復(fù)合材料

     ont-family: sans-serif; font-size: 14px; line-height: 1.75em; text-indent: 2em;">一般定義的復(fù)合材料需滿足以下條件：

argin: 5px 0px; line-height: 1.75em; font-size: 14px; font-family: sans-serif; text-indent: 2em;">（i） 復(fù)合材料必須是人造的，是人們根據(jù)需要設(shè)計制造的材料；

（ii） 復(fù)合材料必須由兩種或兩種以上化學(xué)、物理性質(zhì)不同的材料組分，以所設(shè)計的形式、比例、分布組合而成，各組分之間有明顯的界面存在；

（iii）它具有結(jié)構(gòu)可設(shè)計性，可進行復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計；

（iv） 復(fù)合材料不僅保持各組分材料性能的優(yōu)點，而且通過各組分性能的互補和關(guān)聯(lián)可以獲得單一組成材料所不能達到的綜合性能。 

復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬。絲和硬質(zhì)細粒等

ist-paddingleft-2" style="margin: 0px; width: 395px; padding: 0px; font-family: sans-serif; font-size: 16px; float: left;">

• 中文名

• 復(fù)合材料

• 外文名

• Composite Material

• 特    點

• 各種材料在性能上互相取長補短

• 分    類

• 金屬和非金屬兩大類

1. 1 歷史

2. 2 分類

3. 3 性能

4. 4 成型方法

5. 5 應(yīng)用

6. ▪ 應(yīng)用領(lǐng)域

7. ▪ 發(fā)展和應(yīng)用

8. ▪ 增強材料

9. ▪ 玻璃纖維

10. ▪ 碳纖維

11. ▪ 芳綸纖維

12. ▪ 復(fù)合材料創(chuàng)新

13. ▪ 復(fù)合材料市場

14. ▪ 基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用

15. ▪ 處理與再生

16. ▪ 汽車應(yīng)用

歷史

復(fù)合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草或麥秸增強粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復(fù)合而成。20世紀40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現(xiàn)了復(fù)合材料這一名稱。50年代以后，陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度和高模量纖維。70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復(fù)合，構(gòu)成各具特色的復(fù)合材料。

現(xiàn)代高科技的發(fā)展離不開復(fù)合材料，復(fù)合材料 ［2］  對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有著十分重要的作用。復(fù)合材料的研究深度和應(yīng)用廣度及其生產(chǎn)發(fā)展的速度和規(guī)模，已成為衡量一個國家科學(xué)技術(shù)先進水平的重要標志之一。進入21世紀以來，全球復(fù)合材料市場快速增長，亞洲尤其中國市場增長較快。2003～2008年間中國年均增速為15％，印度為9．5％，而歐洲和北美年均增幅僅為4％。

第五代戰(zhàn)機復(fù)合材料

60年代，為滿足航空航天等尖端技術(shù)所用材料的需要，先后研制和生產(chǎn)了以高性能纖維（如碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維等）為增強材料的復(fù)合材料，其比強度大于4×10厘米（cm），比模量大于4×10cm。為了與第一代玻璃纖維增強樹脂復(fù)合材料相區(qū)別，將這種復(fù)合材料稱為先進復(fù)合材料。按基體材料不同，先進復(fù)合材料分為樹脂基、金屬基和陶瓷基復(fù)合材料。其使用溫度分別達250～350℃、350～1200℃和1200℃以上。先進復(fù)合材料除作為結(jié)構(gòu)材料外，還可用作功能材料，如梯度復(fù) 合材料（材料的化學(xué)和結(jié)晶學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、空隙等在空間連續(xù)梯變的功能復(fù)合材料）、機敏復(fù)合材料（具有感覺、處理和執(zhí)行功能，能適應(yīng)環(huán)境變化的功能復(fù)合材料）、仿生復(fù)合材料、隱身復(fù)合材料等。

2007年中國（大陸）行業(yè)中，復(fù)合材料玻璃纖維產(chǎn)量160萬噸，其中115．5萬噸用于玻璃鋼（FRP）工業(yè)；不飽和聚酯樹脂（UPR）產(chǎn)量135萬噸，其中68．8萬噸用于玻璃鋼領(lǐng)域、占51％；乙烯基樹脂產(chǎn)量12640噸，膠衣樹脂產(chǎn)量15870噸。

2008年我國復(fù)合材料整個行業(yè)全年經(jīng)濟運行平穩(wěn)，產(chǎn)量增長達12％左右。行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)全年實現(xiàn)工業(yè)增加值86．7億元，工業(yè)總產(chǎn)值258億元，新產(chǎn)品產(chǎn)值11．6億元，銷售產(chǎn)值253億元。

現(xiàn)階段，我國玻璃鋼、復(fù)合材料 ［3］  行業(yè)面臨一個新的大發(fā)展時期，如城市化進程中大規(guī)模的市政建設(shè)、新能源的利用和大規(guī)模開發(fā)、環(huán)境保護政策的出臺、汽車工業(yè)的發(fā)展、大規(guī)模的鐵路建設(shè)、大飛機項目等。在巨大的市場需求牽引下，復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將有很廣闊的發(fā)展空間。

從2010年年初起，國家發(fā)改委、科技部、財政部、工信部四部委聯(lián)合制定下發(fā)了《關(guān)于加快培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》代擬稿，經(jīng)過半年的意見征求，主要領(lǐng)域從7個擴為9個，其中“新材料”中分列了特種功能和高性能復(fù)合材料兩項。

在“十大產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃”之后，“戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”已經(jīng)被認為是振興經(jīng)濟的又一重大舉措，此后的政府大規(guī)模投資也被市場普遍期待，所以這也被認為是繼國家“4萬億”投資計劃之后又一個大型產(chǎn)業(yè)投資計劃。

分類

復(fù)合材料是一種混合物。在很多領(lǐng)域都發(fā)揮了很大的作用，代替了很多傳統(tǒng)的材料。復(fù)合材料按其組成分為金屬與金屬復(fù)合材料、非金屬與金屬復(fù)合材料、非金屬與非金屬復(fù)合材料。按其結(jié)構(gòu)特點又分為：①纖維增強復(fù)合材料。將各種纖維增強體置于基體材料內(nèi)復(fù)合而成。如纖維增強塑料、纖維增強金屬等。②夾層復(fù)合材料。由性質(zhì)不同的表面材料和芯材組合而成。通常面材強度高、?。恍静馁|(zhì)輕、強度低，但具有一定剛度和厚度。分為實心夾層和蜂窩夾層兩種。③細粒復(fù)合材料。將硬質(zhì)細粒均勻分布于基體中，如彌散強化合金、金屬陶瓷等。④混雜復(fù)合材料。由兩種或兩種以上增強相材料混雜于一種基體相材料中構(gòu)成。與普通單增強相復(fù)合材料比，其沖擊強度、疲勞強度和斷裂韌性顯著提高，并具有特殊的熱膨脹性能。分為層內(nèi)混雜、層間混雜、夾芯混雜、層內(nèi)／層間混雜和超混雜復(fù)合材料。

