復(fù)合材料第1次課課件

《復(fù)合材料》劉穎四川大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院1《復(fù)合材料》劉穎1復(fù)合材料的概念及其基本特征和發(fā)展歷程第一節(jié)復(fù)合材料的概念與內(nèi)涵第二節(jié)復(fù)合材料發(fā)展的歷程第三節(jié)復(fù)合材料在2l世紀(jì)的作用第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題第一講2復(fù)合材料的概念及其基本特征和發(fā)展歷程第一節(jié)復(fù)合材料的概念與第一節(jié)復(fù)合材料的概念與內(nèi)涵材料的復(fù)合化是材料發(fā)展的必然規(guī)律。科技進(jìn)步對(duì)材料提出更高性能要求。從單質(zhì)材料出發(fā)合成或制造一種高水平的綜合指標(biāo)的材料是非常困難的。Ti(CN)優(yōu)異的刀具材料Co3第一節(jié)復(fù)合材料的概念與內(nèi)涵材料的復(fù)合化是材料第一節(jié)復(fù)合材料的概念與內(nèi)涵1、什么是復(fù)合材料？復(fù)合材料是由兩種或兩種以上異質(zhì)、異形、異性的材料復(fù)合形成的新型材料。例如：Al/WAg/W……C/CuAl2O3/Al……C/C(碳纖維增強(qiáng)碳基復(fù)合材料)……4第一節(jié)復(fù)合材料的概念與內(nèi)涵1、什么是復(fù)合材料？4它的設(shè)計(jì)自由度很大，不僅可在組分選擇上調(diào)整，還可以改變各組分的體積百分?jǐn)?shù)以滿足所需的性能要求；容易滿足輕質(zhì)高強(qiáng)以及其他的優(yōu)越的綜合性能特別是復(fù)合材料還具有復(fù)合效應(yīng)，即經(jīng)過復(fù)合以后產(chǎn)生各原始組分所不具備的性能。第一節(jié)復(fù)合材料的概念與內(nèi)涵5它的設(shè)計(jì)自由度很大，不僅可在組分選擇上調(diào)整，還可以改變各組分66第一節(jié)復(fù)合材料的概念與內(nèi)涵由于復(fù)合材料的上述特點(diǎn)所以在不少高技術(shù)領(lǐng)域如航天、航空、信息等產(chǎn)業(yè)中得重要的應(yīng)用。目前已與金屬、無機(jī)非金屬、高分子并列為四大材料。

7第一節(jié)復(fù)合材料的概念與內(nèi)涵由于復(fù)合材料的上述特點(diǎn)所以在不Al/W復(fù)合材料Ag/W復(fù)合材料8Al/W復(fù)合材料Ag/W復(fù)合材料8Cu/C復(fù)合材料Al2O3/Al復(fù)合材料9Cu/C復(fù)合材料Al2O3/Al復(fù)合材料C/C復(fù)合材料及其構(gòu)件(飛機(jī)剎車片)10C/C復(fù)合材料及其構(gòu)件(飛機(jī)剎車片)102、復(fù)合材料的基本內(nèi)涵復(fù)合材料由基體組元與增強(qiáng)體或功能組元所組成。例如：Al/WAg/W……Cu/CAl/Al2O3……C/C(碳纖維增強(qiáng)碳基復(fù)合材料)……玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料(印刷電路基板)第一節(jié)復(fù)合材料的概念與內(nèi)涵112、復(fù)合材料的基本內(nèi)涵第一節(jié)復(fù)合材料的概念與內(nèi)涵11第二節(jié)復(fù)合材料發(fā)展的歷程1、早在古代就出現(xiàn)了各種原始型形態(tài)的復(fù)合材料。

