复合材料的发展和应用

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复合材料的发展和应用
全球复合材料发展概况
复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料
的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加
工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应
用于航空航天、汽车、电子电气、建筑 、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。
随着科技的发展，树脂与玻璃纤维在技术上不断进步，生产厂家的制造能力普遍提高，使得
玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受，但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属
匹敌。因此，碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世，使高分子复合材料家族更加完备，已
经成为众多产业的必备材料。目前全世界复合材料的年产量已达 550 多万吨，年产值达 1300
亿美元以上，若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入，其产值将更为惊人。从全球范围
看，世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增长，
而亚洲的日本则因经济不景气，发展较为缓慢，但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。据世
界主要复合材料生产商 PPG 公司 统计 ，2000 年欧洲的复合材料全球占有率约为 32%，年产量
约200 万吨。与此同时，美国复合材料在 20 世纪 90 年代年均增长率约为美国 GDP 增长率的 2
倍，达到 4%~6%。2000 年，美国复合材料的年产量达 170 万吨左右。特别是汽车用复合材料
的迅速增加使得美国汽车在全球市场上重新崛起。亚洲近几年复合材料的发展情况与政治 经济 
的整体变化密切相关，各国的占有率变化很大。总体而言，亚洲的复合材料仍将继续增
长，2000 年的总产量约为 145 万吨，预计 2005 年总产量将达 180 万吨。
从应用上看，复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。2000 年美国汽车零件
的复合材料用量达 14.8 万吨，欧洲汽车复合材料用量到 2003 年估计可达 10.5 万吨。而在日
本，复合材料主要用于住宅建设，如卫浴设备等，此类产品在 2000 年的用量达 7.5 万吨，汽车
等领域的用量仅为2.4 万吨。不过从全球范围看，汽车工业是复合材料最大的用户，今后发展
潜力仍十分巨大，目前还有许多新技术正在开发中。例如，为降低发动机噪声，增加轿车的舒
适性，正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板；为满足发动机向高速、增压、高
负荷方向发展的要求，发动机活塞、连杆、轴瓦已开始应用金属基复合材料。为满足汽车轻量
化要求，必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中。与此同时，随着近年来
人们对环保问题的日益重视，高分子复合材料取代木材方面的应用也得到了进一步推广。例
如，用植物纤维与废塑料加工而成的复合材料，在北美已被大量用作托盘和包装箱，用以替代
木制产品；而可降解复合材料也成为国内外开发研究的重点。
另外，纳米技术逐渐引起人们的关注，纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改
性塑料，可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变，从而使之具有新的性能，在克服传统材料刚
性与韧性难以相容的矛盾的同时，大大提高了材料的综合性能。
树脂基复合材料的增强材料
树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤
维等。
1 、玻璃纤维

目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤
维等。由于高强度玻璃纤维性价比较高，因此增长率也比较快，年增长率达到 10%以上。高强
度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面，近年来民用产品也有广泛应用，如防弹头盔、防弹
服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高
温制品以及近期报道的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃纤维属于耐高温
的玻璃纤维，是比较理想的耐热防火材料，用其增强酚醛树脂可制成各种结构的耐高温、耐烧
蚀的复合材料部件，大量应用于火箭、导弹的防热材料。迄今为止，我国已经实用化的高性能
树脂基复合材料用的碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维中，只有高强度玻璃纤
维已达到国际先进水平，且拥有自主知识产权，形成了小规模的产业，现阶段年产可达 500
吨。

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摘要：

复合材料的发展和应用全球复合材料发展概况复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。随着科技的发展，树脂与玻璃纤维在技术上不断进步，生产厂家的制造能力普遍提高，使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受，但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。因此，碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世，使高分...

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