復(fù)合材料主要可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料兩大類。

結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是作為承力結(jié)構(gòu)使用的材料，基本上由能承受載荷的增強體組元與能連接增強體成為整體材料同時又起傳遞力作用的基體組元構(gòu)成。增強體包括各種玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金屬以及天然纖維、織物、晶須、片材和顆粒等，基體則有高聚物（樹脂）、金屬、陶瓷、玻璃、碳和水泥等。由不同的增強體和不同基體即可組成名目繁多的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，并以所用的基體來命名，如高聚物（樹脂）基復(fù)合材料等。結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的特點是可根據(jù)材料在使用中受力的要求進行組元選材設(shè)計，更重要是還可進行復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，即增強體排布設(shè)計，能合理地滿足需要并節(jié)約用材。

功能復(fù)合材料一般由功能體組元和基體組元組成，基體不僅起到構(gòu)成整體的作用，而且能產(chǎn)生協(xié)同或加強功能的作用。功能復(fù)合材料是指除機械性能以外而提供其他物理性能的復(fù)合材料。如：導(dǎo)電、超導(dǎo)、半導(dǎo)、磁性、壓電、阻尼、吸波、透波、磨擦、屏蔽、阻燃、防熱、吸聲、隔熱等凸顯某一功能。統(tǒng)稱為功能復(fù)合材料。功能復(fù)合材料主要由功能體和增強體及基體組成。功能體可由一種或以上功能材料組成。多元功能體的復(fù)合材料可以具有多種功能。同時，還有可能由于復(fù)合效應(yīng)而產(chǎn)生新的功能。多功能復(fù)合材料是功能復(fù)合材料的發(fā)展方向。

復(fù)合材料也可分為常用和先進兩類。

常用復(fù)合材料如玻璃鋼，便是用玻璃纖維等性能較低的增強體與普通高聚物（樹脂）構(gòu)成。由于它的價格低廉，得以大量發(fā)展，已廣泛用于船舶、車輛、化工管道和貯罐、建筑結(jié)構(gòu)、體育用品等方面。

先進復(fù)合材料指用高性能增強體如碳纖維、芳綸等于高性能耐熱高聚物構(gòu)成的復(fù)合材料，后來又把金屬基、陶瓷基和碳（石墨）基以及功能復(fù)合材料包括在內(nèi)。它們的性能雖然優(yōu)良，但價格相對較高，主要用于國防工業(yè)、航空航天、精密機械、深潛器、機器人結(jié)構(gòu)件和高檔體育用品等。 ［6］

性能

再生樹脂復(fù)合材料

復(fù)合材料中以纖維增強材料應(yīng)用最廣、用量最大。其特點是比重小、比強度和比模量大。例如碳纖維與環(huán)氧樹脂復(fù)合的材料，其比強度和比模量均比鋼和鋁合金大數(shù)倍，還具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、減摩耐磨、自潤滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等性能。石墨纖維與樹脂復(fù)合可得到熱膨脹系數(shù)幾乎等于零的材料。纖維增強材料的另一個特點是各向異性，因此可按制件不同部位的強度要求設(shè)計纖維的排列。以碳纖維和碳化硅纖維增強的鋁基復(fù)合材料，在500℃時仍能保持足夠的強度和模量。碳化硅纖維與鈦復(fù)合，不但鈦的耐熱性提高，且耐磨損，可用作發(fā)動機風扇葉片。碳化硅纖維與陶瓷復(fù)合， 使用溫度可達1500℃，比超合金渦輪葉片的使用溫度（1100℃）高得多。碳纖維增強碳、石墨纖維增強碳或石墨纖維增強石墨，構(gòu)成耐燒蝕材料，已用于航天器、火箭導(dǎo)彈和原子能反應(yīng)堆中。非金屬基復(fù)合材料由于密度小，用于汽車和飛機可減輕重量、提高速度、節(jié)約能源。用碳纖維和玻璃纖維混合制成的復(fù)合材料片彈簧，其剛度和承載能力與重量大5倍多的鋼片彈簧相當。

成型方法

復(fù)合材料電纜支架

復(fù)合材料的成型方法按基體材料不同各異。樹脂基復(fù)合材料的成型方法較多，有手糊成型、噴射成型、纖維纏繞成型、模壓成型、拉擠成型、RTM成型、熱壓罐成型、隔膜成型、遷移成 型、反應(yīng)注射成型、軟膜膨脹成型、沖壓成型等。金屬基復(fù)合材料成型方法分為固相成型法和液相成型法。前者是在低于基體熔點溫度下，通過施加壓力實現(xiàn)成型，包括擴散焊接、粉末冶金、熱軋、熱拔、熱等靜壓和爆炸焊接等。后者是將基體熔化后，充填到增強體材料中，包括傳統(tǒng)鑄造、真空吸鑄、真空反壓鑄造、擠壓鑄造及噴鑄等、陶瓷基復(fù)合材料的成型方法主要有固相燒結(jié)、化學(xué)氣相浸滲成型、化學(xué)氣相沉積成型等。

應(yīng)用

應(yīng)用領(lǐng)域

verton復(fù)合材料

復(fù)合材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域有：①航空航天領(lǐng)域。由于復(fù)合材料熱穩(wěn)定性好，比強度、比剛度高，可用于制造飛機機翼和前機身、衛(wèi)星天線及其支撐結(jié)構(gòu)、太陽能電池翼和外殼、大型運載火箭的 殼體、發(fā)動機殼體、航天飛機結(jié)構(gòu)件等。②汽車工業(yè)。由于復(fù)合材料具有特殊的振動阻尼特性，可減振和降低噪聲、抗疲勞性能好，損傷后易修理，便于整體成形，故可用于制造汽車車身、受力構(gòu)件、傳動軸、發(fā)動機架及其內(nèi)部構(gòu)件。③化工、紡織和機械制造領(lǐng)域。有良好耐蝕性的碳纖維與樹脂基體復(fù)合而成的材料，可用于制造化工設(shè)備、紡織機、造紙機、復(fù)印機、高速機床、精密儀器等。④醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。碳纖維復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和不吸收X射線特性，可用于制造醫(yī)用X光機和矯形支架等。碳纖維復(fù)合材料還具有生物組織相容性和血液相容性，生物環(huán)境下穩(wěn)定性好，也用作生物醫(yī)學(xué)材料。此外，復(fù)合材料還用于制造體育運動器件和用作建筑材料等。

