复合材料的类型介绍

我们正处在一个日新月异、飞速变革的时代，科技快速发展，新材料技术的更新换代的步伐也越来越快。单一的材料已经很难满足人类对各种综合指标的要求，材料复合化成为必然趋势。复合材料在这样的趋势下蓬勃发展，市场规模迅速增长，同时，对材料绿色、低碳、高性能、可再生循环等环境友好特性逐步重视。那么，哪些材料才是业内人士心目中具有发展潜力的？今天，带你了解最具发展潜力的7大复合材料。

1.高性能碳纤维及其复合材料

碳纤维作为“轻量化之王”，其密度不到钢的1/4、强度却是钢的5-7倍，同时具有耐高温、抗摩擦、导热与耐腐蚀等特性。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度及比模量在现有工程材料中是最高的。

碳纤维直径只有5微米，相当于一根头发丝的十到十二分之一，强度却在铝合金4倍以上。与铝合金结构件相比，碳纤维复合材料减重效果可达到20％-40％；与钢类金属件相比，碳纤维复合材料的减重效果可达到60％-80％。

2.高性能对位芳纶纤维及其复合材料

对位芳纶纤维是一种极其重要的战略物质，其强度是钢丝的5～6倍，比模量是钢材或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢材的2倍，而重量仅为钢材的1/5左右。

它既可作为承载负荷的结构材料，又可作为防热、防烧蚀、防腐蚀的功能性材料，是目前世界上生产规模最大的高模量、高强度、耐高温、耐酸碱、重量轻等优良性能的有机纤维之一。

高性能对位芳纶纤维及其复合材料主要应用于光纤增强，汽车工业，航空航天,电气设备，轨道交通，军事保护，体育用品，新能源等领域。近些年来，我国对位芳纶纤维的研究开发卓有成效，技术壁垒被不断攻破。

3.超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料

超高分子量聚乙烯纤维与碳纤维、芳纶纤维并称为世界三大高科技纤维，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，其分子量在100万~500万的聚乙烯所纺出的纤维。

鉴于其质轻、高强、比能量吸收高等特点，已逐步取代芳纶纤维，成为个体防弹领域的首选纤维。

4.碳/碳复合材料

碳/碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基复合材料，具有质量轻、耐烧蚀性好、抗热冲击好、高温强度高、可设计性强等突出特点，被认为是最有发展前途的高温材料之一。

碳/碳复合材料由于其独特的性能，已广泛应用于航空航天、汽车工业、医学等领域，如火箭发动机喷管及其喉衬、航天飞机的端头帽和机翼前缘的热防护系统、飞机刹车盘等。

5.玄武岩纤维增强复合材料

玄武岩纤维具有很高的强度和刚度，耐高温抗腐蚀，同时也很轻。相对于其他复合材料来说具有可降解、无毒、对环境无污染等特点，被誉为21世纪的“绿色工业材料”。在航空航天、军工、道路交通等领域具有较高的应用价值。

6.碳/陶复合材料

碳/陶复合材料具有高性能陶瓷的高强度、高模量、高硬度、耐冲击、抗氧化、耐高温、耐酸碱、热膨胀系数小、比重轻等优点，是一种能满足 1650℃使用的新型高温结构材料和功能材料。同时，碳/陶复合材料还克服了 一般陶瓷材料的脆性大、功能单一等缺点，是公认的理想高温结构材料和摩擦材料之一。

碳/陶复合材料广泛应用于航空航天、国防军工、能源、汽车、高速列车等领域。是新一代飞机和汽车刹车材料中公认的最理想的高温结构材料和摩擦材料，同时也被誉为目前刹车材料性能的最高水平。

7.金属基复合材料

金属基复合材料是以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料，是现代复合材料的一个重要分支。

其特点在力学方面为横向及剪切强度较高，韧性及疲劳等综合力学性能较好，同时还具有导热、导电、耐磨、热膨胀系数小、阻尼性好、不吸湿、不老化和无污染等优点。因其优异的性能广泛应用于航空航天、汽车、电子和机器制造行业中。

来源：创曦新材

审核编辑：汤梓红