例如：人類早就學(xué)會(huì)的用稻草/竹竿等與泥土混合來制造作建筑材料，直到今天在一些鄉(xiāng)村還可看到這一現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景。粘土+稻草石粉+沙煤灰磚爐渣磚12第二節(jié)復(fù)合材料發(fā)展的歷程1、早在古代就出現(xiàn)了各種原始型使用了建筑復(fù)合材料的古代遺跡砂石和水泥復(fù)合成的混凝土也有很長(zhǎng)歷史，在許多的歷史遺跡中就能見到建筑復(fù)合材料。13使用了建筑復(fù)合材料的古代遺跡砂石和水泥復(fù)合成的混凝土也有很長(zhǎng)天然復(fù)合材料--貝殼自然界中本身就存在大量的天然復(fù)合材料,比如人和動(dòng)物的牙齒，貝殼?！?4天然復(fù)合材料--貝殼自然界中本身就存在大量的天然復(fù)合材料,比第二節(jié)復(fù)合材料發(fā)展的歷程2、19世紀(jì)末復(fù)合材料開始進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)。3、20世紀(jì)60年代開始由于高技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料性能的要求日益提高，單質(zhì)材料很難滿足性能的綜合要求和高指標(biāo)要求。因此，復(fù)合材料開始進(jìn)人新的發(fā)展階段，復(fù)合材料已與金屬、陶瓷和高分子等并列為重要材料。4、21世紀(jì)將進(jìn)入復(fù)合材料時(shí)代。今天的宇航技術(shù)、信息技術(shù)和國(guó)防軍工等快速發(fā)展已離不開先進(jìn)復(fù)合材料(成為這些領(lǐng)域的首要關(guān)鍵材料)。材料的復(fù)合化是材料發(fā)展的必然趨勢(shì)之—。15第二節(jié)復(fù)合材料發(fā)展的歷程2、19世紀(jì)末復(fù)合材料開始進(jìn)入工業(yè)第三節(jié)復(fù)合材料在2l世紀(jì)的作用

在討論復(fù)合材料征2l世紀(jì)應(yīng)起的作用之前，首先分析和預(yù)測(cè)人類社會(huì)面臨的問題、社會(huì)的特點(diǎn)和重點(diǎn)需求，特別要涉及我國(guó)的客觀實(shí)際需求。16第三節(jié)復(fù)合材料在2l世紀(jì)的作用在討論復(fù)合材料征2l第三節(jié)復(fù)合材料在2l世紀(jì)的作用1、對(duì)信息技術(shù)提供服務(wù)2、對(duì)提高人類生活質(zhì)量做貢獻(xiàn)3、在解決資源短缺和能源危機(jī)有重要貢獻(xiàn)4、對(duì)治理環(huán)境污染可以起作用5、對(duì)現(xiàn)代國(guó)防建設(shè)的作用17第三節(jié)復(fù)合材料在2l世紀(jì)的作用1、對(duì)信息技術(shù)提供服務(wù)17第三節(jié)復(fù)合材料在2l世紀(jì)的作用1、對(duì)信息技術(shù)提供服務(wù)

在信息技術(shù)中的信息獲得、處理、存儲(chǔ)、傳輸和執(zhí)行幾部分中，復(fù)合材料均發(fā)揮重要作用。18第三節(jié)復(fù)合材料在2l世紀(jì)的作用1、對(duì)信息技術(shù)提供服務(wù)181)復(fù)合材料用于信息的獲得獲得信息主要依靠各敏感器件的檢測(cè)，而敏感器件則由各種換能復(fù)合材料組成?？衫脧?fù)合效應(yīng)特別是“乘積效應(yīng)”來設(shè)計(jì)出高效的新型換能材料，進(jìn)一步提高換能復(fù)合材料把對(duì)外界的感知通過物理量表現(xiàn)的信息(如光、熱、聲、磁、輻射等)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的能力。191)復(fù)合材料用于信息的獲得19第三節(jié)復(fù)合材料在2l世紀(jì)的作用2)復(fù)合材料用于信息處理信息處理主要依靠電子技術(shù)，隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，電子芯片的集成度將越來越高，而芯片的散熱問題將足成為發(fā)展的障礙，需要應(yīng)用高導(dǎo)熱復(fù)合材料。

