復(fù)合材料的作用和地位迎接二十一世紀(jì)挑戰(zhàn)精

1、200l 年 l 月玻璃鋼 /復(fù)合材料 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !! 復(fù)合材料在材料科學(xué)技術(shù)中的作用和地位 迎接二十一世紀(jì)挑戰(zhàn) 何宇聲 （北京望程復(fù)合材料研究所） 材料科學(xué)和材料工業(yè)，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的 重要領(lǐng)域之一，而復(fù)材料的發(fā)展又是材料科學(xué)技術(shù) 中的一個(gè)重要組成部分。因此，大力研究和發(fā)展復(fù) 合材料，并將其應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，這對(duì)加

2、快我國(guó)現(xiàn)代 化建設(shè)，迎接偉大的二十一世紀(jì)挑戰(zhàn)有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。 l 材料 -復(fù)合材料 -人類(lèi)進(jìn)步與 發(fā)展的里程碑 材料的發(fā)展是人類(lèi)文明進(jìn)步的一種標(biāo)志，也是 人類(lèi)生存和發(fā)展征服自然和改造自然的物質(zhì)基礎(chǔ)， 同時(shí)也是直接衡量一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展 的重要因素之一。當(dāng)今國(guó)際社會(huì)公認(rèn)，材料、能源和 信息技術(shù)是現(xiàn)代文明進(jìn)步的三大支柱。人類(lèi)使用和 制造材料由來(lái)已久，隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，人們對(duì) 材料的需求不論在規(guī)模方面和質(zhì)量方面都愈來(lái)愈

3、高。這種要求的滿(mǎn)足與材料本身的數(shù)量和質(zhì)量之 間，自古至今存在著相互依賴(lài)和相互矛盾的關(guān)系。 材料的生產(chǎn)和使用就是在不斷解決這個(gè)矛盾的過(guò)程 中逐漸向前發(fā)展的。 人類(lèi)從認(rèn)識(shí)材料到制造和使用材料，經(jīng)歷了漫 長(zhǎng)的歷史演變過(guò)程。起初，人們對(duì)材料的認(rèn)識(shí)，只是 憑借生產(chǎn)實(shí)踐中比較粗糙的經(jīng)驗(yàn)和感官的直接觀 察，依賴(lài)于偶然的發(fā)現(xiàn)和單純的經(jīng)驗(yàn)積累?？v然有 不少卓越的見(jiàn)解，終歸帶有臆測(cè)和空想的性質(zhì)，是一 些比較表面的樸素的知識(shí)。近代科學(xué)技術(shù)就不同 了，由于隨著

4、生產(chǎn)的高度發(fā)展而越來(lái)越發(fā)達(dá)的科學(xué) 實(shí)驗(yàn)作為人們認(rèn)識(shí)的活動(dòng)基礎(chǔ)，因而對(duì)材料本質(zhì)的 了解就精細(xì)和深刻得多了。隨著冶煉技術(shù)、合成化 學(xué)的發(fā)達(dá)，新的金屬材料和人工合成高分子材料的 出現(xiàn)，特別是二十世紀(jì)頭幾十年，由于固體力學(xué)、結(jié) 晶學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)、X 射線學(xué)等學(xué)科的建立，以及近四十年 來(lái)微觀分析技術(shù)的進(jìn)步、電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使人們 對(duì)材料的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了巨大的飛躍，進(jìn)而形成了一門(mén) 新興的綜合性學(xué)科———材料科學(xué)。 目前，國(guó)際上材料科學(xué)的發(fā)展非常迅速，研究

5、的 領(lǐng)域不斷在擴(kuò)大。結(jié)構(gòu)材料朝著更高溫度、更高比 強(qiáng)度、更高比剛度和更苛刻工作環(huán)境的超高性能化 的方向發(fā)展。特別是各種高新技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料 的所要求的性質(zhì)和性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出原有材料的范圍。 對(duì)某些特定的結(jié)構(gòu)和制品已經(jīng)不大可能用單一材料 來(lái)滿(mǎn)足高新技術(shù)的要求，因此發(fā)展了近代復(fù)合材料， 并且及體育用品等方面也有著廣 闊的發(fā)展前景。確信，21 世紀(jì)在科技進(jìn)步和人類(lèi)社 會(huì)發(fā)展方面，復(fù)合材料將作出重要貢獻(xiàn)，21 世紀(jì)是復(fù)合材料的時(shí)代。 3 復(fù)合材料

