1.复合材料的分类

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能不仅优于原组成材料，而且还能满足各种不同的要求。自然界中有许多天然材料可看作是复合材料，如树木是由纤维素和木质素复合而成；纸张是由纤维物质与胶质物质组成的复合材料；又如动物的骨骼也可看作是由硬而脆的无机磷酸盐和软而韧的蛋白质骨胶组成的复合材料。人类很早之前就开始仿制天然复合材料了，并在生产和生活中制成了一些初期的复合材料，如在建造房屋时，往泥浆中加入麦秸、稻草、麻、毛发等增加泥土的强度；还有利用水泥、沙子、石子、钢筋形成钢筋混凝以及由沥青、石子、水泥形成的柏油马路等。

不同材料复合后，通常是其中一种材料作为基体材料，起粘结作用；另一种材料作为增强剂材料，起承载作用。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体主要有铝、镁、铜、钛及其合金等。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。复合材料按其增强剂种类和结构形式进行分类，可分为纤维增强复合材料、层叠增强复合材料和颗粒增强复合材料3类，如图3-19所示。

图3-19　复合材料结构形式

（a）纤维增强复合材料　（b）层叠增强复合材料　（c）颗料增强复合材料(www.daowen.com)

2.复合材料的性能和应用

复合材料一般是由强度和弹性模量较高但脆性大的增强剂和韧性好但强度与弹性模量低的基体组成，它是将增强材料均匀地分散在基体材料中，以克服单一材料的某些弱点。例如，汽车上普遍使用的玻璃纤维挡泥板，就是由玻璃纤维与有机高分子材料复合而成的；光导纤维是由石英玻璃纤维与塑料组成的复合材料。

复合材料的最大优点是可根据人的要求来改善材料的使用性能，材料专家预言21世纪是复合材料时代。目前，应用最多的复合材料是纤维增强复合材料，如玻璃钢（玻璃纤维增强热固性树脂复合材料）和碳纤维增强树脂基复合材料。

玻璃钢的性能特点是强度较高，接近或超过铜合金和铝合金。密度为1.5～2.8g/cm3，只有钢的1/5～1/4。此外，玻璃钢还有较好的耐腐蚀性。玻璃钢的主要缺点是耐热性差、易老化、易蠕变及弹性模量较小等，玻璃钢的弹性模量只有钢的1/10～1/5，用作受力构件时，刚度较差，容易导致构件变形。玻璃钢主要用于制造各种罐、管道、泵、阀门、储槽、电动机罩、发电机罩、皮带轮防护罩、风扇叶片、齿轮、轴承、开关装置、高压绝缘子、印制电路、汽车配件、船体及其部件等。

碳纤维增强树脂基复合材料不仅保持了玻璃钢的许多优点，而且许多性能优于玻璃钢。例如，其强度和弹性模量都超过铝合金，而接近高强度钢，完全弥补了玻璃钢弹性模量小的缺点。此外，还具有优良的耐磨性、减摩性及自润滑性、耐腐蚀性、耐热性等优点。碳纤维增强树脂基复合材料可用于制造承载零件（如连杆、齿轮、发动机外壳）、耐磨零件（如活塞、轴承）、化工机械零件（如容器、管道、泵）、航空航天飞行器构件（如外表面防热层、飞机机身、螺旋桨、尾翼、发动机叶片、人造卫星壳体及天线构架）、运动器械（如羽毛球拍、网球拍及鱼竿）等。