什么是复合材料

p; 11000kg/架
　　
　　发达国家各型导弹发动机壳体90%以上采用纤维缠绕聚合物基复合材料。
　　
　　民用方面大家所熟知的玻璃钢就不想多说了，仅就几个方面概略介绍一下。
　　
　　汽车业的应用上世纪90年代汽车钢材应用比例下降到14—15%。2000年美国每五辆汽车就有一辆为FRP制造车身。欧美SMC（纤维增强不饱和树脂基体的片状膜塑料）产量年递增10%以上，美国SMC产量的80%以上用于汽车。我国SMC生产线引进与自制共30余条，年设计产量9万吨以上。玻璃毡增强热塑性复合材料（GMT），全世界年增长率为25%以上，95%用于汽车工业。
　　
　　汽车用天燃气气瓶，采用碳纤维缠绕树脂基复合材料制造，市场潜力巨大。我国石油短缺，天燃气的储量丰富。汽车燃料对环境污染小。气瓶重量轻，耐腐蚀，工作压力20—100Mpa，寿命15—20年。
　　
　　土木工程结构的补强修复应用碳纤维增强聚合物基复合材料对桥梁、隧道、水工构筑物及高层建筑等土木工程结构的修复可谓方兴未艾。与传统修复技术比，轻质高强，耐腐蚀；施工便捷，可在有限空间施工，不需大型机具；修复费用仅为传统修复费用的1/4左右；施工周期为1/2—1/3；可修复复杂曲面形体。将特制光纤FBG传感器置入碳纤维聚合物复合材料中，构成智能先进复合材料。用其对损坏的桥梁等重要构筑物进行补强加固修复，不仅具有传统修复无可比拟的优越性，而且可实现对构筑物三维局部应力、疲劳损伤进行长期实时在线监测，并及时作出评估。
　　
　　化工环保耐腐蚀设备及玻璃钢管道由于GRP具有优良耐腐蚀性，美国、日本在化工环保设备方面的应用已列GRP市场的3—4位。采用玻璃纤维缠绕成型不饱和聚酯与环氧树脂基体的复合材料管道性能优异，市场巨大，GRP管道已成为美国第三大运输手段（装备）。美国在德克萨斯、阿克拉荷马、加利福尼亚三州的盐碱地上与地下实际使用20年后，进行爆破试验，爆破压力并没有降低。此外，根据我的计算：由于GRP管道流体阻力小，泵能耗比金属管降低30%左右；可直埋地下，安装费用节省约15—50%。据意大利威德罗西那公司试验：铸铁与GRP两种管道，管径500mm，管长6m。同样施工条件，埋设管线长均为1000m。施工期GRP管仅用1天，而铸铁管却需30天。综合经济效益，玻璃钢管不仅优于普通碳钢管而且也优于不锈钢管。
　　
　　玻璃钢船日本渔船的70%采用GRP制造。比木船轻30%，能耗降低；使用寿命：木船为10年，GRP船为20年；维修容易；可提高捕捞量35%。
　　
　　三．先进复合材料与树脂基体的最新进展中国树脂在线
　　
　　1．何谓先进复合材料复合材料内含的两相材料，增强材料的强度、模量、耐温性都远高于第一代的玻璃纤维，而比重又比玻璃纤维低（俗称三高一低），如碳纤维、Kevlar纤维、硼纤维等。聚合物基体材料比普通环氧、不饱和聚酯、酚醛、聚丙烯等树脂的耐高温性、韧性（断裂延伸率）都大幅提高，如双马来聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚醚醚砜等。这类复合材料，国际上称为Advanced Composite Material 先进复合材料ACM。
　　
　　2．国际先进复合材料的最新进展
　　
　　（1）20世纪80年代，Roy等人提出纳米复合材料（Nanocomposite）。纳米材料与技术是21世纪三大科技（信息科学技术、生命科学技术、纳米科学技术）之一，而纳米科学技术是前二者进一步发展的共同基础。纳米是几何尺寸的度量单位，其长度为一米的十亿分之一，略等于4—5个原子排列起来的长度。它正好处于以原子、分子为代表的微观世界和人类活动空间为代表的宏观世界的中间地带。当物质尺寸<0.1μm（100nm），其常温物理化学性质发生显著变化，显示出奇异特性。它的力、热、电、光、磁、化学性质皆与传统固相显著不同。纳米粒子一般在1—100nm。纳米复合材料与单一纳米材料不同，这是由两种或两种以上的固相至少在一方向上以纳米级大小复合而成的材料。分为：树脂基纳米复合材料、金属基纳米复合材料、陶瓷基纳米复合材料。当前树脂基纳米复合材料当前是将无机填加剂（硅酸盐）在聚合物基体间达到纳米尺度的高度分散，其性能发生优异变化。
　　
　　（2）先进的纤维增强热塑性复合材料纤维增强热塑性树脂复合材料（FRTP），具韧性耐蚀性和抗疲劳性高，成型工艺简单周期短，

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