發(fā)展和應(yīng)用

復(fù)合材料電纜支架

復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同物質(zhì)以不同方式組合而成的材料，它可以發(fā)揮各種材料的優(yōu)點，克服單一材料的缺陷，擴大材料的應(yīng)用范圍。由于復(fù)合材料具有重量輕、強度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域，在近幾年更是得到了飛速發(fā)展。

隨著科技的發(fā)展，樹脂與玻璃纖維在技術(shù)上不斷進步，生產(chǎn)廠家的制造能力普遍提高，使得玻纖增強復(fù)合材料的價格成本已被許多行業(yè)接受，但玻纖增強復(fù)合材料的強度尚不足以和金屬匹敵。因此，碳纖維、硼纖維等增強復(fù)合材料相繼問世，使高分子復(fù)合材料家族更加完備，已經(jīng)成為眾多產(chǎn)業(yè)的必備材料。目前全世界復(fù)合材料的年產(chǎn)量已達550多萬噸，年產(chǎn)值達1300億美元以上，若將歐、美的軍事航空航天的高價值產(chǎn)品計入，其產(chǎn)值將更為驚人。從全球范圍看，世界復(fù)合材料的生產(chǎn)主要集中在歐美和東亞地區(qū)。近幾年歐美復(fù)合材料產(chǎn)需均持續(xù)增長，而亞洲的日本則因經(jīng)濟不景氣，發(fā)展較為緩慢，但中國尤其是中國內(nèi)地的市場發(fā)展迅速。據(jù)世界主要復(fù)合材料生產(chǎn)商PPG公司統(tǒng)計，2000年歐洲的復(fù)合材料全球占有率約為32％，年產(chǎn)量約200萬噸。與此同時，美國復(fù)合材料在20世紀90年代年均增長率約為美國GDP增長率的2倍，達到4％～6％。2000年，美國復(fù)合材料的年產(chǎn)量達170萬噸左右。特別是汽車用復(fù)合材料的迅速增加使得美國汽車在全球市場上重新崛起。亞洲近幾年復(fù)合材料的發(fā)展情況與政治經(jīng)濟的整體變化密切相關(guān)，各國的占有率變化很大?？傮w而言，亞洲的復(fù)合材料仍將繼續(xù)增長，2000年的總產(chǎn)量約為145萬噸，預(yù)計2005年總產(chǎn)量將達180萬噸。

從應(yīng)用上看，復(fù)合材料在美國和歐洲主要用于航空航天、汽車等行業(yè)。2000年美國汽車零件的復(fù)合材料用量達14．8萬噸，歐洲汽車復(fù)合材料用量到2003年估計可達10．5萬噸。而在日本，復(fù)合材料主要用于住宅建設(shè)，如衛(wèi)浴設(shè)備等，此類產(chǎn)品在2000年的用量達7．5萬噸，汽車等領(lǐng)域的用量僅為2．4萬噸。不過從全球范圍看，汽車工業(yè)是復(fù)合材料最大的用戶，今后發(fā)展?jié)摿θ允志薮螅壳斑€有許多新技術(shù)正在開發(fā)中。例如，為降低發(fā)動機噪聲，增加轎車的舒適性，正著力開發(fā)兩層冷軋板間粘附熱塑性樹脂的減振鋼板；為滿足發(fā)動機向高速、增壓、高負荷方向發(fā)展的要求，發(fā)動機活塞、連桿、軸瓦已開始應(yīng)用金屬基復(fù)合材料。為滿足汽車輕量化要求，必將會有越來越多的新型復(fù)合材料將被應(yīng)用到汽車制造業(yè)中。與此同時，隨著近年來人們對環(huán)保問題的日益重視，高分子復(fù)合材料取代木材方面的應(yīng)用也得到了進一步推廣。例如，用植物纖維與廢塑料加工而成的復(fù)合材料，在北美已被大量用作托盤和包裝箱，用以替代木制產(chǎn)品；而可降解復(fù)合材料也成為國內(nèi)外開發(fā)研究的重點。

另外，納米技術(shù)逐漸引起人們的關(guān)注，納米復(fù)合材料的研究開發(fā)也成為新的熱點。以納米改性塑料，可使塑料的聚集態(tài)及結(jié)晶形態(tài)發(fā)生改變，從而使之具有新的性能，在克服傳統(tǒng)材料剛性與韌性難以相容的矛盾的同時，大大提高了材料的綜合性能。

增強材料

樹脂基復(fù)合材料采用的增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維等。

玻璃纖維

目前用于高性能復(fù)合材料的玻璃纖維主要有高強度玻璃纖維、石英玻璃纖維和高硅氧玻璃纖維等。由于高強度玻璃纖維性價比較高，因此增長率也比較快，年增長率達到10％以上。高強度玻璃纖維復(fù)合材料不僅應(yīng)用在軍用方面，近年來民用產(chǎn)品也有廣泛應(yīng)用，如防彈頭盔、防彈服、直升飛機機翼、預(yù)警機雷達罩、各種高壓壓力容器、民用飛機直板、體育用品、各類耐高溫制品以及近期報道的性能優(yōu)異的輪胎簾子線等。石英玻璃纖維及高硅氧玻璃纖維屬于耐高溫的玻璃纖維，是比較理想的耐熱防火材料，用其增強酚醛樹脂可制成各種結(jié)構(gòu)的耐高溫、耐燒蝕的復(fù)合材料部件，大量應(yīng)用于火箭、導(dǎo)彈的防熱材料。迄今為止，中國已經(jīng)實用化的高性能樹脂基復(fù)合材料用的碳纖維、芳綸纖維、高強度玻璃纖維三大增強纖維中，只有高強度玻璃纖維已達到國際先進水平，且擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，形成了小規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)階段年產(chǎn)可達500噸。

碳纖維

碳纖維具有強度高、模量高、耐高溫、導(dǎo)電等一系列性能，首先在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，近年來在運動器具和體育用品方面也廣泛采用。據(jù)預(yù)測，土木建筑、交通運輸、汽車、能源等領(lǐng)域?qū)笠?guī)模采用工業(yè)級碳纖維。1997～2000年間，宇航用碳纖維的年增長率估計為31％，而工業(yè)用碳纖維的年增長率估計會達到130％。中國的碳纖維總體水平還比較低，相當于國外七十年代中、末期水平，與國外差距達20年左右。國產(chǎn)碳纖維的主要問題是性能不太穩(wěn)定且離散系數(shù)大、無高性能碳纖維、品種單一、規(guī)格不全、連續(xù)長度不夠、未經(jīng)表面處理、價格偏高等。