20第三節(jié)復(fù)合材料在2l世紀(jì)的作用2)復(fù)合材料用于信息處理20例如：碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)以及與集成電路芯片的熱膨脹匹配均能滿足要求。這是一種用于芯片封裝的廉價(jià)材料；電子設(shè)備的電路板是纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料，其用量可觀；信息處理的速度越來越快，因此研制具有高頻介電性能的復(fù)合材料是當(dāng)前和今后的重要。碳化硅復(fù)合材料AlSiC散熱復(fù)合材料21例如：碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)以及與集成電路芯片的第三節(jié)復(fù)合材料在2l世紀(jì)的作用3)復(fù)合材料用于信息存儲(chǔ)目前用于信息寫入、記錄、存儲(chǔ)和讀出的磁性材料如磁帶、磁盤等，大都是磁粉與聚合物基體制成的復(fù)合材料，并正在向高密度的磁記錄復(fù)合材料方向發(fā)展。22第三節(jié)復(fù)合材料在2l世紀(jì)的作用3)復(fù)合材料用于信息存儲(chǔ)22應(yīng)用磁性復(fù)合材料的器件磁帶和磁盤23應(yīng)用磁性復(fù)合材料的器件磁帶和磁盤23第三節(jié)復(fù)合材料在2l世紀(jì)的作用4)復(fù)合材料用于信息傳輸目前用于信息傳輸信息的光纜和微波和通訊衛(wèi)星系統(tǒng)均要使用復(fù)合材料。光纖及連接器微波通訊中拋屋面天線衛(wèi)星的天線和星體結(jié)構(gòu)24第三節(jié)復(fù)合材料在2l世紀(jì)的作用4)復(fù)合材料用于信息傳輸24光纖及其連接器25光纖及其連接器25前饋拋物面天線人造衛(wèi)星星體復(fù)合材料26前饋拋物面天線人造衛(wèi)星星體復(fù)合材料26第三節(jié)復(fù)合材料在2l世紀(jì)的作用5)復(fù)合材料用于信息執(zhí)行信息執(zhí)行除使用聲、光和圖象外，還需要機(jī)械動(dòng)作，這些機(jī)械動(dòng)作的完成需要低密度、高剛度和高強(qiáng)度的復(fù)合材料。27第三節(jié)復(fù)合材料在2l世紀(jì)的作用5)復(fù)合材料用于信息執(zhí)行272、對(duì)提高人類生活質(zhì)量做貢獻(xiàn)1）改善舒適性復(fù)合材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)、隔音隔熱和減振降噪的特點(diǎn)，正是提高舒適性所需要的。新一代飛機(jī)采用大量用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料國(guó)外各種鐵路車輛和微型汽車均計(jì)劃采用復(fù)合材料，以保持車內(nèi)的溫度，降低噪聲和減少振動(dòng)。282、對(duì)提高人類生活質(zhì)量做貢獻(xiàn)1）改善舒適性28一種典型的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料例如：瑞土用玻璃纖維和碳纖維纏繞并鑲有泡沫塑料制成車體結(jié)構(gòu)；日本也計(jì)劃用碳纖維—酚醛樹脂制造干線高速列車車廂。磁懸浮高速列車的車身結(jié)構(gòu)為不受強(qiáng)磁場(chǎng)的影響必須采用復(fù)合材料。

29一種典型的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料例如：瑞土用玻璃纖維和碳纖維纏繞并鑲有2、對(duì)提高人類生活質(zhì)量做貢獻(xiàn)2)提高安全性

復(fù)合材料的特點(diǎn)之—是抗沖擊韌性好，能吸收沖擊能量、目前復(fù)合材料己用來制造汽車保險(xiǎn)桿和轎車底板，主要是利用其無可比擬的抗撞擊性能和彈性回復(fù)性能。在車禍時(shí)能較大地減少人體受到的傷害。車用抗沖擊復(fù)合材料302、對(duì)提高人類生活質(zhì)量做貢獻(xiàn)2)提高安全性車用抗沖擊復(fù)合材料在航空方面，空難事故一直困擾著人類。最近美國(guó)正嘗試將光導(dǎo)纖維埋入結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中制成具有自診斷功能的機(jī)敏復(fù)合材料，來監(jiān)視飛機(jī)各部分發(fā)生的異常應(yīng)變和斷裂現(xiàn)象，從而給出預(yù)警。在高層建筑抗地震災(zāi)害方面，復(fù)合材料具有損傷容限大的特點(diǎn)，被視為優(yōu)選材料。31在航空方面，空難事故一直困擾著人類。312、對(duì)提高人類生活質(zhì)量做貢獻(xiàn)3)提高人類健康水平人發(fā)生疾病和傷殘是個(gè)可避免的客觀事實(shí)．人們直期待在發(fā)生疾病或傷殘后對(duì)已損壞臟器與骨進(jìn)行修復(fù)或更換的時(shí)機(jī)。植入型人造代用品。例如，修復(fù)骨的人工關(guān)節(jié)、釘、骨夾板等過去用金屬制造，由于金屬的強(qiáng)度和剛度等無法與骨相適配，產(chǎn)生應(yīng)力遮擋效應(yīng)，使新生骨質(zhì)萎縮疏松，而復(fù)合材料則可以用組分配比來調(diào)整到最佳狀態(tài)。322、對(duì)提高人類生活質(zhì)量做貢獻(xiàn)3)提高人類健康水平32人造骨復(fù)合材料33人造骨復(fù)合材料333、在解決資源短缺和能源危機(jī)貢獻(xiàn)目前人類使用的能源大部分是不可再生的石油、天然氣、煤和鈾等。最近的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，除煤以外的其他三種資源將枯竭；陸地上用作原材料的礦藏中有相當(dāng)部分也會(huì)陸續(xù)短缺。這意味著人類必須大力開發(fā)新能源，盡可能能和資源，并且尋找陸地上尚未充分利用的資源并加以開發(fā)，更重要的是要設(shè)法大量開采海洋資源甚至中間資源。復(fù)合材料在這方面的作用和貢獻(xiàn)巨大。343、在解決資源短缺和能源危機(jī)貢獻(xiàn)目前人類使用的能源大3、在解決資源短缺和能源危機(jī)貢獻(xiàn)1)在開發(fā)新能源和節(jié)約能源方面的具有重要作用

