复合材料国内外发展概况 复合材料(Composite materials)，是以一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。 复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。 复合材料根据基体种类可分为树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、水泥基复合材料等。 树脂基复合材料是最先开发和产业化推广的，因此应用面最广、产业化程度最高。在建筑方面，树脂基复合材料已广泛应用于内外墙板、透明瓦、冷却塔、空调罩、风机、玻璃钢水箱、卫生洁具、净化槽等。 21世纪高性能树脂基复合材料技术是赋予复合材料自修复性、自分解性、自诊断性、自制功能等为一体的智能化材料。以开发高刚度、高强度。高湿热环境下使用的复合材料为重点，构筑材料、成型加工、设计、检查一体化的材料系统。 金属基复合材料主要是随航空航天工业上高强度、低密度的要求而出现的，因此被广泛研究和应用的金属基复合材料是以Al、Mg等轻金属为基体的复合材料。 陶瓷基复合材料(CMC)包括颗粒、晶须、短或连续纤维增强复合材料。陶瓷基复合材料的潜在应用区域广泛，包括宇航、国防、能源、汽车工业、环保、生物、化学工业等，在未来的国际竞争中将起关键的作用。 陶瓷基复合材料的开发一直吸引着技术发达国家投入巨资进行研究。目前，对陶瓷基复合材料的研究，美国和西欧各国侧重于航空和军事应用，日本则力求把它应用在工业上。 国内从20世纪90年代初开始进行纤维增强玻璃基复合材料的研究，包括C纤维增强微晶玻璃Cf/LAS、碳化硅纤维增强微晶玻璃SiCf/LAS、SiCf/LCAS，研究内容包括工艺、组成、显微结构、界面结构、力学性能和热处理等方面。 水泥基复合材料包括颗粒型复合材料(如混凝土)和纤维增强水泥基复合材料(如纤维混凝土)。1980年高性能纤维增强水泥基复合材料诞生。混凝土基体的组成不断优化，已由普通水泥基向环保水泥基聚合物(Geopolymer)、聚合物水泥基发展，MDF水泥基、DSP水泥基材料属超高性能水泥基材料，在此基础上又出现了性能与工艺优化的RPC水泥基；增强水泥基的纤维品种也越来越多。金属纤维(主要是钢纤维)已有各种尺度与各种形状(平直型、端勾形、波浪形、质铃形、哑铃形)的钢纤维；无机纤维有天然有机纤维(木纤维、竹纤维、剑麻纤等)以及不同尺度与不同性质的混杂纤维。20世纪90年代又发展了新型高性能FRP筋材。基体性能的优化和纤维品种的增多大大促进了水泥基复合材料的发展，应用领域也越来越宽。以钢纤维增强水泥基复合材料为例，普通钢纤维混凝土(SFRC)已是水泥基复合材料中研究最多、应用最广的一种，它广泛用干各种重大和重要工程中，高性能纤维增强水泥基复合材料中，典型的有渍浆结维混凝土(SIFCON)、渍浆网片混凝土(SIMCON)，它们的力学行为均按数量级增长，在军事工程上发挥了特殊的优势。特别是继MDF和DSP材料之后，又出现了活性粉末混凝土RPC材料。国际上的RPC材料有两大系列，一是RPC200，二是RPC800，RPC800的性能已能与金属材料媲美，与高分子材料抗衡了，但其生产工艺复杂，能耗高，难以向工程化和产业化转换，相比之下RPC200则显示出更美好的发展前景。加拿大Sherbrooke采用RPC200建造了世界上第一座RPC步行桥(Walk Bridge)，该桥不仅强度高、耐久性好，而且水泥用量降低40%，结构自重减少1/2～2/3，且制备工艺简单，有自流平特征，能耗下降，这一超高性能水泥基复合材料己引起世界各国的高度重视，且不断在工程中拓宽应用。RPC材料虽出现在SIFCON和SIM－CON之后，但其发展速度却有过之而无不及。
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