芳綸纖維

20世紀80年代以來，荷蘭、日本、前蘇聯(lián)也先后開展了芳綸纖維的研制開發(fā)工作。日本及俄羅斯的芳綸纖維已投入市場，年增長速度也達到20％左右。芳綸纖維比強度、比模量較高，因此被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的高性能復(fù)合材料零部件（如火箭發(fā)動機殼體、飛機發(fā)動機艙、整流罩、方向舵等）、艦船（如航空母艦、核潛艇、游艇、救生艇等）、汽車（如輪胎簾子線、高壓軟管、摩擦材料、高壓氣瓶等）以及耐熱運輸帶、體育運動器材等。

超高分子量聚乙烯纖維

超高分子量聚乙烯纖維的比強度在各種纖維中位居第一，尤其是它的抗化學(xué)試劑侵蝕性能和抗老化性能優(yōu)良。它還具有優(yōu)良的高頻聲納透過性和耐海水腐蝕性，許多國家已用它來制造艦艇的高頻聲納導(dǎo)流罩，大大提高了艦艇的探雷、掃雷能力。除在軍事領(lǐng)域，在汽車制造、船舶制造、醫(yī)療器械、體育運動器材等領(lǐng)域超高分子量聚乙烯纖維也有廣闊的應(yīng)用前景。該纖維一經(jīng)問世就引起了世界發(fā)達國家的極大興趣和重視。

熱固性樹脂基復(fù)合材料

熱固性樹脂基復(fù)合材料是指以熱固性樹脂如不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基酯樹脂等為基體，以玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維等為增強材料制成的復(fù)合材料。環(huán)氧樹脂的特點是具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性、耐腐蝕性、良好的粘接性能和較高的機械強度，廣泛應(yīng)用于化工、輕工、機械、電子、水利、交通、汽車、家電和宇航等各個領(lǐng)域。1993年世界環(huán)氧樹脂生產(chǎn)能力為130萬噸，1996年遞增到143萬噸，1997年為148萬噸，1999年150萬噸，2003年達到180萬噸左右。中國從1975年開始研究環(huán)氧樹脂，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前中國環(huán)氧樹脂生產(chǎn)企業(yè)約有170多家，總生產(chǎn)能力為50多萬噸，設(shè)備利用率為80％左右。酚醛樹脂具有耐熱性、耐磨擦性、機械強度高、電絕緣性優(yōu)異、低發(fā)煙性和耐酸性優(yōu)異等特點，因而在復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。1997年全球酚醛樹脂的產(chǎn)量為300萬噸，其中美國為164萬噸。中國的產(chǎn)量為18萬噸，進口4萬噸。乙烯基酯樹脂是20世紀60年代發(fā)展起來的一類新型熱固性樹脂，其特點是耐腐蝕性好，耐溶劑性好，機械強度高，延伸率大，與金屬、塑料、混凝土等材料的粘結(jié)性能好，耐疲勞性能好，電性能佳，耐熱老化，固化收縮率低，可常溫固化也可加熱固化。南京金陵帝斯曼樹脂有限公司引進荷蘭Atlac系列強耐腐蝕性乙烯基酯樹脂，已廣泛用于貯罐、容器、管道等，有的品種還能用于防水和熱壓成型。南京聚隆復(fù)合材料有限公司、上海新華樹脂廠、南通明佳聚合物有限公司等廠家也生產(chǎn)乙烯基酯樹脂。

1971年以前中國的熱固性樹脂基復(fù)合材料工業(yè)主要是軍工產(chǎn)品，70年代后開始轉(zhuǎn)向民用。從1987年起，各地大量引進國外先進技術(shù)如池窯拉絲、短切氈、表面氈生產(chǎn)線及各種牌號的聚酯樹脂（美、德、荷、英、意、日）和環(huán)氧樹脂（日、德）生產(chǎn)技術(shù)；在成型工藝方面，引進了纏繞管、罐生產(chǎn)線、拉擠工藝生產(chǎn)線、SMC生產(chǎn)線、連續(xù)制板機組、樹脂傳遞模塑（RTM）成型機、噴射成型技術(shù)、樹脂注射成型技術(shù)及漁竿生產(chǎn)線等，形成了從研究、設(shè)計、生產(chǎn)及原材料配套的完整的工業(yè)體系，截止2000年底，中國熱固性樹脂基復(fù)合材料生產(chǎn)企業(yè)達3000多家，已有51家通過ISO9000質(zhì)量體系認證，產(chǎn)品品種3000多種，總產(chǎn)量達73萬噸／年，居世界第二位。產(chǎn)品主要用于建筑、防腐、輕工、交通運輸、造船等工業(yè)領(lǐng)域。在建筑方面，有內(nèi)外墻板、透明瓦、冷卻塔、空調(diào)罩、風機、玻璃鋼水箱、衛(wèi)生潔具、凈化槽等；在石油化工方面，主要用于管道及貯罐；在交通運輸方面，汽車上主要有車身、引擎蓋、保險杠等配件，火車上有車廂板、門窗、座椅等，船艇方面主要有氣墊船、救生艇、偵察艇、漁船等；在機械及電器領(lǐng)域如屋頂風機、軸流風機、電纜橋架、絕緣棒、集成電路板等產(chǎn)品都具有相當?shù)囊?guī)模；在航空航天及軍事領(lǐng)域，輕型飛機、尾翼、衛(wèi)星天線、火箭噴管、防彈板、防彈衣、魚雷等都取得了重大突破。

熱塑性樹脂基復(fù)合材料

pvd復(fù)合材料

熱塑性樹脂基復(fù)合材料是20世紀80年代發(fā)展起來的，主要有長纖維增強粒料（LFP）、連續(xù)纖維增強預(yù)浸帶（MITT）和玻璃纖維氈增強型熱塑性復(fù)合材料（GMT）。根據(jù)使用要求不同，樹脂基體主要有PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PES、PEEK、PI、PAI等熱塑性工程塑料，纖維種類包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維和硼纖維等一切可能的纖維品種。隨著熱塑性樹脂基復(fù)合材料技術(shù)的不斷成熟以及可回收 利用的優(yōu)勢，該品種的復(fù)合材料發(fā)展較快，歐美發(fā)達國家熱塑性樹脂基復(fù)合材料已經(jīng)占到樹脂基復(fù)合材料總量的30％以上。