在新能源方面，太陽(yáng)能是取之不竭的最干凈理想能源，目前利用尚不理想。近來各國(guó)均在努力提高各種光電池的轉(zhuǎn)換效率，其中包括功能復(fù)合材料的光電池。另外光電池的框架采用復(fù)合材料制造是最理想的，因?yàn)樗p質(zhì)高強(qiáng)，非常適合制造大面積的光電池結(jié)構(gòu)板框和支架。

353、在解決資源短缺和能源危機(jī)貢獻(xiàn)1)在開發(fā)新能源和節(jié)約能源方太陽(yáng)能電池36太陽(yáng)能電池36

風(fēng)力也是一種來源于自然界的清潔能源。根據(jù)報(bào)道，1996年全世界風(fēng)能利用容量達(dá)6000MW，美國(guó)居第一位。風(fēng)力發(fā)電裝置的葉片和支柱均用復(fù)合材料制造。特別是大型化的發(fā)展趨勢(shì)更需要高性能結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，目前我國(guó)已有14個(gè)風(fēng)力電場(chǎng)以及大量分散布在草原地區(qū)的小型風(fēng)力單機(jī)組發(fā)電裝置。37風(fēng)力也是一種來源于自然界的清潔能源。根據(jù)報(bào)道，1風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片復(fù)合材料38風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片復(fù)合材料38

此外，用于核燃料----鈾的離心分離機(jī)的轉(zhuǎn)子也是用先進(jìn)復(fù)合材料制成的。另外，正在研設(shè)計(jì)中的潮汐發(fā)電裝置也采用復(fù)合材料，因?yàn)樗饶軡M足力學(xué)性能的要求又能耐海水腐蝕。39此外，用于核燃料----鈾的離心分離機(jī)的轉(zhuǎn)子也是用關(guān)于節(jié)約能源和資源方面，復(fù)合材料可充分發(fā)揮其生產(chǎn)工藝耗能少、能夠整體近終形成型(或凈形成型)，以及使運(yùn)載工具輕量化(包括車輛、飛機(jī)和船舶)的優(yōu)勢(shì)達(dá)到節(jié)約能源的目的。此外用于貯藏能量以達(dá)到合理平衡能源輸出的大型飛輪，已選定用復(fù)合材料制造。這也是節(jié)能措施的重要部分。40關(guān)于節(jié)約能源和資源方面，復(fù)合材料可充分發(fā)揮其生產(chǎn)工藝耗能少、3、在解決資源短缺和能源危機(jī)貢獻(xiàn)2)復(fù)合材料在開發(fā)海洋和空間資源方面所具備優(yōu)勢(shì)人類尚未充分利用海底蘊(yùn)藏的資源（主要是開采有難度），但受陸地資源即將出現(xiàn)短缺的形勢(shì)所迫，不能不把注意力轉(zhuǎn)向海洋。初步探明，海底有相當(dāng)豐厚的貯量，而且以不同的形式存在(如錳結(jié)核)。但是勘探和開采海底資源需要用耐高壓和耐海水腐蝕的深潛裝置。由于復(fù)合材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)且耐各種介質(zhì)腐蝕的特點(diǎn)，因此在開發(fā)海洋方面具備明顯優(yōu)勢(shì)。413、在解決資源短缺和能源危機(jī)貢獻(xiàn)2)復(fù)合材料在開發(fā)海洋和空間錳結(jié)核及其采集裝置42錳結(jié)核及其采集裝置42

