先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料的發(fā)展與挑戰(zhàn)

裴卓洋

摘 要：先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料是基于有機(jī)高分子材料為基礎(chǔ)的一種新型增強(qiáng)材料，具有優(yōu)異的性能，抗疲勞、耐腐蝕性能好，可設(shè)計(jì)性能強(qiáng)，成為了繼鈦合金、鋼材、鋁合金后重要的航空材料。本文就先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料領(lǐng)域的發(fā)展與挑戰(zhàn)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料；發(fā)展；挑戰(zhàn)

材料，是我們生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，同時(shí)也是現(xiàn)代科技進(jìn)步的象征，有機(jī)高分子材料中的先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料更是科技進(jìn)步的標(biāo)志。有機(jī)高分子材料在很多方面都有著其它普通材料所不可比擬的優(yōu)勢(shì)，這就決定了有機(jī)高分子材料使用的領(lǐng)域更加廣泛，特別是先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料。這種材料已經(jīng)開始被使用在民營(yíng)、軍事等范圍，可見此材料的應(yīng)用范圍之廣。下面就綜合先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料的發(fā)展、性能、以及應(yīng)用，來分析一下這種有機(jī)高分子材料未來的發(fā)展、以及發(fā)展過程中可能遇到的挑戰(zhàn)：

一、什么是先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料

先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料就是使用玻璃纖維、碳纖維或者芳綸等有機(jī)纖維作為基體的纖維增強(qiáng)材料。這種材料通常具有較高的硬度、較強(qiáng)的剛度。而且，因?yàn)榛w是有機(jī)化合物，就決定了這種材料本身可設(shè)計(jì)性非常強(qiáng)、耐腐蝕、抗疲勞斷裂性非常好。

二、先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料的發(fā)展

（一）二戰(zhàn)時(shí)期

在二戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，就出現(xiàn)了第一個(gè)纖維合成的復(fù)合材料：以手糊成型方法制成的玻璃纖維。這種玻璃纖維主要用來制成軍用飛機(jī)的雷達(dá)罩，是為了滿足戰(zhàn)爭(zhēng)的需要。由于這種生產(chǎn)方式是為了戰(zhàn)爭(zhēng)需要，所以，并不能滿足戰(zhàn)爭(zhēng)之后發(fā)展的需求。于是，人們就開始繼續(xù)研究新型的樹脂基復(fù)合材料。

（二）二三十年代到六十年代

在經(jīng)歷戰(zhàn)爭(zhēng)之后，人們開始意識(shí)到復(fù)合材料的重要性。于是，開始研究新型的樹脂基復(fù)合材料。特別是到了三十年代，如何提高飛機(jī)的裝載效率成了設(shè)計(jì)師們的追求。于是，在三十年代出現(xiàn)了輕合金。隨著科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，到六十年代出現(xiàn)了纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料。

（三）現(xiàn)如今

到現(xiàn)在為止，樹脂基復(fù)合材料已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。雖然現(xiàn)在的技術(shù)相對(duì)比較成熟，材料的質(zhì)量也相對(duì)較好，但還是有很多的上升空間的，還是需要繼續(xù)投入更多的研究。目前，對(duì)于該復(fù)合材料的研究主要集中在提高產(chǎn)量和強(qiáng)度、降低生產(chǎn)成本上。

三、先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料的種類和特點(diǎn)

先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料主要有熱塑型樹脂基復(fù)合材料和熱固型樹脂基復(fù)合材料兩種。

（一）熱塑型樹脂基復(fù)合材料

熱塑型樹脂基復(fù)合材料主要有長(zhǎng)纖維增強(qiáng)粒料、連續(xù)纖維增強(qiáng)預(yù)浸帶和玻璃纖維氈增強(qiáng)型熱塑性復(fù)合材料。這種類型的復(fù)合材料最先被使用到軍事方面，比如防彈頭盔、防彈服。后來隨著技術(shù)的發(fā)展，使得制作成本不斷的降低，這種材料也開始被使用到生活方面。比如各種高壓壓力容器、體育用品等。

（二）熱固型樹脂基復(fù)合材料

在七十年代以前，這種類型的復(fù)合材料主要被使用在軍事方面，但是在七十年代之后，就開始被使用在生活方面，同時(shí)，軍事方面不再使用。在生活方面的使用，比如：在建筑、防腐、交通、運(yùn)輸、造船等方面的使用。

四、先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料未來的發(fā)展

（一）未來發(fā)展的優(yōu)勢(shì)

由于這種材料本身的特性，會(huì)使得它被應(yīng)用的越來越廣泛。先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料本身具有非常高的強(qiáng)度、可造性也非常強(qiáng)、耐熱性也很強(qiáng)，同時(shí)還具有很強(qiáng)的拉伸性，這些特性都使得先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料被廣泛的使用。

（二）存在的不足

雖然，這種材料相對(duì)于其他普通材料來說，已經(jīng)具有很大的使用優(yōu)勢(shì)，但是，材料本身還是存在很多的不足，還是有很大的發(fā)展空間的。比如：材料的生產(chǎn)工藝流程比較復(fù)雜、生產(chǎn)成本比較高等；還有生產(chǎn)方法過于單一，沒有最新的發(fā)現(xiàn)等。這些問題都是亟待解決的。此外，先進(jìn)樹基復(fù)合材料價(jià)格偏高也是制約其應(yīng)用的一個(gè)重要原因，在低成本纏繞成型、碳纖維技術(shù)液體成型、自動(dòng)鋪放成型技術(shù)的發(fā)展下，先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料的成本得到了一定的降低，開始進(jìn)入了快速發(fā)展階段，在下一階段，我國(guó)要積極借鑒國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)，進(jìn)一步革新現(xiàn)有的工藝技術(shù)，降低先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料的制作成本。

（三）解決方法

為了解決材料生產(chǎn)方面存在的不足，就需要進(jìn)一步減少生產(chǎn)工藝流程，提高生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)成本。為了提升生產(chǎn)效率，還需要開發(fā)新型的生產(chǎn)方法。還需要培訓(xùn)研究人員，提高研究人員的專業(yè)素養(yǎng)，從而開發(fā)出更加優(yōu)化的生產(chǎn)方法。

五、結(jié)語

先進(jìn)樹脂復(fù)合材料在抗疲勞、抗腐蝕性、可設(shè)計(jì)性上有明顯優(yōu)勢(shì)，但由于其本來用于軍事方面，制作成本較高，商業(yè)化價(jià)值受到影響。要改變現(xiàn)狀，就必須進(jìn)一步發(fā)展我國(guó)材料生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)，進(jìn)行供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，研發(fā)新的生產(chǎn)方法，提高相關(guān)生產(chǎn)人員素質(zhì)，保證其性價(jià)比，爭(zhēng)取未來能在民用方面取得更大的作用。

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