高性能熱塑性樹脂基復(fù)合材料以注射件居多，基體以PP、PA為主。產(chǎn)品有管件（彎頭、三通、法蘭）、閥門、葉輪、軸承、電器及汽車零件、擠出成型管道、GMT模壓制品（如吉普車座椅支架）、汽車踏板、座椅等。玻璃纖維增強聚丙烯在汽車中的應(yīng)用包括通風和供暖系統(tǒng)、空氣過濾器外殼、變速箱蓋、座椅架、擋泥板墊片、傳動皮帶保護罩等。

滑石粉填充的PP具有高剛性、高強度、極好的耐熱老化性能及耐寒性?；墼鰪奝P在車內(nèi)裝飾方面有著重要的應(yīng)用，如用作通風系統(tǒng)零部件，儀表盤和自動剎車控制杠等，例如美國HPM公司用20％滑石粉填充PP制成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的吸音天花板和轎車的搖窗升降器卷繩筒外殼。

印度研發(fā)復(fù)合材料武裝直升機

云母復(fù)合材料具有高剛性、高熱變形溫度、低收縮率、低撓曲性、尺寸穩(wěn)定以及低密度、低價格等特點，利用云母／聚丙烯復(fù)合材料可制作汽車儀表盤、前燈保護圈、擋板罩、車門護 欄、電機風扇、百葉窗等部件，利用該材料的阻尼性可制作音響零件，利用其屏蔽性可制作蓄電池箱等。

中國的熱塑性樹脂基復(fù)合材料的研究開始于20世紀80年代末期，近十年來取得了快速發(fā)展，2000年產(chǎn)量達到12萬噸，約占樹脂基復(fù)合材料總產(chǎn)量的17％，，所用的基體材料仍以PP、PA為主，增強材料以玻璃纖維為主，少量為碳纖維，在熱塑性復(fù)合材料方面未能有重大突破，與發(fā)達國家尚有差距。

復(fù)合材料創(chuàng)新

復(fù)合材料創(chuàng)新包括復(fù)合材料的技術(shù)發(fā)展、復(fù)合材料的工藝發(fā)展、復(fù)合材料的產(chǎn)品發(fā)展和復(fù)合材料的應(yīng)用，具體要抓住樹脂基體發(fā)展創(chuàng)新、增強材料發(fā)展創(chuàng)新、生產(chǎn)工藝發(fā)展創(chuàng)新和產(chǎn)品應(yīng)用發(fā)展創(chuàng)新。到2007年，亞洲占世界復(fù)合材料總銷售量的比例將從18％增加到25％，目前亞洲人均消費量僅為0．29kg，而美國為6．8kg，亞洲地區(qū)具有極大的增長潛力。

聚丙烯腈基纖維發(fā)展

中國碳纖維工業(yè)發(fā)展緩慢，從CF發(fā)展回顧、特點、國內(nèi)碳纖維發(fā)展過程、中國PAN基CF市場概況、特點、“十五”科技攻關(guān)情況看，發(fā)展聚丙烯腈基纖維既有需要也有可能。

玻璃纖維結(jié)構(gòu)調(diào)整

中國玻璃纖維70％以上用于增強基材，在國際市場上具有成本優(yōu)勢，但在品種規(guī)格和質(zhì)量上與先進國家尚有差距，必須改進和發(fā)展紗類、機織物、無紡氈、編織物、縫編織物、復(fù)合氈，推進玻纖與玻鋼兩行業(yè)密切合作，促進玻璃纖維增強材料的新發(fā)展。

復(fù)合材料市場

一是清潔、可再生能源用復(fù)合材料，包括風力發(fā)電用復(fù)合材料、煙氣脫硫裝置用復(fù)合材料、輸變電設(shè)備用復(fù)合材料和天然氣、氫氣高壓容器；二是汽車、城市軌道交通用復(fù)合材料，包括汽車車身、構(gòu)架和車體外覆蓋件，軌道交通車體、車門、座椅、電纜槽、電纜架、格柵、電器箱等；三是民航客機用復(fù)合材料，主要為碳纖維復(fù)合材料。熱塑性復(fù)合材料約占10％，主要產(chǎn)品為機翼部件、垂直尾翼、機頭罩等。中國未來20年間需新增支線飛機661架，將形成民航客機的大產(chǎn)業(yè)，復(fù)合材料可建成新產(chǎn)業(yè)與之相配套；四是船艇用復(fù)合材料，主要為游艇和漁船，游艇作為高級娛樂耐用消費品在歐美有很大市場，由于中國魚類資源的減少、漁船雖發(fā)展緩慢，但復(fù)合材料特有的優(yōu)點仍有發(fā)展的空間。

基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用

國內(nèi)外復(fù)合材料在橋梁、房屋、道路中的基礎(chǔ)應(yīng)用廣泛，與傳統(tǒng)材料相比有很多優(yōu)點，特別是在橋梁上和在房屋補強、隧道工程以及大型儲倉修補和加固中市場廣闊。

處理與再生

重點發(fā)展物理回收（粉碎回收）、化學(xué)回收（熱裂解）和能量回收，加強技術(shù)路線、綜合處理技術(shù)研究，示范生產(chǎn)線建設(shè)，再生利用研究，大力拓展再生利用材料在石膏中的應(yīng)用、在拉擠制品中的應(yīng)用以及在SMC／BMC模壓制品中的應(yīng)用和典型產(chǎn)品中的應(yīng)用。

21世紀的高性能樹脂基復(fù)合材料技術(shù)是賦予復(fù)合材料自修復(fù)性、自分解性、自診斷性、自制功能等為一體的智能化材料。以開發(fā)高剛度、高強度、高濕熱環(huán)境下使用的復(fù)合材料為重點，構(gòu)筑材料、成型加工、設(shè)計、檢查一體化的材料系統(tǒng)。組織系統(tǒng)上將是聯(lián)盟和集團化，這將更充分的利用各方面的資源（技術(shù)資源、物質(zhì)資源），緊密聯(lián)系各方面的優(yōu)勢，以推動復(fù)合材料工業(yè)的進一步發(fā)展。

汽車應(yīng)用

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，具有輕質(zhì)、高強度、耐腐蝕、易合成型等優(yōu)點的非金屬材料越來越多的取代傳統(tǒng)的金屬材料，在汽車上得到了應(yīng)用。在汽車工業(yè)中非金屬材料有塑料、橡膠、摩擦材料、涂料、膠黏劑、復(fù)合材料、玻璃、紡織材料、密封材料及潤滑油等。其中汽車用復(fù)合材料在汽車工業(yè)中越來越得到廣泛的重視和應(yīng)用，而且有著一定的市場開發(fā)前景。

