复合材料在材料科学技术中的作用和地位迎接二十一世纪挑战

来源期刊：玻璃钢/复合材料2001年第1期

论文作者：何宇声

摘    要：材料科学和材料工业，是当代科学技术发展的重要领域之一，而复材料的发展又是材料科学技术中的一个重要组成部分。因此，大力研究和发展复合材料，并将其应用于生产实践，这对加快我国现代化建设，迎接伟大的二十一世纪挑战有着极其重要的现实意义。1 材料-复合材料-人类进步与发展的里程碑 材料的发展是人类文明进步的一种标志，也是人类生存和发展征服自然和改造自然的物质基础，同时也是直接衡量一个国家的科学技术和经济发展的重要因素之一。当今国际社会公认，材料、能源和信息技术是现代文明进步的三大支柱。人类使用和制造材料由来已久，随着社会生产力的发展，人们对材料的需求不论在规模方面和质量方面都愈来愈高。这种要求的满足与材料本身的数量和质量之间，自古至今存在着相互依赖和相互矛盾的关系。材料的生产和使用就是在不断解决这个矛盾的过程中逐渐向前发展的。 人类从认识材料到制造和使用材料，经历了漫长的历史演变过程。起初，人们对材料的认识，只是凭借生产实践中比较粗糙的经验和感官的直接观察，依赖于偶然的发现和单纯的经验积累。纵然有不少卓越的见解，终归带有臆测和空想的性质，是一些比较表面的朴素的知识。近代科学技术就不同了，由于随着生产的高度发展而越来越发达的科学实验作为人们认识的活动基础，因而对材料本质的了解就精细和深刻得多了。随着冶炼技术、合成化学的发达，新的金属材料和人工合成高分子材料的出现，特别是二十世纪头几十年，由于固体力学、结晶学、结构学、X射线学等学科的建立，以及近四十年来微观分析技术的进步、电子计算机的出现，使人们对材料的认识产生了巨大的飞跃，进而形成了一门新兴的综合性学科 --材料科学。 目前，国际上材料科学的发展非常迅速，研究的领域不断在扩大。结构材料朝着更高温度、更高比强度、更高比刚度和更苛刻工作环境的超高性能化的方向发展。特别是各种高新技术的发展，对材料的所要求的性质和性能远远超出原有材料的范围。对某些特定的结构和制品已经不大可能用单一材料来满足高新技术的要求，因此发展了近代复合材料，并且以其广泛而优异的特性迅速发展着。复合材料的出现，大大地丰富了材料科学的内容，并且在材料科学发展中占据着重要的地位，人们把这种新型材料的出现，视为人类进步发展的里程碑。这充分显示了材料对社会进步的重要推动作用。2 二十一世纪是复合材料的时代 我们正处于世纪之交，一个富有竞争性和挑战性的二十一世纪正迎面向我们走来。众所周知，新材料、新技术的发展已成为当代工业发展与经济竞争的主要立足点。科学家预言“二十一世纪将是复合材料的时代”，“复合材料在二十一世纪中将支撑着科学技术的进步和挑起经济实力的脊梁”，“先进复合材料在二十一世纪中将在航空航天技术领域中发挥越来越重要的作用”。可见，复合材料将肩负着历史的重任。 材料对现代社会、经济、技术的影响如此巨大。可以说，没有先进的材料就没有先进的工业、农业和科学技术。历史学家将材料作为文明社会进步的标志，将历史划分为若干时代是不无道理的。纵观世界科技发展史，凡是重大的技术革新都往往起始于材料的革新。 现代社会的发展更有赖于材料的的发展。20世纪下半叶开始的技术革命时代，新材料已成为各高新技术领域发展的突破口，并且在很大程度上影响着新兴产业的发展。具体来说，在新材料的应用中，没有复合材料的进步和工业化生产，就不可能有现代国民经济的发展和现代航空航天技术的飞速发展。复合材料已成为当今发展高新技术必不可少的重要组成部分，并且越来越被世界各国所重视。 为了适应特种工业以及航空航天技术的发展需要，各种轻质、高强、高韧性先进复合材料得到了迅猛发展。用途广泛的先进树脂基复合材料、不仅对其增强材料的品种质量和性能提出了更高的要求，树脂由热固性中温型向热塑性高温型发展。另外，金属基复合材料也是先进复合材料开发中的重点之一，主要有碳纤维增强钴、碳化硅增强铝、粉末颗粒增强铝、石墨纤维增强镁、粉末颗粒挤压(或铸造)金属基复合材料等。此外，还有高温、耐磨损、耐腐蚀、抗热冲击等特性的陶瓷复合材料和具有高模量、超高温的碳/碳复合材料等也正在拓展之中。 先进复合材料不仅对加速国防尖端技术的发展有着特殊的意义，在民用工业中如汽车制造、民用飞机、交通、建筑、环保以及体育用品等方面也有着广阔的发展前景。确信，21世纪在科技进步和人类社会发展方面，复合材料将作出重要贡献，21世纪是复合材料的时代。