通过组合两种或多种成分材料，创造具有更高性能（如强度、耐用性或效率）的新材料。
复合材料是什么？
复合材料是一种由具有不同化学或物理特性的两种或多种组成材料组合而成的材料。将这两种材料结合起来，所得的复合材料将具有优于原始组件的新性能。
与物质混合或溶解在一起的传统材料不同，在复合材料中，各种材料保留了它们的独立身份。一种称为基质的物质充当粘合剂，将其他物质（称为增强材料或纤维）固定到位。这种独特的成分使复合材料能够拥有不同材料的性能组合，从而提高强度、耐用性或其他理想的特性。
复合材料图例：纤维/增强+基体
复合材料的核心特性用于增强
复合材料旨在根据所需的应用增强许多不同的特性。
其中一些包括：
- 强度：复合材料可以显著提高强度，使其比单独的单个材料更坚固。这对于需要高承载能力的应用特别有用。
- 刚度：复合材料可以提高刚度，提供刚度和抗变形能力。此特性在结构完整性和稳定性至关重要的应用中非常有用。
- 轻：复合材料以其高强度重量比而闻名，能够制造出轻质结构和组件，这在优先考虑减轻重量的行业中非常有价值。
- 耐久性：复合材料具有出色的耐用性，具有耐腐蚀性、耐候性和抗疲劳性。这使得它们适用于暴露于恶劣环境或重复应力的应用。
- 灵活性：复合材料可以设计成柔韧性，允许弯曲和变形而不会断裂。此特性在诸如承受振动或动态载荷的组件或需要模拟自然运动的假肢等应用中非常有利。
- 抗冲击性：复合材料可以吸收和分散冲击力，使其能够抵抗撞击或碰撞造成的损坏。这在需要防撞保护的应用中非常有价值，例如防撞结构或头盔。
- 热稳定性：复合材料可以表现出高热稳定性，在高温下保持其结构完整性。具有此特性的复合材料可以在极端环境中使用。
- 耐化学性：复合材料可以抵抗化学品和恶劣环境的损坏，非常适合化学加工设备、储罐或耐化学腐蚀涂料。
- 电导率：复合材料可以设计为具有特定的电气特性，例如导电性或绝缘性。
- 隔音：复合材料可以提供出色的隔音效果，减少隔音应用的噪音传播。
复合材料的优势
复合材料的主要优点当然是与传统材料相比，它们可以提供更强的性能，这使它们成为需要极高强度或热稳定性等特性的苛刻行业应用的最佳选择。然而，这并不是这些多功能材料的唯一好处。其他优势包括：
- 设计灵活性：作为复合材料，工程师能够模塑成大多数形状和形式，并制作出复杂的组件。
- 降低成本：与许多传统材料（如金属、木材和石油基产品）相比，由于浪费更少、材料成本更低或受汽油价格波动的影响更小。
- 减少生产时间和工作量：可以使用复合材料来实现，因为通常单个复合部件可以取代整个金属部件组件，并且可以轻松改变表面纹理以模仿任何饰面。
复合材料是做什么用的？
复合材料的优势和增强功能意味着它们在各行各业中的使用正在迅速增加，特别是随着行业本身的发展和新知识的产生，成本和时间也在减少。
从航空航天工业中，复合材料用于飞机结构，包括机翼、机身和尾部，到汽车行业，复合材料用于车身面板、底盘部件和内部元件等部件，以增强强度、减轻重量并提高安全性。
复合材料是如何制造的？
制造复合材料的过程因所生产的复合材料类型而异。
一些最常见的复合材料制造技术包括：
- 真空灌注
- 手糊
- 树脂传递模塑（RTM）
- 压缩成型
- 细丝缠绕
- 注塑成型
- 高压釜
- 3D打印
复合材料的常见类型
有一些常见的复合材料用于各种应用，您可能已经听说过，但可能没有意识到它们是复合材料，例如：
- 碳纤维
- 玻璃纤维
- 水泥
- 胶合板
- 钢筋混凝土
- Kevlar
- 工程木材等等！
- 天然和合成复合材料
如果我们想在技术上正确，我们必须注意复合材料可以是天然的或合成的。复合材料确实出现在自然界中（天然复合材料）。例如，木材是一种天然复合材料，因为它是木纤维（增强材料）和木质素（基质）的组合，形成了木材的坚固材料。我们在本页中最常引用的复合材料是合成复合材料，因为它们是人造的。
然而，在合成/人造复合材料中，您可以再次获得两种变体：
