碳碳復(fù)合材料的研究進(jìn)展

1、碳碳復(fù)合材料的研究進(jìn)展摘要本文重點(diǎn)闡述了國內(nèi)近幾年來碳/碳復(fù)合材料的研究新進(jìn)展，總結(jié)了影響碳碳復(fù)合材料導(dǎo)熱性能、力學(xué)性能、摩擦學(xué)性能的因素，并結(jié)合碳碳復(fù)合材料的諸多優(yōu)點(diǎn)和當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀對碳碳復(fù)合材料的應(yīng)用進(jìn)行展望。指出雖然目前的研究結(jié)果尚達(dá)不到嚴(yán)酷環(huán)境下的應(yīng)用要求，但是碳碳復(fù)合材料正在由航天領(lǐng)域進(jìn)入普通航空和其他一般工業(yè)領(lǐng)域中，廣泛取代了其他材料。關(guān)鍵詞 碳碳復(fù)合材料；性能；展望；應(yīng)用1 前言19碳/碳復(fù)合材料是碳纖維增強(qiáng)碳基體的復(fù)合材料, 具有高強(qiáng)高模、比重輕、熱膨脹系數(shù)小、抗腐蝕、抗熱沖擊、耐摩擦性能好、化學(xué)穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)異性能, 是一種新型的超高溫復(fù)合材料。碳/碳復(fù)合材料作為優(yōu)異的熱

2、結(jié)構(gòu)-功能一體化工程材料, 自1958年誕生以來,在軍工方面得到了長足的發(fā)展, 其中最重要的用途是用于制造導(dǎo)彈的彈頭部件。由于其耐高溫、導(dǎo)熱性能好、比熱容大、熱膨脹低摩擦性好, 目前已廣泛用于固體火箭發(fā)動機(jī)噴管、航天飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件、飛機(jī)及賽車的剎車裝置、熱元件和機(jī)械緊固件、熱交換器、航空發(fā)動機(jī)的熱端部件、高功率電子裝置的散熱裝置和撐桿等方面。碳/碳復(fù)合材料種類多、性能各異, 為此人們針對特定的用途來設(shè)計合適的碳/碳復(fù)合材料。2 影響碳碳復(fù)合材料性能的因素2.1影響碳碳復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的因素碳/碳復(fù)合材料屬無機(jī)非金屬材料,從宏觀上考慮是一種多相非均質(zhì)混合物,基本結(jié)構(gòu)為亂層石墨結(jié)構(gòu)或介于亂層石墨結(jié)構(gòu)

3、與晶體石墨結(jié)構(gòu)之間的過渡形態(tài)1。但碳/碳復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)單元仍是石墨片層結(jié)構(gòu),石墨片層上存在可以運(yùn)動的由共軛電子組成的高活性的離域大鍵,而石墨片層之間又是弱于非金屬共價鍵的范德華作用力,物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì),這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了碳/碳復(fù)合材料特殊的熱物理性能。所以對于碳/碳復(fù)合材料來說,導(dǎo)熱機(jī)理應(yīng)該是介于金屬材料和非金屬材料之間,既有聲子導(dǎo)熱,又有電子導(dǎo)熱。1)溫度對碳碳復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)的影響16對于碳/碳復(fù)合材料來說,隨著溫度的升高,聲子、電子運(yùn)動的加劇使導(dǎo)熱系數(shù)增大,但在另一方面由于散射作用,又使導(dǎo)熱系數(shù)降低,因此,在本文的實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)隨著溫度的升高導(dǎo)熱系數(shù)增大的趨勢減弱。2) 石墨化度對碳

4、碳復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)的影響晶體的不完整性、缺陷、晶粒間界、雜質(zhì)等不僅引起聲子的散射,而且也會引起晶格振動的非諧性,從而使聲子間作用引起的散射加劇,進(jìn)一步減小聲子的平均自由程,導(dǎo)致晶體的導(dǎo)熱系數(shù)的降低。隨著石墨化程度的升高,石墨微晶尺寸增大、結(jié)構(gòu)漸趨完整,晶體的缺陷減少,晶體的不完整性降低,這些變化都將導(dǎo)致聲子的平均自由程逐漸增大,自由電子數(shù)增多,聲子運(yùn)動的平均速度增大,聲子導(dǎo)熱與電子導(dǎo)熱都增強(qiáng),從而導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)逐漸升高2 。3) 密度和碳纖維取向?qū)μ?碳復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)的影響17碳/碳復(fù)合材料導(dǎo)熱性能不但與其化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)、晶體類型相關(guān),而且與晶粒之間的聯(lián)通狀態(tài)有關(guān)。材料的密度是其內(nèi)部晶粒

