隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，材料技術(shù)也得到飛速的發(fā)展。由于材料的使用環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，人們對(duì)材料的要求也越來(lái)越高。材料的復(fù)合化是未來(lái)新材料的重要發(fā)展方向。復(fù)合材料作為一種新型材料已逐成為21世紀(jì)的主導(dǎo)材料之一，與金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料并稱為四大材料體系。

 

 

        復(fù)合材料(Composites)是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)材料組成的多相材料。目前應(yīng)用得最多也是最重要的復(fù)合材料是碳纖維復(fù)合材料。

 

        碳纖維復(fù)合材料因具有低密度、高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)低和生體相容性好等優(yōu)異性能，使其成為制備各種結(jié)構(gòu)和功能性復(fù)合材料的重要原材料。是目前運(yùn)用最為廣的一種復(fù)合材料。

 

 

       據(jù)法國(guó)JEC稱，2015年全球碳纖維總用量約為67000 t，預(yù)計(jì)到 2020年，全球碳纖維總用量將達(dá)到110000 t。目前，碳纖維復(fù)合材料主要運(yùn)用于航空航天、軍工、船舶游艇、風(fēng)電葉片、汽車工業(yè)和體育器材等領(lǐng)域。 
 

        2.2復(fù)合材料在通用飛機(jī)的應(yīng)用 。“輕質(zhì)化、長(zhǎng)壽命、高可靠、高效能和低成本”是未來(lái)通用飛機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著復(fù)合材料及加工技術(shù)的快速發(fā)展，新型通用飛機(jī)開(kāi)始越來(lái)越多地使用復(fù)合材料。據(jù)專業(yè)人士估計(jì)，2020年通用飛機(jī)使用復(fù)合材料的市場(chǎng)將超過(guò) 20 億美元。Cessna 350、SR2X、DA40、AG300 和SF50通用飛機(jī)中復(fù)合材料的應(yīng)用 。

        2.2.1 Cessna 350通用飛機(jī)中復(fù)合材料的應(yīng)用。Cessna 350是由賽斯納公司推出的一款帶固定減速器的活塞式飛機(jī)。其機(jī)身梁、翼梁、操縱面等關(guān)鍵部件均采用碳纖維復(fù)合材料制成，碳纖維復(fù)合材料就占整機(jī)重量的15% 。

        2.2.2 SR2X 通用飛機(jī)中復(fù)合材料的應(yīng)用。SR2X 是美國(guó)西銳飛機(jī)公司（現(xiàn)已被中航通用飛機(jī)有限責(zé)任公司收購(gòu)）的一個(gè)產(chǎn)品系列，SR20 和 SR22 就是其中的典型代表。與SR20所不同的是，SR22是全復(fù)合材料單發(fā)活塞飛機(jī)。有著“空中寶馬”的美譽(yù)。是世界上同級(jí)別機(jī)型中銷量最大的。

        2.2.3 DA40通用飛機(jī)中復(fù)合材料的應(yīng)用。DA40是由奧地利鉆石飛機(jī)公司推出的一款活塞式飛機(jī)，該飛機(jī)大量采用了復(fù)合材料制件，組成機(jī)身的 2 個(gè)半機(jī)身均由玻璃纖維復(fù)合材料制造，部分區(qū)域使用碳纖維復(fù)合材料制成，使機(jī)身具有足夠的強(qiáng)度和剛度，又最大限度減輕飛機(jī)自重。

        2.2.4 AG300 通用飛機(jī)中復(fù)合材料的應(yīng)用。AG300飛機(jī)是由中航通用飛機(jī)有限責(zé)任公司自主研發(fā)的第一款全復(fù)合材料 5 座單發(fā)渦槳輕型公務(wù)機(jī)，也是我國(guó)首款擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全復(fù)合材料高端公務(wù)機(jī)。正因?yàn)锳G300采用全復(fù)合材料制造，使其可獲得 600 公里的最高時(shí)速，被稱為世界同級(jí)別單引擎渦槳飛機(jī)中飛得最快的飛機(jī)。目前，AG300已于2014年年初實(shí)現(xiàn)首飛。

        2.2.5 SF50通用飛機(jī)中復(fù)合材料的應(yīng)用。2011年6月，中航通用飛機(jī)有限責(zé)任公司成功收購(gòu)了美國(guó)西銳飛機(jī)公司，而 SF50 飛機(jī)正是收購(gòu)西銳公司后研制的第一款 5 座全復(fù)合材料單發(fā)輕型噴氣式公務(wù)機(jī)。由于 SF50 采用全復(fù)合材料制造，使該飛機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、速度快、安全舒適、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。目前，這款飛機(jī)已完成首飛取證工作，開(kāi)始交付訂單。

