近年來，復合材料的應用領域已由最初的航空航天、國防軍工產業逐漸向民用工業拓展，在體育休閑、汽車、交通等領域得到廣泛應用。在北京冬奧會上，火炬“飛揚”、雪車、頭盔、冰刀表面的涂層均采用了復合材料。復合材料是簡單的組合嗎？行業內是如何定義的？未來產業布局如何？本次全國科普日活動將帶您走進復合材料的世界。
什么是復合材料?
盤點高性能復合材料的十大常見應用領域
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近年來，復合材料 (composite material) 這個詞用得多了起來。那么什么是復合材料呢？簡單說，復合材料是由兩種或多種不同的的材料組合而成的材料。其中的一種材料作為基體，其它的材料作為增強相，基體通常是連續的，增強相可以是顆粒、纖維、層板?？梢哉J為增強相是鑲嵌在基體里的。這種組合成的材料的性質與它的任何一種成分的材料都顯著不同。
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由于具有優異的性能，復合材料已經廣泛應用于各個領域，而本期系列文章將全面盤點復合材料的主要應用領域，其中包括：航空航天、汽車工業、建筑、能源、儲能、基礎設施、海洋、管道和儲罐、體育與娛樂、運輸等十大領域。
科技部：2021年“十四五”國家重點研發計劃項目明細：先進結構與復合材料
工信部：將碳化硅復合材料等納入“十四五”原材料工業相關發展規劃
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面向制造強國、交通強國、航天強國建設等國家重大需求部署先進結構與復合材料研發任務，形成國產材料體系化自主研制和保障能力，實現航空發動機、重載火箭、國產大飛機、核電工程裝備、深海油氣資源開采等國家大型工程等急需的關鍵結構與復合材料的國內自主供給。
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8 月 24 日消息 工信部答復政協十三屆全國委員會第四次會議第 1095 號提案稱 ，下一步，將以重大關鍵技術突破和創新應用需求為主攻方向，進一步強化產業政策引導，將碳基材料納入“十四五”原材料工業相關發展規劃，并將碳化硅復合材料、碳基復合材料等納入“十四五”產業科技創新相關發展規劃，以全面突破關鍵核心技術，攻克“卡脖子”品種，提高碳基新材料等產品質量，推進產業基礎高級化、產業鏈現代化。
復合材料之面面觀
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樹脂基復合材料耐腐蝕性能的研究進展
樹脂基復合材料具有質量小、比強度高、性能可設計性以及耐腐蝕性優良等優點,在航空航天、民用機械等領域獲得了廣泛的應用。按基體材料的不同,綜述了樹脂基耐腐蝕復合材料的研究進展和發展趨勢,介紹了復合材料的腐蝕機理,簡要概述了樹脂基復合材料在能源、建筑和汽車制造等工業的應用,并展望了樹脂基復合材料在耐腐蝕性能方面的發展前景。
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復合材料性能表征檢測與評價
性能表征的重要性,正確評價材料,為設計與應用打下基礎。主要介紹復合材料中具有特點的部分。
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說說如今高鐵上的復合材料
中國高鐵的出口意義非凡，因為這不僅僅是單個產業的“出?！保钦麄€產業鏈條的“走出去”。盡管目前中國高鐵的市場規模較小，可一旦受到海外市場的認可，將重塑中國制造的全球品牌形象，帶動產業鏈上下游細分領域的發展。
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航空發動機用理想材料——陶瓷基復合材料
陶瓷材料耐溫能力高、力學性能好、密度低，很早就被認為是發動機高溫結構的理想材料，但由于陶瓷韌性差，一旦損壞會引起發動機災難性后果，因而限制了其應用。為提高陶瓷材料的韌性，材料學家經過不懈努力發展出陶瓷基復合材料。
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復合材料在軍事上的應用
材料的復合化是材料發展的必然趨勢之一，近代以來，由于科學技術的迅速發展，對材料性能的要求也在日益提高，單質材料越來越難滿足高科技對材料性能的高要求，復合材料由于其優異的性能及其可設計性而得到人們的重視。樹脂基復合材料是目前技術比較成熟且應用較為廣泛的一類復合材料，廣泛應用于航空、航天、兵器、船舶、交通、體育器材、基礎建設等許多領域。
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海洋新材料之復合材料
1958年,我國開始復合材料研究,首先應用于軍品,發展至今已經實現了民用,但是在海洋工業領域，我國的復合材料應用起步稍微，跟美日等國家相比還有差距。我們探討海洋領域常用的兩大類復合材料:樹脂基復合材料和水泥基復合材料。
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復合材料在汽車輕量化的應用、成本分析及加工工藝
在汽車輕量化中強調運用鋁合金復合材料，與其自身特點有很大關系。具體而言，鋁合金復合材料是一種生命力強大的材料，不僅密度低、尺寸穩定、強度較高，而且耐磨性好、抗斷抗疲勞，還具有良好的塑性與模量等諸多優點。其中鍛造鋁合金材料優勢更為突出，即表面光、潔熱鍛不氧化，加工余量小、無缺陷，強大的剛度可與合金鋼相媲美等，經高強度熱處理后的鋁鍛件在汽車輕量化中的運用越來越廣泛。
