

同时，对陶瓷等无机材料作为复合材料的基体也有了新的认识，在研究开发基础上有了广泛的应用。

3复合材料简介3.1 复合材料的组成复合材料主要是由两部分构成，一部分为基体，另一部分第二相（也被称为增强体）。

基体是复合材料的主要骨架，起主要作用，增强体材料在复合材料中起粘连作用。

作为复合材料的骨架，基体有很多种材料可以选择，当代的复合材料的基体材料主要有以下五种：树脂基(又称聚合物基，如塑料基、橡胶基等)，金属基，陶瓷基，水泥基，碳/碳基。

复合材料发展历程复合材料的发展历程可以追溯到古代，但现代复合材料的发展主要是在20世纪逐步展开的。

20世纪初期，人们开始尝试将纤维材料与树脂等有机物质进行结合，以提高材料的性能和功能。

最早的复合材料之一是纸浆加强树脂，它由纸浆、酚醛树脂和填料混合而成。

这种材料具有较高的强度和硬度，被广泛应用于建筑和电器领域。

随着人们对复合材料性能需求的不断提高，新的材料组合和制造工艺被不断开发。

1920年代，美国化学家Leo Hendrik Baekeland发明了第一种合成塑料——酚醛树脂，这一发现奠定了合成树脂在复合材料中的重要地位。

第二次世界大战对复合材料的发展起到了重要推动作用。

在战争期间，航空工业的快速发展需要轻质、高强度的材料。

于是，复合材料开始被广泛应用于飞机制造中。

玻璃纤维增强塑料（GRP）是该时期最具代表性的应用之一。

使用玻璃纤维与环氧树脂结合，能够产生轻、高强度的结构材料，大大提高了飞机的性能。

此后，GRP逐渐在民用领域得到推广，如汽车制造、建筑和体育器材等领域。

20世纪60年代至70年代，碳纤维复合材料开始进入人们的视野。

碳纤维具有轻、强、刚的特点，被广泛应用于航空航天领域。

然而，由于碳纤维制造工艺复杂、成本高昂，直到近年来才逐渐在其他领域得到应用。

随着科学技术的进步和复合材料制造工艺的不断改进，新的复合材料不断涌现。

如纳米复合材料、陶瓷基复合材料、金属基复合材料等，都在特定领域具有重要的应用潜力。

综上所述，复合材料的发展历程经历了从初期的纸浆加强树脂到玻璃纤维增强塑料，再到碳纤维复合材料的演进。

随着科技的进步和研发的不断深入，复合材料的应用领域也在不断拓宽。

第一章复合材料的概念分类及其发展历程复合材料是由两种或两种以上不同的成分构成的材料体系。

它以其各成分的优点相互补充、相互作用，达到材料性能的综合优良，被广泛应用于各个领域。

复合材料的分类主要依据是其增强相的特征，一般可分为颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料和层状结构复合材料。

颗粒增强复合材料是将颗粒状的增强相与基体相结合而形成的材料。

增强相可以是金属颗粒、陶瓷颗粒、碳纳米管等。

颗粒增强复合材料具有良好的抗磨损性能、高硬度等特点，常用于制造耐磨材料、陶瓷刀具等。

纤维增强复合材料是以纤维为增强相的复合材料。

纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、腈纶纤维等。

纤维增强复合材料具有高强度、高模量、低密度等特点，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。

层状结构复合材料是通过将两种或两种以上的不同材料叠加起来形成的复合材料。

层状结构复合材料具有多种性能，如强度、刚度、导热性、耐磨性等，常用于制造电路板、涂层等。

复合材料的发展历程可以追溯到古代，但真正的发展始于20世纪。

20世纪50年代，随着塑料和树脂材料的应用，复合材料的发展进入了一个新阶段。

20世纪60年代，纤维增强塑料的出现推动了复合材料的应用。

20世纪70年代，碳纤维复合材料的出现使复合材料的强度和刚度得到了进一步提高。

20世纪90年代以后，复合材料的应用领域不断扩大，涉及到各个行业。

复合材料的发展主要受到科学技术的推动。

随着纳米技术、材料科学等领域的不断发展，复合材料的性能和应用范围将会有更大的突破。

预计未来的复合材料将更加轻量化、高强度、高性能，可以满足更多领域的需求。

综上所述，复合材料是由两种或两种以上不同的成分构成的材料体系，根据增强相的特征可分为颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料和层状结构复合材料。

复合材料的发展历程起源于古代，但真正的发展始于20世纪，受到科学技术的不断推动。

未来的复合材料将更加轻量化、高强度、高性能，满足更多领域的需求。

复合材料的发展历程复合材料的“破茧成蝶”之路——一段颠覆性创新历程从古至今，人类对于材料的探索从未止步，而其中最为璀璨夺目的一颗星，莫过于复合材料。

它宛如一只历经风雨、破茧而出的蝴蝶，以其独特的魅力和无限潜力，在科技的舞台上翩翩起舞，一次次改写着人类生活的篇章。

遥想当年，“复合”这一概念尚未深入人心，单一材料独领风骚的时代，人们受限于材料性能的瓶颈，难以实现对更高、更快、更强的追求。

然而，自上世纪40年代始，复合材料犹如石破天惊般崭露头角，一场材料领域的革命悄然拉开帷幕。

以玻璃纤维增强塑料（GFRP）为代表的初代复合材料，凭借其轻质高强的特点，瞬间点亮了航空航天及汽车制造等行业的曙光。

进入70年代，碳纤维增强复合材料（CFRP）横空出世，其强度是钢铁的数倍，重量却只有其几分之一，堪称材料界的“黑科技”。

这一突破性的进展，如同在材料科学领域扔下一颗震撼弹，让世人看到了复合材料那前所未有的可能性。

不论是F1赛车的速度狂飙，还是波音787梦幻飞机的翱翔天际，都离不开CFRP的助力。

此刻，复合材料已不再仅仅是科研实验室里的神秘客，而是实实在在地飞入寻常百姓家，成为支撑现代工业发展的中流砥柱。

步入21世纪，纳米复合材料、生物复合材料等新型复合材料如雨后春笋般涌现，它们不仅继承了前辈们的优良基因，更是在多功能化、智能化等方面实现了全新的飞跃。

比如，自我修复复合材料能自动修复损伤，仿佛拥有生命一般；生物可降解复合材料则致力于解决环保难题，为构建可持续发展的未来添砖加瓦。

这些革新之举，让人惊叹不已，也再次印证了复合材料那无穷无尽的创造力与生命力。

一路走来，复合材料的发展历程堪比一部跌宕起伏的科幻大片，既有磨砺中的坚韧不屈，又有创新时的惊喜连连。

每一种新材料的诞生，都是科研人员夜以继日辛勤耕耘的结果，每一个技术突破的背后，都凝聚着无数智慧的火花碰撞。

我们不禁要感叹：“哇塞！复合材料的世界真是奇妙无比！”回首过去，展望未来，复合材料将以更加开放的姿态拥抱新时代的挑战，用自身无可比拟的优势推动各行业走向新的高峰。