車用復(fù)合材料的特點

一般稱為復(fù)合材料的是由纖維等增強材料與基底（母體）等2種或2種以上性質(zhì)不同的材料，通過各種工藝手段組合而成。它與纖維增強塑料（FRP）、纖維增強金屬（FRM）、金屬－塑料層疊材料等相當，具有質(zhì)量輕、強度高、剛度好的特點，這些復(fù)合材料在汽車零部件上應(yīng)用很盛行。

復(fù)合材料是并向異性的非均質(zhì)材料，與其他材料相比有以下突出特點：

1）比強度與比模量高。比強度、比模量是指材料的強度和模量與密度之比，比強度越高，零件自重越??；比模量越高，零件的剛性越大。因此對高速運轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)件或需減輕自重的運輸工具具有重要意義。

2）纖維增強復(fù)合材料中的纖維與基體間的界面能夠有效地阻止疲勞裂紋的擴展，外加載荷由增強纖維承擔。大多數(shù)金屬材料的疲勞強度極限是其拉伸強度的30％～50％，而復(fù)合材料則可達到60％～80％。

3）在熱塑性塑料中摻入少量的短切碳纖維可大大地提高它的耐磨性，其增加的倍數(shù)可為原來的好幾倍。如聚氯乙烯以碳纖維增強后為其本身的3．8倍，聚四氟乙烯為其本身的3倍；聚丙烯為其本身的2．5倍；聚酰胺為其本身的1．2倍；聚酯為其本身的2倍。選用適當塑料與鋼板復(fù)合可作耐磨物件，如軸承材料等。用聚四氟乙烯（或聚甲醛）為表層、多孔青銅和鋼板為里層的三層復(fù)合材料，可制成滑動軸承的良好材料。

4）化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良。纖維增強酚醛塑料可長期在含氯離子的酸性介質(zhì)中使用，用玻璃纖維增強塑料，可制造耐強酸、鹽、酯和某些溶劑的化工管道、泵、閥及容器等設(shè)備。如用耐堿纖維與塑料復(fù)合，還能在強堿介質(zhì)中使用。耐堿纖維可用來取代鋼筋與水泥復(fù)合。

5）耐高溫燒蝕性好。纖維增強復(fù)合材料中，除玻璃纖維軟化點較低（700～900℃）外，其他纖維的熔點（或軟化點）一般都在2000℃以上，用這些纖維與金屬基體組成的復(fù)合材料，高溫下強度和模量均有提高。例如：用碳纖維或硼纖維增強后，400℃時強度和模量基本可保持室溫下水平。同樣用碳纖維增強金屬鎳，不僅密度下降，而且高溫性能也提高。由于玻璃鋼具有極低的導(dǎo)熱系數(shù)，可瞬時耐超高溫，故可做耐燒蝕材料。

6）工藝性與可設(shè)計性好。調(diào)整增強材料的形狀、排布及含量，可滿足構(gòu)件強度和剛度等性能要求，且材料與構(gòu)件可一次成型，減少了零部件、緊固件和接頭數(shù)目，材料利用率大大提高。

復(fù)合材料的作用和性能

復(fù)合材料與傳統(tǒng)材料相比，具有比強度高、質(zhì)量輕、比模量高、抗疲勞性能好及減振性能好等諸多優(yōu)點。復(fù)合材料的各個組成材料在性能上起協(xié)同作用，具有單一材料無法比擬的優(yōu)越綜合性能。因此，在汽車工業(yè)中，復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于車身、燈殼罩、前后護板、保險杠、板彈簧、座椅架及驅(qū)動軸等部件的設(shè)計與制造。

在汽車工業(yè)中的復(fù)合材料設(shè)計應(yīng)注意3個原則：1）比強度高和比剛度高；2）材料與環(huán)境相適應(yīng)；3）性價比高。另外，在設(shè)計車身時，有一些經(jīng)驗方法，如：在應(yīng)力高的區(qū)域適用碳纖維復(fù)合材料；在對韌性和剛度要求比較高的區(qū)域使用三合板復(fù)合材料；在幾何形狀復(fù)雜的區(qū)域可以使用層合板。

復(fù)合材料性能適合車身輕量化的要求，降低油耗。傳統(tǒng)的汽車車身材料處于以薄鋼板為主的單一狀態(tài)，不能適應(yīng)人們追求高速與輕量化的要求，為減輕其質(zhì)量，改善風阻系數(shù)和降低油耗，許多汽車廠家都積極研究和利用新材料以達到上述要求。汽車自重減少50kg，1L燃油行駛距離可增加2Km；若自重減少10％，燃油經(jīng)濟性可提高約5．5％。許多類型的復(fù)合材料都在車身輕量化過程中得到了施展才能的舞臺，并在汽車的輕量化進程中大顯生手。汽車輕量化的目的就是節(jié)能和減輕排放污染。同時環(huán)境保護已成為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略必不可少的條件，而復(fù)合材料的發(fā)展趨勢正朝著延長使用期以及可再生的方向發(fā)展。

研發(fā)中的復(fù)合材料

1）碳纖維強化塑料（CFRP）。碳纖維由纖維和聚丙烯睛經(jīng)高溫加熱處理制造而成，具有耐熱性高，比重比鋁和玻璃纖維還小，而且與塑料復(fù)合其強度可與鋼和鋁相匹敵?？墒荂FRP的成本與GFRP（玻璃纖維增強塑料）相比，遠高很多，大多限于航空宇宙和體育用品范圍內(nèi)使用。

1979年，美國福特汽車公司發(fā)表了用GFRP制作輕型實驗車的新構(gòu)想（見圖1），其中使用CFRP約300kg，燃費約可降低35％。該實驗車主要是將CFRP材料應(yīng)用于車體面板，其他是傳動軸和板彈簧等功能性零件，同時，還嘗試在發(fā)動機機體和連桿、活塞等零部件上應(yīng)用。CFRP材料質(zhì)輕，剛度和強度也高，因材料的各向異性，設(shè)計時，可在所需的方向保持其強度和剛性。CFRP的彈性模量是GFRP的4～9倍，是金屬材料的3～4倍。如果成批生產(chǎn)，成本將進一步下降，故而它將是一種期望很高的復(fù)合材料。

2）纖維增強金屬（FRM）。CFRP與GFRP具有各種優(yōu)越的機械性能，但其基底是塑料，與金屬相比耐熱性差。因此，作為高溫強度材料使用的FRM的研究十分盛行，并且揭開了可將其在汽車上使用的可能性。增強纖維有：碳元素、碳化硅、硼、氧化鋁等。基底，開始有鋁、銅及鎳，后又有與各種目的相適應(yīng)的鈦、鎂、鋅及錫等。增強纖維與各種金屬相結(jié)合，將制造出各種特性的FRM?，F(xiàn)正進行將FRM應(yīng)用于活塞、連桿及其他一些滑動零件的研究。因這種纖維價格高，以及還未達到成批生產(chǎn)的規(guī)模，它作為高溫強度好的材料，其利用價值是相當高的。