5、聯(lián)通狀態(tài)優(yōu)劣的有效表征。材料的密度高,則晶粒間保持較好的聯(lián)通狀態(tài),晶格缺陷少,聲子的平均自由程大,電子在熱傳導(dǎo)運(yùn)動中道路暢通,所以導(dǎo)熱系數(shù)高。在另一方面,若材料的密度低,則晶粒之間存在間隙,結(jié)構(gòu)缺陷多,熱傳導(dǎo)的通道被隔斷,所以導(dǎo)熱系數(shù)低。文獻(xiàn)3中報道了碳/碳復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)與密度有線性關(guān)系。2.2影響碳碳復(fù)合材料力學(xué)性能的因素41) 碳纖維種類對力學(xué)性能的影響碳纖維作為碳/碳復(fù)合材料的增強(qiáng)相，碳纖維的種類對材料的力學(xué)性能有重要的影響。碳纖維分為人造絲基碳纖維、聚丙烯腈基碳纖維和瀝青基碳纖維。不同種類的碳纖維本身的力學(xué)性能差異很大，5m PAN-CF的軸向拉伸強(qiáng)度最大，中間相瀝青基碳纖維的軸向

6、拉伸模量范圍最廣也最大，而人造絲基碳纖維的軸向拉伸強(qiáng)度和拉伸模量均很小，導(dǎo)致所制備的碳/碳復(fù)合材料的力學(xué)性能各異。172) 基體碳對力學(xué)性能的影響基體炭主要有三種：樹脂炭、熱解炭和瀝青炭。通常，樹脂炭為各向同性，但也可以高度取向，取向程度依賴樹脂類型和工藝條件。大多數(shù)樹脂在低溫下易于交聯(lián)，并且在高溫下很難石墨化。碳纖維與樹脂炭形成的復(fù)合材料，微觀結(jié)構(gòu)和界面結(jié)合狀態(tài)隨著炭化工藝的變化都發(fā)生很大的變化，樹脂在不同溫度下反應(yīng)機(jī)制不同，對力學(xué)性能的影響變化較大5，而有關(guān)樹脂炭在復(fù)合材料中對宏觀力學(xué)性能影響的研究還很不充分。熱解炭具有三種結(jié)構(gòu)分別為粗糙層結(jié)構(gòu)（RL）、光滑層結(jié)構(gòu)（SL）、各向同性結(jié)構(gòu)（I

7、SO）。熱解炭的基體結(jié)構(gòu)強(qiáng)烈影響碳/碳復(fù)合材料的力學(xué)性能。采用熱解炭制備碳/碳復(fù)合材料時，隨溫度的升高及C/H比的降低，基體炭的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了：SL-RL-ISO的構(gòu)型變化6，所以很難得到單一結(jié)構(gòu)的熱解炭基的碳/碳復(fù)合材料，而幾種不同結(jié)構(gòu)的熱解炭配合將獲得具有不同力學(xué)性能的碳/碳復(fù)合材料，如RL+ISO具有高強(qiáng)度、高剛度，而SL+RL則具有很好的斷裂韌性。瀝青炭中含有雜質(zhì)及喹啉不溶物較多，因此其殘?zhí)柯瘦^低，但是易石墨化，易于與PAN基碳纖維結(jié)合，而且在偏光下具有光學(xué)各向異性。將瀝青炭轉(zhuǎn)化為中間相瀝青后，瀝青殘?zhí)柯试黾忧抑虚g相瀝青具有高的石墨取向微晶結(jié)構(gòu)。中間相瀝青制備的碳/碳復(fù)合材料材料具有較高的

