下世紀復合材料面臨的機遇與挑戰（二）

二、復合材料在下世紀中將遭遇的挑戰

　　盡管復合材料由于自身的優勢在下世紀中將會獲得上述許多機遇，但是不可否認復合材料也存在一些不足之處，肯定會受到其他通用材料的如金屬、高分子材料等的激烈競爭和挑戰。復合材料存在以下兩個主要問題，如不加以根本解決將嚴重制約它的發展。

　?。ㄒ唬┏杀酒哂绊懜偁幜?BR>　　由于復合材料是以兩種或者兩種以上的原材料復合必然帶來工藝上的復雜性和加長了工藝周期、加上所用原材料較貴，特別是先進復合材料用的增強體如碳纖維、芳酰胺纖維以及耐高溫樹脂如聚酰亞胺等皆因生產規模小以至價格昂貴。所以要使復合材料具有持續發展的生命力，必須先要降低成本。這樣才能不斷擴大應用范圍，以其突出優良的性質和適中的價格和其他材料競爭。

　　目前各國都在致力于研究降低成本的措施，在原材料中由于增強體在成本中占的比重較大，所以上各大增強纖維的生成廠都在努力擴大產量使之能達到經濟規模。例如荷蘭的阿克蘇公司的芳酰胺由于擴大到15000噸/年，其價格明顯降低且擴大了市場。碳纖維的生產廠也都紛紛把產量擴大到年產千噸以上以降低成本，特別是近出現的以民用大絲束聚丙烯腈為原料來制造中等性能碳纖維的趨勢，使碳纖維的生產擺脫過去用昂貴的特殊專用原料絲的局面，從而大幅度降低了成本，并有繼續大幅降價的潛力，這樣使以碳纖維為增強體
的復合材料大大擴展了應用范圍，尤其可應用到建筑工業中。因此在原材料降低價格方面下世紀將有明顯改觀。
　　復合材料的加工工藝相對復雜和工藝周期長的問題也是導致成本高的關鍵，因此也是當前研究的熱門課題，而且已有所突破。例如用樹脂轉移法工藝即把未固化的樹脂在低粘度情況下注入放在模型中的增強預成模型體中。這樣既能夠達到設備投資小、模具制造簡單而價廉、生產能耗低周期短、制品內在與外觀質量高以及對環境污染小等效果。這種工藝目前已經對復合材料工業產生很大的有利影響。目前還在推廣到與氣袋成型工藝結合、擴大樹脂基體的應用范圍和解決大型薄避件的工藝問題。此外其他的快速工藝方法如電子束固化、增強
型反應注射成型以及連續纏繞與拉擠等成型技術也在研究與擴大應用之中，估計不久的將來復合材料成型工藝會出現嶄新的面貌，迎接下世紀的到來。

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　　復合材料目前存在的另一個問題是可靠性相對較差，這主要是復合材料的發展歷史較短，在加工工藝上積累的經驗不夠，加上復合材料是多組分材料，因此各個組分中的不確定因素集成的結果必然較單質材料為大。同時現用的復合材料多數是層狀復合，而層間是其薄弱環節，嚴重影響其可靠性。針對這些問題，現在已經進行了許多卓有成效的研究和探索。例如采用把增強纖維經三維編織構成預成型體再用上述樹脂轉移法來成型，或采用在原有層狀復合的加上縫編結構，即可有效地克服原有的層間薄弱環節。同時利用復合材料可設計強的
特點采用計算機輔助進行優化，實現纖維取向符合結構的力學要求，并可用不同纖維混編使之更為合理。另外各種無損檢測的方法日超完善，配合工藝過程中的在線監視，可以有效地提高成品質量。這許多措施可以促使復合材料的可靠性大為提高。以確保復合材料在未來的世紀中樹立可信賴的形象。

　　當然復合材料也還存在其他不夠完善之處，如回收困難，現正在加緊研究解決?？梢韵嘈旁谌袕氖聫秃喜牧涎芯?、生產的專業人員努力下，當有充分把握接受其他各種新近材料的挑戰，使復合材料能屹立于先進材料的前列。
三、我國復合材料的現狀和下世紀發展的對策
　　我國于1958年即開始建立復合材料工業，當時也是以軍工需要為主，由此推動了玻璃纖維增強聚酯、環氧和酚醛樹脂的通用復合材料問世，70年代又開始發展以碳纖維和芳酰胺纖維為增強體的先進復合材料，用以與“兩彈一星”配套。復合材料雖然受到有關部門的重視，但發展很不平衡，特別是原材料的配套問題更為突出，加上過去工業基礎薄弱所以迄今的總產量約為8萬噸，尚低于我國臺灣地區的產量，特別是先進復合材料更為遜色。然而在復合材料基礎研究方面，無論在寬度和深度上雖不能列為先進，但能與發達對話。在國際學術會議上能占靠前的席位，并受到一定的重視。

　　面臨下個世紀復合材料發展的機遇，我國應及早制定出切實的對策。并加大資金投入力度，完善原材料的配套體系，在此基礎上瞄準國際發展前沿，特別是用于建材的復合材料國際上剛起步，我國應迎頭趕上，才不致落后。另外在各種新型多功能、納米、機敏與智能、仿生等復合材料方面應有計劃地組織安排形成強有力的研究-生產群體，避免過去普遍存在的低水平重復和研究與生成的脫節，同時重點放在使之產生實用性效果，并發展高附加值產品上，提倡有限目標，不鋪攤子，要追求創新和形成特色，擺脫一味跟隨模仿的困境。相信
復合材料一定能為我國在下世紀中的國民經濟和國防建設作出貢獻。