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復合材料終端應用市場之民用基礎設施
復合材料具有重量輕、耐腐蝕、強度高和壽命長的特性，這些特性使其非常適合在基礎設施項目里應用。復合材料正被用于修復道路、橋梁、供水/排水系統和海堤，以加固混凝土和建造彈性結構。雖然使用量在不斷增長，但作為結構材料并按體積計算，復合材料在基礎設施中使用量仍不到1%。
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橋梁中的碳纖維復合材料拉索的應用特性
追溯到人類誕生時，橋梁與人類是共同發展的，橋梁的歷史就是人類的發展史。在遠古，原始人在追逐獵物時，經過小河流，原始人就會用樹干搭在兩岸來過河，這就是橋梁的由來；在古代，人們發明了人造建筑材料的磚，還創造了磚石構成的拱橋結構；在近代，第二次工業革命后，鋼桁架橋成為大跨度橋梁的主要結構形式；在現代，高強鋼絲受拉性能的充分利用，斜拉橋和懸索橋不斷刷新橋梁的記錄。
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碳纖維復合材料在船舶和水下耐壓構件中的應用優勢
過去，碳纖維復合材料主要被應用于航天航空領域，近年來，這種先進復合材料也逐步被艦船及水下裝備制造行業所重視。本文就介紹一下碳纖維復合材料在船體及水下耐壓構件方面的應用優勢。
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碳纖維復合材料+新能源，盤點4大發展應用！
高性能碳纖復合材料是先進復合材料的典型代表，作為結構與功能的一體化材料，碳纖維復合材料在電力產業、石油工業、天然氣、電動汽車等新能源領域中扮演著非常重要的角色。而相對于傳統化石能源而言的新能源，以新材料和新技術作為基礎，包括風能、海洋能、地熱能、核能、太陽能等可再生能源以及對傳統能源技術進行變革所形成的新的能源等，碳纖維復合材料在新能源產業的應用是符合時代主題的發展的必然方向，我們必須重視并為之努力。
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耐腐蝕復合材料和原位固化管道
在建設包括地下管道在內的一些基礎設施時，許多城市和企業傾向于使用鑄鐵材料。雖然鑄鐵是一種耐用型材料，但隨著時間的推移，一些腐蝕性物質會逐漸侵蝕管壁并最終導致管道破裂。管道內部運輸的水，廢物或腐蝕性化學物質則會滲入周圍的土壤中，帶來進一步的環境危害。
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復合材料在建筑領域中的應用
隨著社會經濟快速發展，建筑能耗急劇增加。在節能和環保的發展主題下，降低建筑能耗迫在眉睫。建筑材料是影響建筑功能的重要因素。目前，我國正重點推進用節能型、生態型、資源綜合利用型等綠色建筑材料代替傳統建設材料，以達到建筑節能的目的。傳統建筑材料如木材、鋼材、混凝土等在建筑應用中，由于其自身固有的特點和局限性如木材易腐爛、鋼材易銹蝕、混凝土自重大等缺點，以及難以滿足侵蝕等特殊環境條件下的使用要求，促使人們不斷尋找新的具有綜合優異性能的材料來替代。纖維復合材料具有強度高、質量輕、耐腐蝕性好、可設計性強的優點，已在建筑領域得到了廣泛應用。
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航天復合材料
航天復合材料是由兩種或兩種以上異質、異形、異構的材料通過專門成型工藝復合而成的一種應用于航天飛行器的高性能的新材料體系，復合的目的是要改善材料的性能，或使材料能滿足某種特殊的物理性能（如光、電、熱、聲、磁等）要求。復合材料按使用要求大致分為結構復合材料和功能復合材料，在航空航天領域，和今后 20～30 年的發展主流是用于制造空天飛行器結構件的碳纖維增強樹脂基復合材料（簡稱 CFRP），在此基礎上發展結構/功能一體化和智能化結構復合材料，以滿足越來越先進的空天飛行器的要求。
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高性能復合材料
復合材料是由兩種或兩種以上物理和化學性質不同的組分材料通過適當的制備工藝復合在一起的多相固體材料。
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仿生自修復材料及其制備
自修復復合材料，在無外界作用條件下，材料本身能對內部缺陷進行自我恢復，是一種在物體受損時能夠進行自我修復的新型材料。材料在使用過程中不可避免地會產生局部損傷和微裂紋，并由此引發宏觀裂縫而發生斷裂，影響材料正常使用和縮短使用壽命。
高端訪談
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杜善義院士：我們要重視復合材料的基礎研究
隨著新能源汽車、高端制造、軍工等行業的快速發展，我國制造業越來越注重復合材料行業發展。且隨著我國“2030年碳達峰、2060年碳中和”目標的提出，復合材料的發展優先級越來越靠前。為了深入了解復合材料行業存在的問題及發展策略，《Carbontech magazine》雜志副主編李彬彬特約采訪力學和復合材料學家杜善義院士，杜院士在接受采訪時說：“我們要重視復合材料的基礎研究!”