8、力學(xué)性能，抗彎強(qiáng)度達(dá)到257MPa7，碳/碳復(fù)合材料在斷裂過程中，體現(xiàn)出臺階式的斷裂形式，但是斷裂臺階較低，纖維拔出也較短。2.3影響碳碳復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的因素1) 碳/碳復(fù)合材料制備工藝及其結(jié)構(gòu)對摩擦磨損性能的影響a.基體類型的影響基體的類型是影響摩擦磨損性能的一個重要因素。在二維的不同密度的碳/碳復(fù)合材料中,中等密度的碳/碳復(fù)合材料具有良好的摩擦性能, 其摩擦系數(shù)較低, 磨損量也比低密度和高密度的碳/碳復(fù)合材料低一個數(shù)量級。在摩擦磨損的過程中, 各種碳/碳復(fù)合材料的摩擦系數(shù)的變化情況也不盡相同。b.纖維取向的影響碳纖維取向?qū)μ?碳復(fù)合材料摩擦磨損性能有強(qiáng)烈的影響。在低轉(zhuǎn)速下, 當(dāng)纖維平行

9、于摩擦面時, 磨損率比纖維垂直于摩擦面方向要低得多, 而摩擦系數(shù)比纖維垂直于摩擦面方向要高得多; 在高轉(zhuǎn)速下, 摩擦系數(shù)和磨損率都沒有大的差別。Z向纖維的含量增加, 能提高碳/碳復(fù)合材料的熱導(dǎo)率, 降低摩擦面的溫度, 也會影響碳/碳復(fù)合材料的摩擦磨損性能。c.熱處理溫度的影響熱處理溫度不同, 碳/碳復(fù)合材料摩擦磨損性能也不同。對于不同的增強(qiáng)體, 熱處理溫度的影響也不盡相同。針刺氈增強(qiáng)的碳/碳復(fù)合材料樣件8隨著熱處理溫度升高, 摩擦系數(shù)增大, 溫度在2300時摩擦系數(shù)出現(xiàn)峰值, 繼續(xù)升高熱處理溫度, 摩擦系數(shù)卻下降; 而對于短切纖維增強(qiáng)碳/碳復(fù)合材料9 , 在2200,2500熱處理溫度下, 摩

10、擦系數(shù)不穩(wěn)定, 而在2700熱處理溫度下, 摩擦系數(shù)曲線平穩(wěn), 摩擦系數(shù)增加。對于碳布疊層碳/碳復(fù)合材料, 隨著熱處理溫度的升高,干態(tài)平均動摩擦系數(shù)由大變小, 濕態(tài)平均動摩擦系數(shù)及干態(tài)靜摩擦系數(shù)由小變大10。若將碳布疊層碳/碳復(fù)合材料用作剎車材料, 其合適的熱處理溫度為200011 , 在此溫度處理的碳/碳復(fù)合材料具有足夠高的摩擦系數(shù)和低磨損率。d.熱解碳結(jié)構(gòu)的影響 對于CV D熱解碳, 可根據(jù)其偏光下的形貌特征,分為粗糙層、光滑層、過渡結(jié)構(gòu)和各向同性結(jié)構(gòu)。它們具有不同的密度、導(dǎo)熱系數(shù)、石墨化度、消光角、金相結(jié)構(gòu), 對碳/碳復(fù)合材料性能有不同的影響?；w為粗糙層結(jié)構(gòu)的碳/碳復(fù)合材料, 具有較高

11、的石墨化程度和摩擦系數(shù)。基體為光滑層結(jié)構(gòu)的碳/碳復(fù)合材料, 石墨化度低, 摩擦系數(shù)低, 磨損量小。e.表面狀況的影響碳/碳復(fù)合材料的表面狀況不一樣, 它的摩擦磨損性能也不相同。在相同摩擦試驗(yàn)條件下, 表面拋光的試樣比表面已經(jīng)磨損的試樣的摩擦系數(shù)高, 磨損量也大。而且較難預(yù)測表面已磨損的試樣的摩擦行為。f.結(jié)構(gòu)完整性的影響碳/碳復(fù)合材料中存在兩種晶格缺陷: 邊緣缺陷和空洞缺陷。晶格缺陷越少, 結(jié)構(gòu)越完整。結(jié)構(gòu)完整性不同, 碳/碳復(fù)合材料摩擦磨損性能的穩(wěn)定性不同12。碳/碳復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)越完整, 摩擦性能越穩(wěn)定; 結(jié)構(gòu)不完整, 其剎車副摩擦特性曲線呈馬鞍形, 摩擦性能不穩(wěn)定。這主要是由于結(jié)構(gòu)不完整