        2.3復(fù)合材料在軍用飛機(jī)與固體火箭。美國(guó)F-22戰(zhàn)斗機(jī)上使用復(fù)合材料的用量已達(dá)到25% 以上，軍用直升機(jī)用量則達(dá)到 50%以上。H 360、V-22、BK-117和S-75等直升機(jī)均大量采用了復(fù)合材料。法德合作研制的虎式武裝直升機(jī)，復(fù)合材料用量更是高達(dá)77% 。復(fù)合材料在航天領(lǐng)域也有應(yīng)用。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是各種導(dǎo)彈武器的主要?jiǎng)恿ρb置，如在其殼體應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料，則可大大減輕火箭和導(dǎo)彈的發(fā)射質(zhì)量、節(jié)省發(fā)射成本，或攜帶更重的彈頭、或增加有效射程和落點(diǎn)精度。

        2.4復(fù)合材料在船舶游艇中的應(yīng)用。燃油成本的增長(zhǎng)趨勢(shì)對(duì)于輕量設(shè)計(jì)的需求非常急迫，促進(jìn)了先進(jìn)復(fù)合材料在船身和甲板中的應(yīng)用。2000年下水的第一艘 Visby級(jí)輕巡洋艦，該艦在其真空灌注的夾層結(jié)構(gòu)中采用了高延展率的碳纖維和具有延展性的高密度芯材，使艦體的整體重量減輕了30% 左右 。重量的減輕可以轉(zhuǎn)化為艦艇性能的提高，即降低油耗來(lái)增加運(yùn)行范圍和降低操作成本。

        2.5復(fù)合材料在風(fēng)電葉片中的應(yīng)用。碳纖維復(fù)合材料在風(fēng)電系統(tǒng)中，主要用于制造風(fēng)電葉片與貯能用飛輪等。當(dāng)風(fēng)電葉片長(zhǎng)度超過(guò)40m，就需要部分使用碳纖維復(fù)合材料。目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正朝大型化方向發(fā)展，風(fēng)輪直徑已突破120m，最長(zhǎng)葉片超過(guò)60m，全玻璃鋼葉片已無(wú)法滿足大型化發(fā)展的要求。以直徑為 120m 的風(fēng)電葉片為例，使用碳纖維復(fù)合材料可減少其總重量的38% ，降低葉片成本的14% ，降低整個(gè)風(fēng)電裝置成本的 4.5%。

        2.6 復(fù)合材料在汽車零部件中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞部件是極易損壞的部件，為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，復(fù)合材料的選用是未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)發(fā)展方向。目前，應(yīng)用于活塞的材料主要由低密度金屬和增強(qiáng)陶瓷纖維組成?，F(xiàn)在國(guó)外又推出了氧化鋁纖維增強(qiáng)的鋁活塞及氧化鋁增強(qiáng)的鎂合金活塞 。復(fù)合材料的應(yīng)用，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。2.7復(fù)合材料在體育器材中的應(yīng)用。出于對(duì)安全、減重的需要，碳纖維復(fù)合材料用于生產(chǎn)自行車、釣魚(yú)竿、沖浪板、滑雪板、高爾夫球桿、羽毛球拍和網(wǎng)球拍等，是目前消耗量最大的碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域，每年約消耗5000t碳纖維復(fù)合材料。

 

 

       “低成本、高性能、多功能”是未來(lái)復(fù)合材料的發(fā)展方向。其中，低成本制造技術(shù)是未來(lái)復(fù)合材料發(fā)展的重點(diǎn)。因過(guò)去主要注重復(fù)合材料的性能，較少考慮成本，但是現(xiàn)在越來(lái)越多的研究重點(diǎn)放在了降低成本上。未來(lái)復(fù)合材料發(fā)展的核心是低成本原材料、快速成形工藝技術(shù)、產(chǎn)品的大型化、整體化和集成化。因此，必須在復(fù)合材料的關(guān)鍵技術(shù)上進(jìn)行重點(diǎn)研制和創(chuàng)新，結(jié)合當(dāng)前實(shí)際，通過(guò)引進(jìn)高新技術(shù)，學(xué)習(xí)再創(chuàng)新，盡快由復(fù)合材料大國(guó)轉(zhuǎn)型成為復(fù)合材料強(qiáng)國(guó)。