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張立同院士：纖維增強碳化硅陶瓷基復合材料
2020年12月18日，中國工程院院士、西北工業大學教授張立同 出席首屆中國產業鏈創新發展峰會并作主題演講。
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蹇錫高院士：呼吁關注熱塑性復合材料
熱塑性復合材料是以PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PES、PEEK、PI、PAI等熱塑性塑料為樹脂基體，以玻纖、碳纖等為增強樹脂的復合材料；相比較，熱固性復合材料則是以環氧樹脂、酚醛樹脂等熱固性塑料為樹脂基體。
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董紹明院士：我國復合材料產業升級路徑以專業化、差異化取勝
11月5日，中國工程院院士、中國科學院上海硅酸鹽研究所學術委員會主任董紹明出席“第八屆國際復合材料科技峰會（ISCT8）”，并為大會分論壇“新材料產業應用創新高峰論壇暨產業推介會”致辭。
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孫晉良院士：要做就做自己的東西
在楊浦區黃興公園旁，有一座特別的展覽館一一上海院士風采館，它是全國首家以集中展示兩院院士風采為主題的專門展館，是對廣大市民尤其是青少年進行愛國主義和科普教育的重要基地，也是院士進行學術交流和探索創新思維的場所。
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院士、專家：讓飛機更輕盈，復合材料技術亟待創新迭代
6月24日在南京召開的中國工程院國際工程科技戰略高端論壇上，26名院士在內的知名專家，政府、企業界代表300余人，聚焦“復合材料技術與裝備”，探討新一代復合材料技術與裝備、智能成形制造技術與裝備發展，積極服務國家重大工程，交流最新研究成果和進展，梳理未來發展思路和目標。
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西工大成來飛教授：陶瓷基復合材料的應用延伸是必然趨勢
2020年1月10日上午，西裝筆挺的成來飛正站在北京大會堂的舞臺前，任憑來自四面八方的閃光燈聚焦在他的身上。手里捧著的紅色證書重量雖輕，但這份榮譽在他的心里卻沉甸甸。
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國防科大肖加余教授：先進復合材料未來的發展在于“頂天”和“立地”
作為國內最早從事先進復合材料教學和科研工作的大學之一，國防科技大學（以下簡稱“國防科大”）始終保持著教學與科研并重，在助推中國先進復合材料技術和行業發展的道路上貢獻著不可磨滅的力量。近日，記者專訪了該校空天學院材料科學與工程系教授肖加余，他提到，先進復合材料未來的發展在于基礎研究的“頂天”與應用研究的“立地”。
未來展望
從2010年-2020年，在這過去的十年中，復合材料帶給我們哪些創新呢？又有哪些改變了現在我們的生活呢？
在航空航天的傳統復合材料市場中，波音787于2011年開始服役，而具有類似復合材料的空中客車A350 XWB出現在2015年。龐巴迪的 C系列單通道飛機（用樹脂注入制備復合材料機翼），在2016年開始服役?？罩锌蛙囯S后在2018年收購了C系列產品線，并將其更名為A220。最終，令人遺憾的是，2019年，歐洲飛機制造業巨頭空中客車公司發表聲明說，由于大客戶削減訂單，空中客車決定停止生產A380超大型噴氣式客機，并在2021年完成所有A380訂單交付。