試驗(yàn)表明，用碳纖維增強(qiáng)樹脂的深潛器已潛入近1000m的深海。海上石油平臺(tái)如果采用復(fù)合材料，不僅能有效降低建造成本．而且能大大節(jié)約鋼鐵平臺(tái)必需的油漆防護(hù)費(fèi)用。這方面將會(huì)創(chuàng)造很大的產(chǎn)值和效益。對(duì)于未來開發(fā)空間資源，更需制造各式航天器和空間站，無疑需要采用復(fù)合材料作為主體材料。2)復(fù)合材料在開發(fā)海洋和空間資源方面所具備優(yōu)勢(shì)43試驗(yàn)表明，用碳纖維增強(qiáng)樹脂的深潛器已潛入近100

地球上資源的開采使用并不平衡，某些資源短缺而另一些則沒充分利用。例如鎂的貯藏豐富，目前僅少量作為合金成分加入其他金屬中(如鋁合金)；這是因?yàn)橐枣V為主要成分的合金力學(xué)性能較差，但鎂具有質(zhì)量輕、阻尼性能好的特點(diǎn)，采用顆?；蛘呔ы氃鰪?qiáng)鎂則可顯著改善其力學(xué)性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍：此外，許多野生植物和麥桿中的纖維具有一定強(qiáng)度，可以作為增強(qiáng)物增強(qiáng)水泥等基體．甚至一些無機(jī)礦土(高嶺土、蒙脫土等)也都可以作為增強(qiáng)體或填料使用。原則上可以通過復(fù)合的途徑把一些尚未利用或利用率不高資源變成有用之材。3)在挖掘尚未充分刊用的資源上將發(fā)揮作用44地球上資源的開采使用并不平衡，某些資源短缺而另一些基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是體現(xiàn)社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志之一，我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)更是處于重要地位，基礎(chǔ)設(shè)施的建造要花費(fèi)大量的材料(如鋼鐵和水泥)，而生產(chǎn)這些能耗很大的原材料要消耗很多能源。如果能延長(zhǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命，即可節(jié)約能源和資源，又可減少環(huán)境污染。鋼筋水泥結(jié)構(gòu)已經(jīng)使用了上百年，實(shí)踐表明，鋼在于堿性水泥和濕氣的條件下會(huì)發(fā)生銹蝕，不僅降低其原有性能而且鐵銹脹大會(huì)導(dǎo)致水泥開裂。為此，目前正致力于研究高性能的纖維增強(qiáng)混凝土以及聚合物水泥混凝土、復(fù)合材料代鋼筋等。4)使基礎(chǔ)設(shè)施延長(zhǎng)存命45基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是體現(xiàn)社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志之一，我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)更是維尼綸纖維水泥電纜保護(hù)管46維尼綸纖維水泥電纜保護(hù)管46

隨著人類的極度膨脹，生活需求推動(dòng)生產(chǎn)迅速增長(zhǎng)，在創(chuàng)造的同時(shí)也排出大量的固體、液體和氣體廢物，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。從某種角度來看．目前某些材料確實(shí)難以回收、再生，似乎不利丁環(huán)境；人們從天然材料幾乎全是復(fù)合材料的事實(shí)來看，表明復(fù)合材料是最合理的組成方式，能夠接受自然界的長(zhǎng)期考驗(yàn)并與之相容。復(fù)合材料還具有改善環(huán)境的積極作用。4、復(fù)合材料對(duì)治理環(huán)境可起的作用47隨著人類的極度膨脹，生活需求推動(dòng)生產(chǎn)迅1)復(fù)合材料在降低污染方面的作用通過合理設(shè)計(jì)并采用整體、凈形的成型方法，使用復(fù)合材料可以降低原材料的用量、節(jié)約加工能耗和降低廢棄邊角料；還可延長(zhǎng)工件和設(shè)施的使用壽命，也起到減少?gòu)U棄物的效果。其次，很多治理污染措施需要用到復(fù)合材料，例如各種治理氣、水污染裝置中所采用的功能膜需要與支撐網(wǎng)格構(gòu)成復(fù)合材料才能有效地使用。4、復(fù)合材料對(duì)治理環(huán)境可起的作用481)復(fù)合材料在降低污染方面的作用4、復(fù)合材料對(duì)治理環(huán)境可