12、的碳/碳復(fù)合材料, 其內(nèi)部及表面活化點(diǎn)多,表面易于產(chǎn)生物理吸附物和化學(xué)吸附物及含氧絡(luò)合物, 在摩擦過程中產(chǎn)生高溫使這些吸附物分解導(dǎo)致摩擦性能不穩(wěn)定。2) 摩擦參數(shù)對碳/碳復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響15a.能載的影響在不同的能載下, 碳/碳復(fù)合材料表現(xiàn)出不同的摩擦磨損行為。碳/碳復(fù)合材料在載荷為1. 0MPa時, 在初始階段, 都呈現(xiàn)低的摩擦系數(shù)( 0. 10. 2) ,后摩擦系數(shù)發(fā)生改變, 突升至0. 4 0. 5, 然后再降至穩(wěn)定的數(shù)值。在載荷為2. 4MPa時, 摩擦系數(shù)的改變都發(fā)生在初始階段。b.轉(zhuǎn)速的影響轉(zhuǎn)速是影響碳/碳復(fù)合材料摩擦磨損性能的重要因素。在低轉(zhuǎn)速( 800和1100r /

13、min)下, 摩擦系數(shù)和磨損率較小且基本保持穩(wěn)定, 摩擦系數(shù)為0. 10. 2; 在高轉(zhuǎn)速( 1400 r /min或更高)下, 摩擦系數(shù)在摩擦過程中會發(fā)生突變, 摩擦系數(shù)上升到0. 60. 7,后摩擦系數(shù)又降低到0. 40. 5。在高轉(zhuǎn)速下, 磨損率也較低轉(zhuǎn)速時大。這主要是由于轉(zhuǎn)速不同, 碳/碳復(fù)合材料表面的溫度也不同。在低轉(zhuǎn)速時, 摩擦面的溫度在100左右; 在高轉(zhuǎn)速時, 摩擦系數(shù)發(fā)生變化, 摩擦面的溫度也突升。在轉(zhuǎn)速為2300 r /min時, 滑移66m后, 溫度高達(dá)900。3) 環(huán)境對碳/碳復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響a.溫度的影響溫度對碳/碳復(fù)合材料在空氣中的摩擦磨損行為有著重要的影

14、響?？蓪⑻?碳復(fù)合材料摩擦磨損劃分成3個與溫度相關(guān)的區(qū)域: 正常磨損區(qū)、水解吸的粉塵磨損區(qū)、氧解吸的粉塵磨損區(qū)。正常磨損區(qū): 溫度低于150200, 摩擦系數(shù)較低(0. 2) ; 水解吸的粉塵磨損區(qū): 溫度在200650之間, 摩擦系數(shù)較高(0. 4) ; 氧解吸的粉塵磨損區(qū): 溫度高于650,摩擦系數(shù)較高(0. 4)。b.濕度的影響相對濕度對三種復(fù)合材料的摩擦行為有著很大影響。在低濕度下, 能夠促使類型磨屑向類型磨屑轉(zhuǎn)變, 摩擦系數(shù)升高。而在高濕度和高轉(zhuǎn)速下, 能夠加快磨屑的生成, 摩擦系數(shù)和磨損率又降低。總的說來, 高濕度能降低摩擦系數(shù)和磨損率。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn), 不同的碳/碳復(fù)合材料對濕度的

15、敏感程度不一樣, 2D PAN/CVI對濕度最敏感,而2D pitch /resin /CVI對濕度最不敏感。3 結(jié)論碳/碳復(fù)合材料的導(dǎo)熱機(jī)理介于金屬材料和非金屬材料之間,既有聲子導(dǎo)熱,又有電子導(dǎo)熱。在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi),碳/碳復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增大,但增大的趨勢逐漸減弱。隨著石墨化程度的升高,碳/碳復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)漸趨完整,有序度增加,聲子導(dǎo)熱與電子導(dǎo)熱都增強(qiáng),從而導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)逐漸升高。材料的密度高,則晶粒間聯(lián)通狀態(tài)良好,晶格缺陷少,聲子的平均自由程大,電子在熱傳導(dǎo)運(yùn)動中道路暢通,導(dǎo)熱系數(shù)高。碳/碳復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能各向異性,碳纖維及環(huán)繞纖維生長的熱解碳是熱傳導(dǎo)的有效通道。碳纖維作為碳

