过去与现在：复合材料简史

当有人提到“复合材料”这个词时，您会想到什么？您是否想到了尖端塑料？也许是额外强度的轻质航空和汽车材料？如果岩石和泥土突然出现在你的脑海中，你就离得太远了。还是一提到“复合材料”就有些茫然？让我们从究竟什么是复合材料开始。在最简单的定义中，复合材料是 2 种或更多种不同材料的组合。这可以是混凝土、沙子和水的混合物来制造混凝土。或者，用泥浆和稻草来制作砖块。创造复合材料或复合材料制造的艺术可以追溯到当今行业领先的复合材料制造商之外。确切地说，是在 5000 多年前。此外，这里还简要介绍了复合材料如何发展到今天以及它们如何彻底改变当今的技术。

复合材料的诞生

5000 多年前，大约公元前 3500 年，我们发现了复合材料的首次使用。古代美索不达米亚人是在今天的伊拉克、科威特和叙利亚发现的最早的文明之一，也是最早生产复合材料的人。美索不达米亚人的早期复合材料是由几块木头沿不同方向粘合在一起制成的。这创造了胶合板的早期形式。公元前 1500 年代带来了砖的发展。古埃及人和美索不达米亚人将泥浆和稻草混合制成一种耐用的复合材料，用于建造房屋、公共建筑和早期的宗教建筑。这种早期的砖状复合材料还可以加固陶器和船只。

东亚复合材料

快进到公元 1500 年。我们在东亚，那里的蒙古战士正在开发比敌人的武器更强大、更快的弓箭。通过 结合木头、骨头、丝绸和“动物胶”  ，蒙古人压缩了他们的弓，并用桦树皮和/或丝绸包裹它们，创造出当时最坚固、最准确的弓。成吉思汗的军队使用这些弓箭。这些强大的弓箭有助于他的军事统治。在 14 世纪发明火药之前，复合弓一直是最强大的武器。

树脂时代

最早的树脂来源于植物和动物。例如，松脂，一种粘稠的糖浆状物质，用于密封船头和船。随着 1800 年代的开始，人们开始尝试使用复合树脂。独木舟建造者会将称为 牛皮纸的木浆纸与称为虫胶 的胶状材料 分层。然而，这种纸层压板 在浸入水中后并没有持续很长时间。在 1870 年代和 1890 年代之后不久，人造或合成树脂被发明出来。通过称为聚合的过程交联分子，这些树脂可以从液体转变为固体。树脂的发展和聚合的使用一直持续到 1900 年代初期，不饱和合成树脂的固化（硬化）特性导致了早期的塑料。

塑料的起源

最早发明的塑料包括聚苯乙烯、聚酯和乙烯基等合成树脂。这些 1900 年代初期的塑料优于天然树脂，但仍需要另一种成分才能获得结构应用所需的强度。1935 年，塑料世界发生了不可思议的变化。欧文斯科宁是一家复合材料和玻璃公司，发明了一种今天称为 玻璃纤维的玻璃纤维。当 Owens Corning 的员工 Ray Greene 将玻璃纤维与塑料聚合物结合在一起时，它变成了一种重量轻且强度极高的材料。这种独特的材料被称为纤维增强聚合物或 FRP。FRP 的引入将改变复合材料，制造业将永远改变。

二战期间的复合材料

第二次世界大战带来了对重量更轻、强度更高且耐候性的复合材料的需求。二战前，第一架飞行器的机翼使用薄层木材和塑料树脂。第二次世界大战开始时，飞行器使用玻璃纤维来减轻重量并在所有天气下防止腐蚀。1948 年标志着玻璃纤维的耐腐蚀特性被用于商业用途的管道，后来被石油工业采用。除了玻璃纤维的轻质和强度外，二战还让我们发现了玻璃纤维对无线电频率的“隐身性”。玻璃纤维在战争期间迅速帮助庇护电子雷达设备。战后，对玻璃纤维和 FRP 材料的军事需求下降。20 世纪 40 年代后期标志着玻璃纤维和玻璃钢在制造业中的公共和商业用途。

中世纪玻璃纤维

一旦玻璃纤维和 FRP 成为消费品，造船和汽车领域就成为玻璃纤维复合材料的下一个主要消费者。1946 年，造船业采用并推出了第一艘用玻璃纤维复合材料加固的船体。玻璃纤维冲浪板在新船体出现后不久推出，彻底改变了冲浪运动。例如，1953 年，第一款采用玻璃纤维车身面板的雪佛兰克尔维特 (Chevrolet Corvette) 停产。Kevlar是一种源自碳纤维的复合材料，经证明具有防弹和防刀性能，可提高军队和警察部队的安全性。

基础设施中的复合材料

复合材料强度的增加使其可以用于公共基础设施。在 80 年代初期，您可以在亚洲和欧洲找到第一座完全由复合材料制成的公路桥和桥面板。  到 1990 年代，全​​世界都可以找到全复合材料人行天桥和 FRP 钢筋混凝土桥。强度和耐久性是复合材料的主要特性，它们将继续发展成为我们今天使用的材料。

今天的复合材料

今天，复合材料被用于从  国防部使用的技术到医疗用品和假肢的任何领域。我们行业领先的复合材料技术处于当今汽车和航空航天领域的前沿。因此，国防部在枪支、车辆和飞机中使用我们的创新复合材料。轻量化技术将使用复合材料。例如，医疗领域和运动安全。

可持续性

随着复合材料制造技术的发展，我们 对可持续性和复合材料对环境的影响的关注也在增加。我们为我们的复合材料的使用寿命感到自豪。复合材料的耐腐蚀性能使它们的使用寿命比铁或木头长得多。这种长寿降低了未来的维护成本和增材制造。当地和国家公园正在寻求在不破坏自然环境和避免重型材料和车辆侵入的情况下改善人行道和汽车道。因此，采用轻质复合材料。展望未来，随着技术推动我们迈向更可持续的未来，对复合材料可持续性和可回收性的研究将继续增长。

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