仿生复合材料应用现状及前景

For Improved Performance

Dr Richard Trask

Advanced Composites Centre for Innovation & ScienceDepartment of Aerospace Engineering, University of Bristol, UK

R.S.Trask@Bristol.ac.uk

Outline

Nature –some insight

Bio-Inspiration and Engineering Synthesis

–Novel Architecture for Enhanced Performance–Controlled Damage Formation/Propagation–Vascular Channels

Concluding Remarks

Nature –some insight

Arthropod Exoskeletons :mineralised chitin-protein

fibres, forming a twisted plywood structure

Nanoscaledesignofthesmallestbuildingblocks

Hie

复合材料

学号：13032120 姓名：陈孝山

随着航空航天科学技术的不断进步，促进了新材料的飞速发展，其中尤以先进复材料的发展最为突出。飞机用复合材料经过近40年的发展，已经从最初的非承力构发展到应用于次承力和主承力构件，可获得减轻质量20%～30%的显效果。目前进入成熟应用期，对提高飞机战术技术水平的贡献、可靠性、耐久性和维护性已无可疑，其设计、制造和使用经验已日趋丰富。迄今为止，战斗机使用的复合材料占所用1 料总量的30%左右，新一代战斗机将达到40%；直升机和小型飞机复合材料用量将到70%～80%左右，至出现全复合材料飞机。

日前，复合材料主要指有较高强度和模量的硼纤维、碳纤维、芳纶等增强的复合材料，耐高温的纤维增强陶瓷基复合材料，隐身复合材料，梯度功能复合材料等。航天航天制造材料要求质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀，这些苛刻的条件，只有借助新材料技术才能解决。复合材料具有质量轻、较高的比强度、比模量、较好的延展性、抗腐蚀性、导热、隔热、隔音、减振、耐高(低)温、独特的耐烧蚀性、透电磁波、吸波隐蔽性、材料性能的可设计性、制备的灵活性和易加工性等特点，是制造飞机、火箭、航天飞行器等军事武器的理想材料。 复合材料的分类

现代复合材料按基体

复合材料

学号：13032120 姓名：陈孝山

随着航空航天科学技术的不断进步，促进了新材料的飞速发展，其中尤以先进复材料的发展最为突出。飞机用复合材料经过近40年的发展，已经从最初的非承力构发展到应用于次承力和主承力构件，可获得减轻质量20%～30%的显效果。目前进入成熟应用期，对提高飞机战术技术水平的贡献、可靠性、耐久性和维护性已无可疑，其设计、制造和使用经验已日趋丰富。迄今为止，战斗机使用的复合材料占所用1 料总量的30%左右，新一代战斗机将达到40%；直升机和小型飞机复合材料用量将到70%～80%左右，至出现全复合材料飞机。

日前，复合材料主要指有较高强度和模量的硼纤维、碳纤维、芳纶等增强的复合材料，耐高温的纤维增强陶瓷基复合材料，隐身复合材料，梯度功能复合材料等。航天航天制造材料要求质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀，这些苛刻的条件，只有借助新材料技术才能解决。复合材料具有质量轻、较高的比强度、比模量、较好的延展性、抗腐蚀性、导热、隔热、隔音、减振、耐高(低)温、独特的耐烧蚀性、透电磁波、吸波隐蔽性、材料性能的可设计性、制备的灵活性和易加工性等特点，是制造飞机、火箭、航天飞行器等军事武器的理想材料。 复合材料的分类

现代复合材料按基体

复合材料的发展和应用

复合材料的发展和应用

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复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。

随着科技的发展，树脂与玻璃纤维在技术上不断进步，生产厂家的制造能力普遍提高，使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受，但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。因此，碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世，使高分子复合材料家族更加完备，已经成为众多产业的必备材料。目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨，年产值达1300亿美元以上，若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入，其产值将更为惊人。从全球范围看，世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增长，而亚洲的日本则因经济不景气，发展较为缓慢，但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。据世界主要复合材料生产商PPG公司统计，2000年欧洲的复合材料全球占有率约为32%，年产量约200万吨。与

复合材料

随着现在高科技的发展，对材料性能的要求也越来越高，单质材料很难满足各技术产业性能的综合要求及高指标要求。由于复合材料分别具有比强度和比模量高，化学稳定性优良，减摩、耐磨、自润滑性好，耐热性高，韧性和抗热冲击性高，导电和导热性优良等特点，因此受到了各国的高度重视。有些经过特殊设计的复合材料还具有耐烧蚀性、耐辐射性、耐蠕变性以及持殊的光、电、磁性能。这些优良的特性使复合材料在机械、汽车、化工、航空、建筑等领域得到了广泛的应用。复合材料已成为材料发展的必然趋势之一。