16、/碳復(fù)合材料的增強(qiáng)相，碳纖維的種類對材料的力學(xué)性能有重要的影響。但由于碳纖維種類與基體碳對材料力學(xué)性能的影響還沒有定論，有待于進(jìn)一步研究。碳/碳復(fù)合材料摩擦磨損性能受到眾多因素的影響, 如制備工藝、材料結(jié)構(gòu)、摩擦參數(shù)、摩擦環(huán)境等。哪種因素對其摩擦行為起決定性作用, 目前還不十分清楚, 還有待于進(jìn)一步研究。碳/碳復(fù)合材料摩擦磨損機(jī)理目前也沒有定論, 沒有一個統(tǒng)一的理論來解釋其摩擦磨損行為。因此, 有關(guān)其摩擦磨損機(jī)理的研究還待繼續(xù)。由于碳/碳復(fù)合材料可作為剎車材料18, 特別是飛機(jī)剎車材料, 有著重大的商業(yè)價值, 許多技術(shù)都被專利所保護(hù), 因此如何選擇合適的制造工藝來生產(chǎn)符合性能要求的碳/碳復(fù)合材

17、料是一個具有重大價值的研究課題。為了充分發(fā)揮碳/碳復(fù)合材料的性能優(yōu)勢, 進(jìn)一步碳/碳復(fù)合材料作為摩擦材料的應(yīng)用范圍, 在其表面制備耐磨涂層及減摩涂層, 是一個具有相當(dāng)應(yīng)用前景的課題。4 展望 碳/碳復(fù)合材料是具有特殊性能的新型超高溫材料,既有纖維增強(qiáng)復(fù)合材料優(yōu)良的力學(xué)性能,又有碳材料優(yōu)異的高溫性能,特別是高溫下優(yōu)異的熱物理性能。所以碳/碳復(fù)合材料的正在由航天領(lǐng)域進(jìn)入普通航空和一般工業(yè)領(lǐng)域以及民用領(lǐng)域中, 廣泛取代其他材料，有著重大的商業(yè)價值, 許多技術(shù)都被專利所保護(hù)。因此碳/碳復(fù)合材料未來的發(fā)展方向?qū)⒂呻p元復(fù)合向多元復(fù)合發(fā)展，今后將以結(jié)構(gòu)碳/碳復(fù)合材料為主, 向功能和多功能碳/碳復(fù)合材料發(fā)展,

18、 研究的重點(diǎn)是控制好影響碳/碳復(fù)合材料導(dǎo)熱性能、力學(xué)性能、摩擦學(xué)性能的因素以及孔隙的最佳數(shù)量, 提高高溫下的抗氧化性能13,14, 降低成本。參考文獻(xiàn)：1 Golecki I. Rapid vapor-phase densification of refrectory compositesJ . Material s Science and Engineering , 1997 ,R20 : 37 - 124.2 張福勤, 黃伯云, 黃啟忠, 等. 碳布疊層/熱解碳復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)與石墨化度的關(guān)系 J . 功能材料, 2003 , 34(4) : 464 - 465.3 張守陽, 李賀軍, 孫

19、軍. C/ C密度梯度材料的熱學(xué)及力學(xué)性能研究J . 復(fù)合材料學(xué)報, 2002 , 19 (5) : 43 - 46. 4 喬志軍. 碳碳復(fù)合材料的力學(xué)性能研究進(jìn)展J . 天津化工, 2011.03.001 , 19 (5) : 05 - 07. 5謝旻, 顧軼卓，等. 碳纖維雙馬樹脂預(yù)浸料固化過程動態(tài)力學(xué)性能J. 復(fù)合材料學(xué)報, 2010,27(4): 52-58.6 Sakai M, Matsuyama R, Miyajima T. The pull-out and failure of a fiber bundle in a Carbon fiber reinforced carbon

20、matrix composite J.Carbon, 2000, 38(15): 2123-2131. 7 劉皓, 李克智，等. 微觀結(jié)構(gòu)對中間相瀝青基炭/炭復(fù)合材料力學(xué)性能的影響J. 無機(jī)材料學(xué)報, 2007, 22(5): 968-975.8 徐惠娟, 熊翔, 張紅波, 等. 不同熱處理溫度下碳/碳復(fù)合材料的制動摩擦性能 J . 中國有色金屬學(xué)報, 2002, 12 ( 5): 991- 995.9 馮志榮, 黃啟忠, 鄒林華. 石墨化度對C /C復(fù)合材料摩擦性能的影響 J . 粉末冶金工業(yè), 2000, 10 ( 3): 29- 32.10 羅瑞盈, 楊崢, 李賀軍, 等. 高溫處理對碳

