复合材料科技进展

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1、复合材料科技进展笫一章复合材料发展概况和趋势1.1复合材料发展简史材料复合化是材料发展的必然趋势z—。随着对材料的要求越来越高，单一材料的性能冇时已经不能满足盂要，因此人们把眼光投向了复合材料复诂材料k继天然材料、加工材料和合成材料Z后发展起來的新一代材料。复合材料的发展经历了以下阶段:砖坏一漆器一混凝土一硫化橡胶一玻璃钢一特种纤维增强材料一金属基、陶瓷基复合材料.远古时期，人们把草杆掺入黏土制成土坯，把麻布加入生漆制成漆器。第一代复合材料的发展是以1942年的玻璃纤维强化树脂开始的，由于这种材料的比强度和比模量均超过了当时的钢材

2、，所以倍受关注并迅速发展。第二代复合材料：为了进一步提高复合材料的性能，1960-1970年间研发了许多新型的纤维和晶须，如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维以及碳化硅品须、氧化铝品须等,用这些纤维或晶须做增强材料制成的复合材料当时被叫做先进复合材料。第三代复合材料：进入上世纪80年代，先进复合材料进一步发展，釆用高模量高强度的纤维•金属基体或陶瓷基体复合，制成了一系列性能优异的先进复合材料，复合材料的发展进入了第三代。复合材料的产量越来越大，已在建筑、交通运输、化工、船舶，通用机械和航空航天等领域广泛应用。由于复合

3、材料具有优异的性能，所以受到越来越多的重视，因而发展很快。21世纪将进入复合材料的时代。复合材料的研究深度和应用广度及其牛产发展的速度和规模，已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。进入21世纪以來，全球复合材料市场快速增长，亚洲尤其中国市场增长较快。2003〜2008年间中国年均增速为15%,日帔为9.5%,而欧洲和北美年均增幅仅为4%。冃前全球复合材料产量约为820万吨，其中中国达131.2万吨、占16%。目前亚洲复合材料市场占世界复合材料总产值的36%（2006年总产值190亿欧元），预测未來10年亚洲复合材料市场

4、年均以两位数增长，产值将会占到世界复合材料总产值的一半。亚洲的复合材料经销商也以每年平均20%的速度增长，比世界其他地区的增长速度要快。分析复合材料消费地区比例，仅以玻璃纤维为例，欧洲仍是最大的消费地区，用量占全球总用量的35%,用量较大的用途是管道、风力发电和储罐，欧洲市场需求巨人。根据AVK（德国复合塑料联合会）提供的信息，欧洲复合材料产业在去年的平均增长率达5.6%。德国的复合材料产量占整个欧洲的40%o斯图加特曾经成功举办过第二届欧洲复合材料展，该地区所在的巴背一符腾堡州更是德国的高科技中心，也是复合材料着重应用的交通工具

5、制造、机械工程、电气工程等行业的中心地带。这里云集了像戴姆勒•克莱斯勒、保时捷、博世等世界知名的人企业，另外还有为数众多、实力强劲的屮小企业。1•按作用分1）结构复合材料：用于制造受力构件；2）功能复合材料：具有各种特殊性能（如阻尼、导电、导磁、换能、屏蔽等等）。2.按基体材料分1）聚合物基复合材料：以有机聚合物（主要为热固性树脂、热塑性树脂及橡胶）为基体；2）金属基复合材料：如铝基、钛基等；3）无机非金属基复合材料：如陶瓷基、水泥基等。3.按增强材料分1.2复合材料在21世纪应起的作用关键词：信息化；生活质量；资源短缺；能源危机

6、；环境保护；国防建设。1.2.2对信息技术提供服务1）用于信息获得获得信息主要依靠各种敏感器件的检测，而敏感器件则由各种换能材料纟R成。不仅可以依靠功能复合材料设让口由度大的特点获得高优值的换能材料，还可以利用复合效应,特别是乘积效应设计出高效换能材料。2）用于信息处理研究表明，碳化硅颗粒增强铝棊复合材料的导热系数及热膨胀系数均能满足高集成度芯片散热的要求，而且价格低廉。此外，电路板都是聚合物基复合材料。机売和屏蔽板也大量使用复合材米斗。当侖的重童课题是研制具有优良的超高频介电性能的复合材料。3）用于信息存储磁带、磁盘都是复合材料

7、，要向高记录密度、高可靠度发展。4）用于信息传输光缆套管、天线、卫星结构件等需要高比强度、高模量的复合材料。5）用于信息执行执行机构件要求高比强度、高模最、耐用性能好的复合材料。1.2.2对提高人类生活质最做出贡献1）改善舒适性复合材料具有质轻高强、隔音隔热、减震降噪等特点，正是提高舒适性所需要的。在建筑、交通等方面广泛应用。2）提高安全性复合材料具有很好的抗冲击韧性，用于交通工具、建筑等领域。3）提高人类健康水平复合牛•物材料可以更好地应用于人体组织修复和更换。1.2.3在解决资源短缺和能源危机方面的作用1）在开发新能源和节约能

8、源方面的作用光电、风电及潮汐发电设备广泛使用复合材料，核电中铀的离心分离机转子也是由复合材料制成。复合材料工艺耗能低、能使运载工貝轻量化都可以达到节能的要求。2）在开发海洋和空间资源方而的作用碳纤维增强复合材料可潜入1000m。各种航天辭材、空间站