- 合成纤维复合材料：其中增强纤维来自合成聚合物，例如碳或玻璃。
- 天然纤维复合材料：其中至少增强纤维来自木材或植物等天然来源。
用复合材料制造零件
将复合材料转化为国防和海洋等行业的复合材料部件是一个复杂的过程，可能涉及许多不同的阶段。
从零件设计到研发、制造到测试和质量检查，每个复合材料零件都将经历一系列阶段才能开发并被认为适合使用，即便如此，大多数零件也会不断接受测试和优化，以实现其专用目的。许多公司和行业都会选择专门的复合材料制造公司来制造他们需要的复合材料零件。
复合材料的历史
复合材料的使用可以追溯到数千年前。令人惊讶的是，复合材料的证据可以追溯到公元前3400年，美索不达米亚人将木条粘合在一起制成胶合板。埃及人也接受了复合材料，在公元前2181年左右使用亚麻布和石膏制作死亡面具，并在公元前1500年加入稻草来加固泥砖和陶器。
随着社会的进步，复合材料的使用也在增加。大约在公元1200年，蒙古人巧妙地将木材、竹子、骨头、牛筋和丝绸相结合，制作了复合弓，并使用天然松树树脂提高了其准确性。然而，1870年代标志着一个重要的转折点。随着聚合物的发展，塑料开始出现，到1930年，玻璃纤维被创造出来。
复合材料的发展势头在第二次世界大战期间加速发展，当时它们被证明有助于建造船体和雷达系统。从那时起，他们的地位不断提高，在1990年代中期达到顶峰，当时复合材料成为主流制造业的常态，他们今天仍然保持着这一地位。复合材料的演变展示了它们经久不衰的重要性，以及它们从古老的胶合技术到现代技术的前沿进步的历程。
复合材料的未来
随着研发的不断，新材料和制造技术不断涌现，突破了复合材料所能达到的界限。
重点在于提高复合材料的性能、耐用性和可持续性。创新包括探索具有增强机械性能的纳米复合材料、开发生物基和回收复合材料以减少对环境的影响，以及将传感器和智能功能集成到复合材料中以进行结构健康监测。
当我们展望由技术进步和可持续发展的必要性推动的未来时，复合材料可以而且将在其中发挥关键作用。从为氢或电池存储提供结构元件到为可再生能源领域开辟新的机会，随着技术的进步，复合材料的未来有望带来令人兴奋的可能性，为航空航天、汽车、可再生能源和基础设施等领域提供更轻、更坚固、更高效的解决方案。
复合材料常见问题
复合材料只是塑料吗？
不，复合材料不仅仅是塑料。虽然一些复合材料使用聚合物作为基体材料，但复合材料也可以包括其他材料，如金属、陶瓷或天然纤维。
复合材料的四大类主要是什么？
复合材料的四个主要类别是聚合物基复合材料（PMC）、金属基复合材料（MMC）、陶瓷基复合材料（CMC）和碳基复合材料（CMC）。
复合材料比传统材料贵吗？
复合材料的成本可能会有所不同，具体取决于所使用的特定材料、制造工艺和应用要求等因素。在某些情况下，复合材料可能比传统材料更昂贵，而在其他情况下，由于减轻重量、提高耐用性或提高性能等因素，它们可以节省成本。
复合材料中常用的基体材料有哪些？
复合材料中使用的常见基体材料包括聚合物（如环氧树脂、聚酯或乙烯基酯）、金属（如铝或钛）、陶瓷（如碳化硅或氧化铝）和碳。
什么是复合材料？
复合材料不是通过将材料溶解或混合在一起制成的。
复合材料环保吗？
复合材料可以是环保的，具体取决于其成分和使用寿命的考虑因素。一些复合材料可以回收利用，而另一些复合材料则由于不同材料的组合可能会带来挑战。正在进行的研究重点是开发可持续和可回收的复合材料。
使用复合材料有什么限制吗？
与所有事物一样，复合材料也有局限性。这些可能包括易分层、与金属相比抗冲击性较低、维修和维护困难以及某些应用的制造复杂性较高等问题。一个好的复合材料制造商会考虑这些并与您讨论任何限制。
复合材料中常用的纤维材料有哪些？
复合材料中使用的常见纤维材料包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维（如凯夫拉尔纤维）、天然纤维（如亚麻或大麻）和金属纤维（如钢或铝）。