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23、性能J . 機(jī)械工程材料, 2011.08.20,35 ( 8): 51- 54. 18 劉國永. 碳/碳復(fù)合剎車材料界面力學(xué)行為有限元分析J . 蚌埠學(xué)院報, 2012.08.20, 01 ( 4): 1- 4. 19 康永，柴秀娟. 碳/碳復(fù)合材料的性能和研究進(jìn)展J . 粘接, 2010.12.10, 18 ( 2): 80- 82. AbstractThe research introduces the progress of carbon-carbon composites at home and abroad. the factors affecting the thermal co

24、nductivity, mechanical properties, tribological properties of carbon-carbon composite materials are summarized. And the application of carbon-carbon composite materials is prospected combine many advantages of carbon-carbon composites and the current development status. It is pointed out that althou

25、gh the results of the present study is not up to the requirements of the application in harsh environment, but the carbon-carbon composite material is composed of aerospace field into the general aviation and other general industrial field, are widely in place of other materials.Key words: carbon-ca

26、rbon composite materials; continuous fibers; prospected; application簡述復(fù)合材料與合金的區(qū)別； 復(fù)合材料: 復(fù)合材料是由兩種或多種性質(zhì)不同的材料通過物理和化學(xué)復(fù)合，組成具有兩個或兩個以上相態(tài)結(jié)構(gòu)的材料。該類材料不僅性能優(yōu)于組成中的任意一個單獨(dú)的材料，而且還可具有組分單獨(dú)不具有的獨(dú)特性能。 復(fù)合材料按用途主要可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料兩大類。結(jié)構(gòu)復(fù)合材料主要作為承力結(jié)構(gòu)使用的材料，由能承受載荷的增強(qiáng)體組元（如玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金屬、天然纖維、織物、晶須、片材和顆粒等）與能聯(lián)結(jié)增強(qiáng)體成為整體材料同時又起傳力作用的基體

27、組元（如樹脂、金屬、陶瓷、玻璃、碳和水泥等）構(gòu)成。結(jié)構(gòu)材料通常按基體的不同分為聚合物基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、碳基復(fù)合材料和水泥基復(fù)合材料等。功能材料是指除力學(xué)性能以外還提供其它物理、化學(xué)、生物等性能的復(fù)合材料。包括壓電、導(dǎo)電、雷達(dá)隱身、永磁、光致變色、吸聲、阻燃、生物自吸收等種類繁多的復(fù)合材料，具有廣闊的發(fā)展前途。未來的功能復(fù)合材料比重將超過結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，成為復(fù)合材料發(fā)展的主流。 未來復(fù)合材料的研究方向主要集中在納米復(fù)合材料、仿生復(fù)合材料、和發(fā)展多功能、機(jī)敏、智然復(fù)合材料等領(lǐng)域。合金: 由一種金屬跟另一種或幾種金屬或非金屬所組成的具有金屬特性的物質(zhì)叫合金。合金一般由各組分熔合成均勻的液體，再經(jīng)冷凝而制得。 根據(jù)組成合金的元素數(shù)目的多少，有二元合金、三元合金和多元合金之分；根據(jù)合金結(jié)構(gòu)的不同，又可以分成以下三種基本類型： （1）共熔混合物。當(dāng)共熔混合物凝固時，各組分分別結(jié)晶而成的合金，如鉍鎘合金。鉍鎘合金最低熔化溫度是413 K，在此溫度時，鉍鎘共熔混合物中含鎘40，含鉍60。 （2）固溶體。各組分形成固溶體的合金。固溶體是指溶質(zhì)原子溶入溶劑的晶格中，而仍保持溶劑晶格類型的一種金屬晶體。有的固溶體合金是在溶劑金屬的晶格結(jié)點(diǎn)上，一部分溶劑原子被溶質(zhì)原子所置換而形成的，例如，銅和金的合金；有的固溶體合金是由溶質(zhì)原