例如降低污染的天然氣作為燃料，為此需要安全的高壓氣瓶與之配合使用。實(shí)踐表明：以碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料經(jīng)纏繞成型的氣瓶是最佳選擇，既輕又強(qiáng)，萬一出現(xiàn)車禍也不致爆炸傷人。廢水治理的容器、管道采用復(fù)合材料可避免腐蝕損壞等。4、復(fù)合材料對(duì)治理環(huán)境可起的作用49例如4、復(fù)合材料對(duì)治理環(huán)境可起的作用492)利用廢棄物構(gòu)成復(fù)合材料化害為利復(fù)合材料的特點(diǎn)是能充分發(fā)揮材料互補(bǔ)的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)這個(gè)原則可以把許多廢棄物如礦渣、木屑、廢塑料、麥桿等復(fù)合成材，供某些低檔要求領(lǐng)域使用。麥桿復(fù)合材料502)利用廢棄物構(gòu)成復(fù)合材料化害為利麥桿復(fù)合材料50

3)開發(fā)自然降解的“綠色”復(fù)合材料為防使用后的遺棄物污染環(huán)境，正在努力尋找可自然降解的材料，用來制造日常消耗品。采用復(fù)合的形式對(duì)這類材料很有幫助。如果用植物纖維等天然材料來增強(qiáng)改善復(fù)合材料的性能的思路，可設(shè)計(jì)制造一批能生物降解的材料，如透明農(nóng)膜、一次性餐具等消耗品，并設(shè)法使這些材料降解后變成肥料或直接作為飼料，成為名副其實(shí)的綠色材料。513)開發(fā)自然降解的“綠色”復(fù)合材料515、復(fù)合材料對(duì)國(guó)防建設(shè)的作用本世紀(jì)中復(fù)合材料的發(fā)展是由于軍工的激勵(lì)，但下世紀(jì)中復(fù)合材料在國(guó)防中仍然是重要的材料。盡管當(dāng)前和平是主流，但是局部戰(zhàn)爭(zhēng)仍然不斷發(fā)生。超級(jí)大國(guó)仍然沒有放棄獨(dú)霸全球的企圖，為此各個(gè)國(guó)家對(duì)國(guó)防絲毫沒有放松。未來的戰(zhàn)爭(zhēng)是高科技的戰(zhàn)爭(zhēng)。由于精確的探測(cè)技術(shù)和制導(dǎo)武器的進(jìn)步使主要作戰(zhàn)武器（作戰(zhàn)飛機(jī)、坦克、軍艦、導(dǎo)彈等）自我生存能力受到極大的威脅。525、復(fù)合材料對(duì)國(guó)防建設(shè)的作用本世紀(jì)中復(fù)合材料的第三節(jié)復(fù)合材料對(duì)國(guó)防建設(shè)的作用

海灣戰(zhàn)爭(zhēng)是一個(gè)極好的事例。然而矛與盾是不斷相對(duì)發(fā)展的，在這種形式下隱身技術(shù)就隨之誕生了，以美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將其成功地用在軍用飛機(jī)上（如B-2、F-117等），使之幾乎完全逃避探測(cè)設(shè)備的發(fā)現(xiàn)和導(dǎo)彈的追擊。隱身技術(shù)主要使用具有隱身功能（吸收雷達(dá)波和紅外線）的復(fù)合材料，它主要是由具有吸波纖維材料（如碳化硅纖維、碳纖維）以及其他吸波填料和聚合物樹脂復(fù)合而成的，這種復(fù)合材料既是結(jié)構(gòu)材料又是隱身吸波材料，適合于制造飛機(jī)機(jī)身和導(dǎo)彈殼體。53第三節(jié)復(fù)合材料對(duì)國(guó)防建設(shè)的作用