3）金屬－塑料層輯材料。將高強度鋼板和鋁、塑料等緊密結(jié)合在一起的材料是種理想的輕型材料，也是種夾層結(jié)構(gòu)的層疊材料。由于它是在塑料芯的兩面粘結(jié)上薄鋼板或鋁板，具自優(yōu)越的隔熱和隔音性能。層疊材料，它叫發(fā)揮與鋼板相匹敵的剛性好的特點，它由塑料芯兩面的金屬板承受彎曲應(yīng)力，由塑料芯材承受剪切應(yīng)力。在同樣剛性下，層疊鋼板與一般鋼板相比，質(zhì)量是其30％～－70％， 如果對于層疊板質(zhì)量有一定限制要求時，可由改變芯兩面的金屬板與芯板的厚度等來解決。層疊材料的成本一般是鋼板的1～3倍，但它還存在一些需要解決的問題，如：使用在車體面板時，與各面板如何粘結(jié)拼合；在其表面金屬鋼板銹蝕時，剛性會降低等。然而隨著層疊材料研究開發(fā)的進步，使它實用化將有很大的可能性。

4）車用玻璃纖維增強復(fù)合材料。由于增強材料和填充材料品種繁多，因此將使用玻纖當做增強材料的材料稱為GFRR。由于玻纖的加入大大地改善了塑料的物理機械性能，通過塑料經(jīng)過增強后，也能作為工程材料應(yīng)用。目前汽車上使用的玻纖增強塑料主要有玻纖增強PP、玻纖增強PA66或PA6以及少量PBT和PPO材料。汽車上應(yīng)用的玻璃纖維增強復(fù)合材料包括玻璃纖維增強熱塑性材料、玻璃纖維氈增強熱塑性材料（GMT）、片狀模塑材料（SMC）、樹脂傳遞模塑材料（RTM）以及手糊FRP制品。

增強PP主要用于制作發(fā)動機冷卻風扇葉片和正時齒帶上下罩蓋等制品，但有些制品存在外觀質(zhì)量不好、翹曲等缺欠，因此非功能件逐漸被滑石粉添充PP所替代。增強PA材料在轎車、廂式車及載貨車上都已采用，一般都是用于制作些小的功能件，例如：鎖體防護罩、保險楔塊、嵌裝螺母、油門踏板、換擋上下護架－防護罩和開啟手柄等。GMT是目前國際上極為活躍的復(fù)合材料開發(fā)品種，這是種以熱塑性樹脂為基體，以玻璃纖維氈為增強骨架的新穎、節(jié)能及輕質(zhì)的復(fù)合材料，一般可以生產(chǎn)出片材半成品，然后直接加工成所需形狀的產(chǎn)品，纖維可以是短切玻璃纖維或連續(xù)的玻璃纖維氈。

SMC是一種較重要且用途廣的模壓復(fù)合材料制品的半成品。與鋼制汽車零件相比，SC生產(chǎn)周期短，便于汽車改型，投資效益好；質(zhì)量較輕，節(jié)約燃油；設(shè)計自由；制件的整體性好，零件的數(shù)量很少；耐用性和隔熱性好。但是SMC不可以回收，污染環(huán)境；雖然性能價格比較好，但一次性投資往往高于對應(yīng)的鋼制件，如福特金牛座和水星黑貂轎車前圍里的下散熱器托架，原鋼制的有22個零件，而SMC的只有2件，質(zhì)量大減，成本降低14％。

盡管許多汽車廠在生產(chǎn)汽車車身時都已改用由玻璃纖維為增強的材料來替代相對笨重的金屬，但是玻璃纖維是由熔融玻璃拉成的纖維，它在高溫融化后非常容易重新凝固，這給廢舊汽車回收處理帶來了很大困難。為此，法國國家科學(xué)研究中心正在研究一種以大麻和聚氨酯為原料的合成材料，這種材料的特點是除具有金屬和玻璃纖維各有的優(yōu)點外，價格更便宜，質(zhì)量更輕，韌度更強，而且叫以生物降解?，F(xiàn)在，該中心正在對這種材料的強度及其他特性進行測試，一期目標是用這種材料生產(chǎn)出汽車車門。

汽車中的金屬基復(fù)合材料

MMC用于汽車工業(yè)主要是顆粒增強和短纖維增強的鋁基復(fù)合材料。MMC具有高的比強度和比剛度、耐磨性好、導(dǎo)熱性好及熱膨脹系數(shù)低等特性，已在工業(yè)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用于汽車工業(yè)的MMC為鋁或鎂基質(zhì)加粉末或碎屑纖維增強。在汽車制動盤、制動鼓、制動鉗、活塞、傳動軸以及輪胎螺栓上，采用MMC制造。

目前，鋁基復(fù)合材料一般采用鋁硅合金。常用的填充增強劑有陶瓷纖維和微粒等。它與鋁合金相比具有質(zhì)量輕、比強度高和彈性模量高、耐熱性和耐磨性好等優(yōu)點，是汽車輕量化的理想材料。

活塞是發(fā)動機的主要零件之一，它在高溫高壓下工作，因而選合適的活塞材料是至關(guān)重要的。目前，應(yīng)用于活塞的復(fù)合材料由低密度金屬和增強陶瓷纖維組成，主要用于高性能鋁活塞。近年來，有所發(fā)展的是纖維增強金屬（FRM），鋁合金基FRM具有抗拉強度高和耐磨耐熱特性。纖維增強的輕金屬能用于僅靠輕合金不能滿足強度和耐磨性的部位上，是很有發(fā)展前途的材料。在此基礎(chǔ)上，圍外又推出了氧化鋁纖維增強活塞頂?shù)匿X活塞及氧化鋁增強的鎂合金制造的活塞等，進一步擴大了它在活塞上的應(yīng)用。

