能源、材料和信息是現代國民經濟的三大支柱,材料更是各行各業的基礎。材料科學是當今的帶頭學科之一。復合材料的出現使材料領域發生了重大變革,從而形成了金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和復合材料多角共存的格局。

1.1 復合材料的定義和分類

1.1.1 復合材料的定義

復合材料是由兩種或兩種以上不同性質的材料，用物理和化學方法在宏觀尺度上復合而成的新型材料。對于復合材料比較全面完整的定義應該是:復合材料是由不同材料(包括金屬、無機非金屬和有機高分子材料)互為基體或增強體，用物理和化學方法在宏觀尺度上復合而成的具有新性能的材料;它既能保留原組分材料的主要特點,又通過復合效應獲得原組分所不具備的新性能;通過材料設計和工藝設計,使各組分材料彼此關聯，性能互補,從而獲得新的性能。

從以上定義可知,決定復合材料性能的主要因素是:各組分材料的性能、各組分材料的比例、復合工藝、基體與增強體的界面粘接及處理。

1.1.2 復合材料的分類

(1 )按基體材料類型不同,復合材料可分為樹脂基復合材料、金屬基復合材料、無機非金屬基復合材料。

樹脂基復合材料包括:環氧樹脂基復合材料、酚醛樹脂基復合材料、不飽和聚酯基復合材料、乙烯基酯樹脂基復合材料、雙馬來酰亞胺基復合材料、熱固性聚酰亞胺基復合材料、氰酸酯樹脂基復合材料、有機硅基復合材料、三聚氰胺基復合材料、聚氨酯基復合材料等熱:固性樹脂基復合材料;聚苯硫醚基復合材料、聚醚醚酮基復合材料、聚醚酮酮基復合材料、聚醚酮基復合材料、熱塑性聚酰亞胺基復合材料、聚甲醛基復合材料、聚丙烯基復合材料、聚碳酸酯基復合材料、聚苯并咪唑基復合材料、聚砜基復合材料等熱塑性樹脂基復合材料。

金屬基復合材料包括:鋁基復合材料、鈦基復合材料、鎂基復合材料、銅基復合材料、鋅基復合材料、鉛基復合材料、鎳基復合材料、銀基復合材料、金屬間化合物基復合材料等。

無機非金屬基復合材料包括:碳化硅基復合材料、氮化硅基復合材料、氧化鋁基復合材料、氧化鋯基復合材料等陶瓷基復合材料;石英玻璃基復合材料、LAS(Li2O一AI2O3- SiO2)基 復合材料、MAS(MgO- Al2O3- SiO2)基 復合材料等玻璃陶瓷基復合材料;納米陶瓷基復合材料;碳基復合材料;水泥基復合材料等。

(2)按增強纖維類型不同可分為:玻璃纖維復合材料;碳纖維復合材料;芳香族聚酰胺纖維、芳香族聚酯纖維、超高分子聚乙烯纖維、高強度聚烯烴纖維等有機纖維復合材料;硼纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維、氮化硅纖維、氮化硼纖維等陶瓷纖維復合材料;鎢纖維、鋼絲等金屬纖維復合材料。

(3)按增強體的形態不同可分為:連續纖維增強復合材料、短纖維增強復合材料、晶須增強復合材料、片狀材料增強復合材料、顆粒增強復合材料、納米復合材料等。

(4)按使用性能不同可分為:結構復合材料和功能復合材料。

結構復合材料是指利用其各種優良力學性能制造結構的復合材料。它主要由基體材料和增強材料兩種組分組成,其中增強材料主要提供復合材料的強度和剛度;基體材料用于固定和保護增強材料,傳遞纖維間載荷,改善復合材料的性能。功能復合材料是提供除力學性能以外其他物理性能的復合材料。如導電、半導、超導、壓電、透波、吸波、電屏蔽、磁性、透光、濾光、發光、色、輻射屏蔽、吸聲、隔聲、阻尼、摩擦、阻燃、防熱、耐熱等功能復合材料。功能復合材料由功能體和基體組成。功能體可以是單一功能體,也可由多元功能體組成。在單一功能體復合材料中，其功能性質主要由功能體提供,基體不僅起到粘接和固定作用,也會對復合材料整體的物理性能產生影響。多元功能體的復合材料可以具有多種功能(包括結構承載功能) ,同時還有可能由于復合效應而產生新的功能。功能復合材料是復合材料的研究發展方向，多功能復合材料又是功能復合材料的研究發展方向。