海灣戰(zhàn)爭(zhēng)是一個(gè)極好的事此外各種武器都要求盡量降低本身重量來增加用于戰(zhàn)斗的載荷，先進(jìn)復(fù)合材料完全能夠滿足此要求，因此各種導(dǎo)彈和軍用飛機(jī)都大量采用（如直升飛機(jī)葉片），并且逐步向主承力結(jié)構(gòu)上發(fā)展以代替重量大的金屬。此外碳基（碳-碳）復(fù)合材料的耐高溫抗燒蝕性是各種材料之冠，因此導(dǎo)彈的鼻錐和發(fā)動(dòng)機(jī)噴管即以此為首選材料。

第三節(jié)復(fù)合材料對(duì)國(guó)防建設(shè)的作用

54此外各種武器都要求盡量降低本身重量來增加用于戰(zhàn)斗的載荷，先進(jìn)又如坦克的裝甲已經(jīng)發(fā)展成復(fù)合裝甲，其中復(fù)合材料也是重要的部分，總之復(fù)合材料在軍事上的用途很多，甚至包括常規(guī)武器上也不難發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料。可見，復(fù)合材料對(duì)鞏固國(guó)防起決定性作用。坦克裝甲復(fù)合材料55又如坦克的裝甲已經(jīng)發(fā)展成復(fù)合裝甲，其中復(fù)合材料也是重要的部分第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題一、復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與主要方向1、功能復(fù)合材料功能復(fù)合材料涉及面寬：電功能方面有導(dǎo)電、超導(dǎo)、絕緣、吸波(電磁波)、半導(dǎo)電、屏蔽或透過電磁波、壓電與電致仲縮等；磁功能方面有永磁、軟磁、磁屏蔽和磁致伸縮等；光功能方面有透光、選擇濾光、光致變色、光致發(fā)光、抗激光、x線屏蔽和透X光等；56第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題一、復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與主要電磁波屏蔽復(fù)合材料磁性復(fù)合材料57電磁波屏蔽復(fù)合材料磁性復(fù)合材料57壓電復(fù)合材料58壓電復(fù)合材料58第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題聲學(xué)功能方向有吸聲、聲納、抗聲納等；熱功能方面有導(dǎo)熱、絕熱與防熱、耐燒蝕、阻燃、熱輻射等；機(jī)械功能方面則有阻尼減振、自潤(rùn)滑、耐磨、密封、防彈裝甲等；化學(xué)功能方面有選擇吸附和分離，抗腐蝕等。59第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題聲學(xué)功能方向有吸聲、聲納、吸聲復(fù)合材料使用了防彈復(fù)合材料的防彈衣60吸聲復(fù)合材料使用了防彈復(fù)合材料的防彈衣60第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題2、多功能復(fù)合材料復(fù)合材料具有多組分特點(diǎn)，因此必然會(huì)發(fā)展成多功能的復(fù)合材料，首先形成兼具功能和結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。這一點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用中得到證實(shí)。例如，美國(guó)的軍用飛機(jī)具有隱身功能，即飛機(jī)的蒙皮上應(yīng)用吸收電磁波的功能復(fù)合材料來躲避雷達(dá)跟蹤，而這種復(fù)合材料又是高性能的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。61第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題2、多功能復(fù)合材料61第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題目前正在研制兼有吸收電磁波、紅外線并且可以作為結(jié)構(gòu)的多功能復(fù)合材料。復(fù)合材料向多功能化方向發(fā)展必然趨勢(shì)。大量應(yīng)用了隱身復(fù)合材料的B2戰(zhàn)略轟炸機(jī)價(jià)值約15-20億美元62第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題目前正在研制兼有吸收電磁波第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題3、機(jī)敏復(fù)合材料人類一直期望著材料具有能感知外界作用而且作出適當(dāng)反應(yīng)的能力；目前已經(jīng)開始試將傳感功能材料和具有執(zhí)行功能的材料通過某種基體復(fù)合在一起，并連接外部信息處理系統(tǒng)，把傳感器給出的信息傳達(dá)給執(zhí)行材料，使之產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。這樣就構(gòu)成了機(jī)敏復(fù)合材料及其系統(tǒng)。