纤维复合增强材料前景看好

先进纤维增强复合材料在有效利用无污染、可再生能源和节能降耗等方面发挥着越来越重要的作用，是近年来发达国家的研发热点。 　 上海江镇海 　　先进纤维增强复合材料在推进工业技术进步，提高人类生存质量等方面正发挥着越来越重要的作用。复合材料的独特之处在于可提供单一材料难以具备的性能，其最大的优势是赋予材料可剪裁性，从而可优化设计每个特定技术要求的产品，最大限度保证产品的可靠性，减轻重量和降低生产成本。 　　全球复合材料工业正在不断发展，到2002年世界总产量已达到550万吨，价值接近1595亿美元。其中先进复合材料仅占其总量的1％，价值比例却占到7％左右，而连续纤维增强材料又在其中占有相当大的比例，尤其是在需要较高力学性能的应用领域中占绝对优势。在现代结构复合材料中，纤维是承担负荷的主体，它的性能对获得优异性能结构材料至关重要。先进纤维增强材料包括有机高分子纤维、碳纤维、无机陶瓷纤维，其在2000年的产量约为3.5万吨，仅占世界增强纤维材料总产量的1.9％。但由于它对于国家支柱产业、军事工业升级及国民经济整体水平的提高正在产生日益深远的影响，因而受到了人们越来越多的关注。 　　先进有机高分子纤维属一维链状结构纤维，呈高度各向异性特征，其中主要包括超高相对分子量聚乙烯纤维、芳香族纤维、芳香族聚酯纤维、芳香环高聚物纤维等。它的主要局限性是温度限制和压缩、轴外性能不好。而碳纤维的压缩性能优于链状一维结构纤维，是高性能复合材料应用最广泛的增强纤维。它是高惰性的材料，具有良好的耐化学腐蚀、耐潮湿和耐海水侵蚀性能及生物惰性，有良好的热、电传导性，其纤度很细，可用各种方法将其制成复合材料。但它是脆性材料，耐磨损性和压缩性能欠佳。无机陶瓷纤维为三维网状和粒状结构，属各向同性材料，横向性能甚至优于纵向性能，主要包括硼纤维、碳化硅纤维。 　　近年来，复合材料在交通运输工具及相关装置、工业装置、医用材料、科学研究用特种装置、建筑领域、航空航天设备和仪器、飞行器和体育运动、休闲娱乐用品等方面都得到了广泛的应用。先进纤维增强复合材料更是在有效利用无污染、可再生能源、节能降耗和污染治理以及在延长民用基础设施使用寿命方面大显身手；在研制非侵害性诊断和提高诊断准确率的医疗仪器和高质量植入材料，制造提高竞技体育运动成绩和高质量休闲运动器材等方面正在发挥越来越重要的作用；在航天、航空等高科技领域，以及在探索自然界奥妙方面也扮演着难以替代的关键角色，是近年以来发达国家学术界、产业界极其活跃的研发热点。 　　我国在作为复合材料承重的主体和最重要基础原料的纤维制造方面，与国际先进水平存在着巨大的差距，今后应着重加强对获得均匀、连续纤维形态材料各种新颖纺丝工艺的研究；注重改善连续纤维力学性能均匀性，加强对使用各种有机高分子先驱纤维制备碳、碳化硅等多种小直径纤维技术的研究；重视对增强纤维的力学性能，尤其是横向力学性能，以及蠕变、疲劳行为和高温下相关性能的测定方法和数据分析技术的研究，把我国纤维增强复合材料的技术水平切实提高一步。