6、定義及其分類(lèi) 對(duì)于復(fù)合材料的發(fā)展沒(méi)有進(jìn)行確切的考證，但 是人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展與材料有著密切的關(guān)系。早在古 代就有人用稻草增強(qiáng)泥坯作墻體材料，用麻絲和泥 塑造佛像，用麻刀涂料保護(hù)梁柱結(jié)構(gòu)，用紙精石灰粉 飾墻面等等，這些都是由來(lái)已久的復(fù)合材料，至今仍 然在應(yīng)用著。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們不斷地革 新和創(chuàng)造，制造出許多不同功能的復(fù)合材料。這些 都是人類(lèi)在使用材料上的進(jìn)步和發(fā)展。 到目前為止，所謂復(fù)合材料仍被認(rèn)為僅僅是兩 種或兩種以上不同性質(zhì)或不同

7、形態(tài)的材料，通過(guò)特 定的復(fù)合工藝組合而成的一種結(jié)構(gòu)物。它既保持了 原有組分材料的特點(diǎn)，又具有原有組分材料所沒(méi)有 的性能。但在現(xiàn)代技術(shù)中，它含有更為廣泛的意義： 它們無(wú)論是以微觀或宏觀的形式構(gòu)成不同化學(xué)性質(zhì) 或不同結(jié)構(gòu)的物體，都是屬于復(fù)合材料的內(nèi)容。 復(fù)合材料具有它自己的獨(dú)特性能。就其強(qiáng)度、 耐熱性或其它一些合乎要求的性能來(lái)說(shuō)，復(fù)合材料 就優(yōu)于它的任一個(gè)組分或與它們都有不同的差別。 就材料而言，不論是金屬、無(wú)機(jī)非金屬或高分子物， 都有其優(yōu)

8、缺點(diǎn)，有些強(qiáng)而脆，有些韌而弱。為了改變 這種單一材料的性質(zhì)，必須走復(fù)合材料的道路。這 種復(fù)合材料的發(fā)展是基于在已經(jīng)認(rèn)識(shí)的各種材料中 將不同特性的材料通過(guò)材料設(shè)計(jì)，使各組分材料的 性能加以綜合，發(fā)揮其指定效能，以達(dá)到某種結(jié)構(gòu)或 工程的要求，因此改變了材料單一的發(fā)展方向，從而 打破了材料之間的界限，形成了一門(mén)以化學(xué)、物理學(xué) 為基礎(chǔ)的跨行業(yè)的綜合性學(xué)科 -復(fù)合材料學(xué)，同時(shí) 也是一門(mén)多學(xué)科相互滲透的應(yīng)用科學(xué)技術(shù)。復(fù)合材料主要是以一種材料為基體（

9、如樹(shù)脂、陶 瓷、金屬等），加入另一種稱(chēng)之為增強(qiáng)材料的纖維、晶 須、顆粒等復(fù)合成的一種整體結(jié)構(gòu)物，這種結(jié)構(gòu)物品 類(lèi)繁多，應(yīng)用很廣。根據(jù)材料的性質(zhì)作用，可歸納為 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料兩大類(lèi)。結(jié)構(gòu)復(fù)合材 料含高聚合物基（樹(shù)脂）復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、 陶瓷基復(fù)合材料、碳 /碳復(fù)合材料、水泥基復(fù)合材料 等。功能復(fù)合材料含導(dǎo)電功能復(fù)合材料、導(dǎo)磁功能 復(fù)合材料、換能功能復(fù)合材料、阻尼功能復(fù)合材料、 屏蔽功能復(fù)合材料、醫(yī)學(xué)功能復(fù)合材料等。 本