第一节 复合材料概论

1.1 复合材料的定义

复合材料是用经过选择的，含一定数量比例的两种或两种以上组元经过人工组合而成的有固定界面的具有特定性质的物质。

复合材料的组成材料虽然保持其相对独立性，但其性能却不是组成材料性能的简单加合，而是有较大改进。在复合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强相（增强体）。分散相是以独立的形态分布在整个连续相中，两相之间存在着相界面。分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料。

复合材料可以是一个连续物理相与一个连续分散相的复合，也可以是两个或者多个连续相与一个或多个分散相在连续相中的复合，复合后的产物为固

本文概述了碳纤维复合材料的发展和性能,简要介绍了碳纤维复合材料在土木工程、航空航天、石油工业等方面的应用情况。

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碳纤维复合材料的应用陈士杰

(常州刘国钧高等职业技术学校

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摘要：本文概述了碳纤维复合材料的发展和性能，简要介绍了碳纤维复合材料在土木工程、空航天、航 石油工业等方面的应用情况。 关键词：碳纤维复合材料应用’

Ap f a in o r o i e mp st a e il p c t fCa b n F b r Co o ieM tras i o

C N h i HE S ie j ( hn Z o q ct n l eh ooyCo ee C a gh u2 3 0, hn ) C a g h uL Voa o a T c n lg lg, hn zo 10 4 c ia i lAbsrc:The r p ris o a b n i e o o i s n he e eop nt a d a p iai f c r n fb r ta t p o e te f c r o f r c mp st a d t d v l

复合材料的发展和应用

复合材料的发展和应用

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复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。

随着科技的发展，树脂与玻璃纤维在技术上不断进步，生产厂家的制造能力普遍提高，使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受，但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。因此，碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世，使高分子复合材料家族更加完备，已经成为众多产业的必备材料。目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨，年产值达1300亿美元以上，若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入，其产值将更为惊人。从全球范围看，世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增长，而亚洲的日本则因经济不景气，发展较为缓慢，但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。据世界主要复合材料生产商PPG公司统计，2000年欧洲的复合材料全球占有率约为32%，年产量约200万吨。与

高分子纳米复合材料的制备、表征和应用前景

作者：曾 戎 章明秋 曾汉民

编者按:纳米材料是当前材料科学研究的热点之一,涉及多种学科,具有极 大的理论和应用价值,被誉为“21世纪最有前途的材料”,国内众多科研单位在此领域也作了 大量工作,形成各自特有的研究体系。本文(Ⅰ、Ⅱ)就其中的高分子纳米复合材料,提出了作 者的一些见解,供同行们共同探讨,以促进研究水平的提高,不断取得创新的成果。 文 摘 综述了高分子纳米复合材料的发展研究现状，将高分子纳米复合 材料的制备方法分为四大类：纳米单元与高分子直接共混（内含纳米单元的制备及其表面改 性方法）；在高分子基体中原位生成纳米单元；在纳米单元存在下单体分子原位聚合生成高 分子及纳米单元和高分子同时生成。介绍了高分子纳米复合材料的表征技术及其应用前景。

关键词 高分子纳米复合材料，纳米单元，制备，表征，应用

Progress of Polymer-Nanocomposites

(I)Preparation, Characterization and Application of

Polymer-Nan ocomposites

Zeng Rong Zhang Mingqiu

高分子纳米复合材料的制备、表征和应用前景

作者：曾 戎 章明秋 曾汉民

编者按:纳米材料是当前材料科学研究的热点之一,涉及多种学科,具有极 大的理论和应用价值,被誉为“21世纪最有前途的材料”,国内众多科研单位在此领域也作了 大量工作,形成各自特有的研究体系。本文(Ⅰ、Ⅱ)就其中的高分子纳米复合材料,提出了作 者的一些见解,供同行们共同探讨,以促进研究水平的提高,不断取得创新的成果。 文 摘 综述了高分子纳米复合材料的发展研究现状，将高分子纳米复合 材料的制备方法分为四大类：纳米单元与高分子直接共混（内含纳米单元的制备及其表面改 性方法）；在高分子基体中原位生成纳米单元；在纳米单元存在下单体分子原位聚合生成高 分子及纳米单元和高分子同时生成。介绍了高分子纳米复合材料的表征技术及其应用前景。

关键词 高分子纳米复合材料，纳米单元，制备，表征，应用

Progress of Polymer-Nanocomposites

(I)Preparation, Characterization and Application of

Polymer-Nan ocomposites

Zeng Rong Zhang Mingqiu

复合材料在航天航空领域的应用现状与展望

摘 要现代飞机和卫星的制造材料应具有质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀等特性，先进复合材料的独有性能使它成为制造卫星和飞机的理想材料。本文重点介绍了我国航天用符合材料的研究情况，并展望了今后的发展趋势。

关键词复合材料；航空航天；应用现状；发展趋势

Prospect and Application of Composites in Aviation and Aerospace

Abstract Nowadays, the material of producing planes and satellites should be light, strong and should resist high temperature, corrosion and so on. Because of the unique peculiarities, advanced composites become the ideal material of producing planes and satellites. In this paper, the present status and prospect of a