美國已將鋁基復(fù)合材料應(yīng)用于剎車輪。其特點是鋁基復(fù)合材料使質(zhì)量減輕了30％～60％，導(dǎo)熱性好，最高使用溫度叫達到450℃，其熱性能己達到原先使用的鑄鐵水平。MMC必須用新的方法制造，限制應(yīng)用的原理是是必須研制匹配的制動踏板。制動鉗采用金屬基復(fù)合材料制造時，除了降低質(zhì)量外，最主要的益處是剛度。MMC制動鉗應(yīng)用于高性能體育賽車上，由于高成本而限制了其大量應(yīng)用。MMC活塞主要用于柴油機上，但也可用于汽油發(fā)動機。因氧化鋁和氧化硅短纖維增強，但是熱疲勞易導(dǎo)致斷裂。采用陶瓷纖維預(yù)型坯可弱化這一問題，提高活塞壽命。

輪胎螺栓采用MMC制造，質(zhì)量減輕50％。2000年世界汽車工業(yè)對金屬基復(fù)合材料的用量達到0．6萬t。隨著復(fù)合材料制備技術(shù)、性能的不斷提高，以及價格的日益下降，MMC必將在汽午上得到越來越廣泛的應(yīng)用。

復(fù)合材料與車身懸架系統(tǒng)

20世紀60年代以后，由于復(fù)合材料的深入研究，比如玻璃纖維增強材料、碳纖維增強材料及高彈性基體復(fù)合材料的出現(xiàn)，使大幅度降低整車質(zhì)量成為可能。其中，玻璃纖維增強材料被較多的采用，原因是雖然碳纖維增強復(fù)合材料力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，然而其價格昂貴，從經(jīng)濟性考慮，盡量多的使用玻璃纖維增強材料是一條設(shè)計準則。

在最近幾年的車身制造業(yè)中，許多汽車公司開始大量使用一種叫SMC鈑金復(fù)合成型的復(fù)合材料，低密度SMC的密度只有1．3g／cm，而它的熱膨脹系數(shù)卻與鋼鐵一樣，同時，它在耐腐蝕、抗損傷以及聲學(xué)性質(zhì)上均優(yōu)于鋼鐵。比如雪弗蘭的車型C5卡福特的金屬車頂，自1999年出產(chǎn)以后，取得了巨大的商業(yè)成功。這個長140 cm，寬1．47 cm，頂部厚度0．168 cm，內(nèi)板厚0．178 cm的框架頂部是普通SMC，側(cè)面及內(nèi)板由低密度SMC構(gòu)成，它僅重10．5 kg。然而，SMC也有缺點，它的價格比較昂貴，同時在抗磨損的性能上比不上碳纖維復(fù)合材料。另外，高溫時，會部分喪失承載能力。針對這些弱點，許多新型的SMC被開發(fā)出來，其中，SMC3374是 一種較典型的材料，它的密度仍然維持在1．3 g／cm左右，然而它在93．3℃能夠保持住75％的力學(xué)性能，與原來的SMC只能在65．5℃保持有了明顯的提高。因此，在2001奧德汽車極光，龐帝阿克－邦奈威勒2000以及2000別克－薩羅上，都采用了SMC3374材料。

從以上的分析不難看出，SMC僅適用于制造車身上溫度不高且承受的載荷不大的區(qū)域，比如頂部和側(cè)面。而底部以及高溫區(qū)域，就需要能夠抗高溫和耐高壓的復(fù)合材料了。

戴爾福公司在1981年生產(chǎn)出第一個采用復(fù)合材料小彎曲的板撣簧。小彎曲材料有很高的剛度，也就是說，在很大的壓力下，它的應(yīng)變卻可以保持在很小的范圍內(nèi)，同時它的密度很小，只有鋼材的50％～70％，因此，小彎曲材料的承載與自身質(zhì)量之比是鋼材的5倍。另外，實驗數(shù)據(jù)顯示，它比鋼材要堅硬3．5倍。這些優(yōu)點都是由材料性能直接帶來的，除此之外，復(fù)合材料板撣簧要比鋼板彈簧的結(jié)構(gòu)簡單得多，很容易裝配，維修以及采取防腐措施。而且，由于它比鋼板彈簧小得多的厚度，使它叫以更接近地面，從而節(jié)省了汽車的有效空間。必要時，更可以用來降低汽車的底盤，提高汽車的舒適性能。

高溫下材料的性能，一直是材料選擇的因素。測試結(jié)果顯示，車下板彈簧處的溫度最高可以達到130℃，小彎曲材料在這個溫度下性能是穩(wěn)定的。正是基于以上的諸多優(yōu)點，小彎曲材料被廣泛應(yīng)用于制造汽車的板彈簧，從轎車到輕型貨車，甚至重型商業(yè)運輸車都采用了這種板撣簧。

復(fù)合材料與未來汽車

未來的汽車是屬于適應(yīng)環(huán)境保護的綠色汽車，因而在此不可避免的要提到復(fù)合材料的環(huán)保意識。復(fù)合材料能提高材料性能，延長使用期，加強功能性，這些都是對環(huán)境有利的特性。但應(yīng)認真對待并努力克服復(fù)合材料的再生問題，使復(fù)合材料朝著環(huán)境協(xié)調(diào)化的方向發(fā)展。

復(fù)合材料零件的再生利用是非常難的事，會對環(huán)境產(chǎn)生些不利的影響。如目前發(fā)展最快、應(yīng)用最高的聚合物基復(fù)合材料中絕大多數(shù)屬易燃物，燃燒時會放出大量有毒氣體，污染環(huán)境；且在成型時，基體中的揮發(fā)成分即溶劑會擴散到空氣中，造成污染。復(fù)合材料使用本身就是多種組分材料構(gòu)成，屬多相材料，難以粉碎、磨細、熔融及降解，復(fù)合零件首先分解成單一材料的零件，然而這種分解工藝成本和再生成本較高，而且要使其恢復(fù)原有性能十分困難。因此再生利用的主要條件之一是零件容易拆卸，盡可能是單一品種材料，即便是復(fù)合材料也要盡量使用復(fù)合性少的材料?；谏鲜鲈瓌t上的考慮，熱塑性聚烯烴彈性體、聚丙烯發(fā)泡材料及GMT增強板材的應(yīng)用量還會大幅度增加，相反熱固性樹脂的用量將受到限制。目前在再生性和降解性方面的研究工作已經(jīng)取得了很大的進展。當今社會，人們目光的角度逐漸轉(zhuǎn)到人與自然的關(guān)系問題上，環(huán)境與能源問題成為世界上每個國家能否生存和發(fā)展的關(guān)鍵。隨著人們環(huán)保意識的不斷提高以及符合環(huán)保法規(guī)的相繼出臺，綠色汽車已經(jīng)成為未來汽車發(fā)展的必然趨勢，因而如何使汽車滿足環(huán)境保護的要求，便提到了汽車廠商們的議事日程。而復(fù)合材料作為末來汽車材料發(fā)展的主流，必將在其中扮演非常重要的角色。