63第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題3、機(jī)敏復(fù)合材料63第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題它能感知外部環(huán)境變化，作出主動(dòng)的響應(yīng)，其作用表現(xiàn)在自診斷、自適應(yīng)相自修復(fù)的能力上。預(yù)計(jì)機(jī)敏復(fù)合材料將會(huì)在國(guó)防尖端技術(shù)、建筑、交通、水利、醫(yī)療、海洋魚業(yè)等有很大的應(yīng)用前景，同時(shí)也會(huì)在節(jié)能、減少污染和提高安全方面發(fā)揮很大的作用。64第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題它能感知外部環(huán)境變化，作出9.11事件之后，人們更是渴求作為結(jié)構(gòu)承重的水泥混凝土能夠?qū)崿F(xiàn)損傷自診斷，從而避免建筑結(jié)構(gòu)由于突然斷裂而引發(fā)的災(zāi)難性事故。機(jī)敏水泥基材料的提出和研究是適應(yīng)上述研究背景的。普通的水泥混凝土材料已不能適應(yīng)日新月異的多功能需要和新技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用。因此，對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料水泥混凝土進(jìn)行改性，研究和開發(fā)堅(jiān)韌、具有感知能力的機(jī)敏混凝土，使其成為功能、結(jié)構(gòu)材料一體化的新型材料。659.11事件之后，人們更是渴求作為結(jié)構(gòu)承重的水泥混凝土4、智能復(fù)合材料智能復(fù)合材料是功能類材料的最高形式。實(shí)際上它是在機(jī)敏復(fù)合材料基礎(chǔ)上向自決策能力上的發(fā)展，依靠在外部信息處理系統(tǒng)中增加的人工智能系統(tǒng)，對(duì)信息進(jìn)行分析，給出決策，指揮執(zhí)行材料做出優(yōu)化動(dòng)作。第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題66第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題66第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題智能復(fù)合材料這樣就對(duì)材料的傳感部分和執(zhí)行部分的靈敏煥、精確度和響應(yīng)速度提出了更高的要求。智能復(fù)合材料的研究工作盡管難度很大但具有重要的意義，是21世紀(jì)追求的目標(biāo)。一種醫(yī)用智能復(fù)合材料復(fù)合了高分子材料的形狀記憶合金67第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題智能復(fù)合材料這樣就對(duì)材料的第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題5、納米復(fù)合材料當(dāng)前在復(fù)合材料領(lǐng)域中已出現(xiàn)不少新的生長(zhǎng)點(diǎn)，除提到的功能與多功能復(fù)合材料和智能與機(jī)敏復(fù)合材料外，納米復(fù)合材料也是有發(fā)展?jié)摿Φ?。因?yàn)樵鰪?qiáng)體達(dá)到納米尺寸后，其表面性能大幅度提高，同時(shí)其表面積的驚人數(shù)值增加了增強(qiáng)體的有效體積分?jǐn)?shù)。目前用有機(jī)高分子單體對(duì)層狀無機(jī)填料進(jìn)行插層構(gòu)成的納米復(fù)合材料已接近實(shí)用化階段。68第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題68納米復(fù)合紡織材料69納米復(fù)合紡織材料696、仿生復(fù)合材料仿生復(fù)合材料或生物復(fù)合材料與一般復(fù)合材料的最大區(qū)別是在生理環(huán)境下使用。移植在生物體內(nèi)的仿生復(fù)合材料，除了能達(dá)到功能目的以外，對(duì)周圍組織和血液不應(yīng)該有不良的影響，即應(yīng)具有生物相容性。另外，植入人體的仿生復(fù)合材料，應(yīng)有足夠的力學(xué)性能，不能發(fā)生脆性破裂、疲勞斷裂及腐蝕破壞等，即應(yīng)具有力學(xué)相容性。第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題706、仿生復(fù)合材料第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題70復(fù)合齒科材料71復(fù)合齒科材料71二、面臨的主要問題1.制備技術(shù)（設(shè)計(jì)與制備新方法）問題2.界面問題3.可靠性問題4.成本偏高第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題72二、面臨的主要問題第四節(jié)復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與面臨問題721、制備技術(shù)問題復(fù)合材料的加工工藝技術(shù)相對(duì)復(fù)雜和工藝周期長(zhǎng)的問題也是導(dǎo)致成本高的關(guān)鍵，因此也是當(dāng)前研究的熱門課題，而且已有所突破。例如用樹脂轉(zhuǎn)移法工藝即把未固化的樹脂在低粘度情況下注入放在