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Composite Materials 目 录 第一章 概论 前言 一、材料的发展与人类社会的进步 材料是人类社会进步的物质基础和先导，是人类进步的里程碑。 石器时代、陶器时代、青铜器时代…… 当前材料、能源、信息和生物技术是现代科技的三大支柱，它会将人类物质文明推向新的阶段。二十一世纪将是一个新材料时代。 第一章 概论 二、 复合材料的提出 现代高科技的发展更紧密地依赖于新材料的发展； 同时也对材料提出了更高、更苛刻的要求。 高温、高压、高强度、低密度、耐磨、柔韧性……。 当前作为单一的金属、陶瓷、聚合物等材料各自固有的局限性而不能满足现代科学技术发展的需要。 第一章 概论 复合材料特别是先进复合材料就是为了满 足以上高技术发展的需求而开发的高性能的先 进材料。复合材料是应现代科学技术而发展出 来的具有极大生命力的材料。 第一章 概论 三、复合材料的发展历史和意义 1、复合材料的发展历史 传统复合材料：6000年前人类就已经会用稻草加粘土作为建筑复合材料。 水泥复合材料已广泛地应用于高楼大厦和河堤大坝等的建筑，发挥着极为重要的作用。 第一章 概论 复合材料的整个发展过程可表示为： 第一章 概论 人类很早就接触和使用各种天然复合材料，并仿效自然界制作各种各样的复合材料。例如 　陕西半坡人－－草梗合泥筑墙，且延用至今； 漆器－－麻纤维和土漆复合而成，至今已四千多年； 敦煌壁画－－泥胎、宫殿建筑里园木表面的披麻覆漆。 第一章 概论 　　 学术界开始使用“复合材料”（composite materials ）一词大约是在20世纪40年代，当时出现了玻璃纤维增强不饱和聚酯，开辟了现代复合材料的新纪元。 从20世纪60年代开始，开发出多种高性能纤维。 　　20世纪80年代以后，由于人们丰富了设计、制造和测试等方面的知识和经验，加上各类作为复合材料基体的材料的使用和改进，使现代复合材料的发展达到了更高的水平，即进入高性能复合材料的发展阶段。 第一章 概论 近代，复合材料的发展始于20世纪40年代，第二次世界大战中，玻璃纤维增强聚酯树脂复合材料被美国空军用于制造飞机构件开始算起。50年代得到了迅速发展。 　我国从1958年开始发展复合材料　 第一章 概论 现代复合材料的制作成功则要从1942年，第二次世界大战中，玻璃纤维增强聚酯树脂复合材料被美国空军用于制造飞机构件开始算起。 材料科学家们认为，就世界范围而论，从1940年到1960年这20年间，是玻璃纤维增强塑料时代，可以称为复合材料发展的第一代。 第一代：1940年到1960年，玻璃纤维增强塑料； 第一章 概论 第一代复合材料(玻璃纤维增强塑料) 美国S-994玻璃纤维拉伸强度高达4650 MPa，这种高强度高模量价格低廉的复合材料在武器装备、工业设备、车辆中广泛应用。国外发达国家和军事强国也在高新技术领域、武器装备、航天航空和车辆中大量采用这类复合材料，以减轻质量、降低成本、增加装置或设备的功能特性。是目前用量最大、技术最为成熟的低成本复合材料之一。 第一章 概论 1965年英国科学家研制出碳纤维； 1971年美国杜邦公司开发出Kevler-49 （开芙拉-49 ）； 1975年先进复合材料“碳纤维增强、及Kevler纤维增强环氧树脂复合材料”已用于飞机、火箭的主承力件上。 这一时期被称为复合材料发展的第二代。 第一章 概论 第二代复合材料(碳纤维增强塑料) 以碳纤维增强复合材料为代表。它以卓越的比强度（12.8MPa）、比模量（12.8GPa）凌驾于当时各种材料之首。由碳纤维增强的聚酰亚胺具有在300 ℃以上长期使用、低温脆化(温度)点达-196℃的优异性能，因此获得了各国工业部门和军方的高度重视，在工业领域、空间技术、航天航空、地面武器装备中被广泛使用。随着碳纤维生产规模的扩大，成本的降低，在普通工业和常规兵器上的应用将获得新的突破。 第一章 概论 1980年到1990年间，是纤维增强金属基复合材料的时代，其中以铝基复合材料的应用最为广泛，这一时期是复合材料发展的第三代。 第一章 概论 1990年以后则被认为是复合材料发展的第四代，主要发展多功能复合材料，如机敏（智能）复合材料和梯度功能材料等。随着新型复合材料的不断涌现，复合材料不仅应用在导弹、火箭、人造卫星等尖端工业中，在航空、汽车、造船、建筑、电子、桥梁、机械、医疗和体育等各个部门都得到应用。 第一章 概论 纵观复合材料的发展过程，可以看到： 　　早期发展出现的复合材料，由于性能相对比较低，生产量大，使用面广，可称之为常用复合材料。 　　后来随着高技术发展的需要，在