先进树脂基复合材料的发展与挑战

裴卓洋

摘 要：先进树脂基复合材料是基于有机高分子材料为基础的一种新型增强材料，具有优异的性能，抗疲劳、耐腐蚀性能好，可设计性能强，成为了继钛合金、钢材、铝合金后重要的航空材料。本文就先进树脂基复合材料领域的发展与挑战进行分析。

关键词：先进树脂基复合材料；发展；挑战

材料，是我们生存和发展的基础，同时也是现代科技进步的象征，有机高分子材料中的先进树脂基复合材料更是科技进步的标志。有机高分子材料在很多方面都有着其它普通材料所不可比拟的优势，这就决定了有机高分子材料使用的领域更加广泛，特别是先进树脂基复合材料。这种材料已经开始被使用在民营、军事等范围，可见此材料的应用范围之广。下面就综合先进树脂基复合材料的发展、性能、以及应用，来分析一下这种有机高分子材料未来的发展、以及发展过程中可能遇到的挑战：

一、什么是先进树脂基复合材料

先进树脂基复合材料就是使用玻璃纤维、碳纤维或者芳纶等有机纤维作为基体的纤维增强材料。这种材料通常具有较高的硬度、较强的刚度。而且，因为基体是有机化合物，就决定了这种材料本身可设计性非常强、耐腐蚀、抗疲劳断裂性非常好。

二、先进树脂基复合材料的发展

（一）二战时期

在二战期间，由于战争的需要，就出现了第一个纤维合成的复合材料：以手糊成型方法制成的玻璃纤维。这种玻璃纤维主要用来制成军用飞机的雷达罩，是为了满足战争的需要。由于这种生产方式是为了战争需要，所以，并不能满足战争之后发展的需求。于是，人们就开始继续研究新型的树脂基复合材料。

（二）二三十年代到六十年代

在经历战争之后，人们开始意识到复合材料的重要性。于是，开始研究新型的树脂基复合材料。特别是到了三十年代，如何提高飞机的装载效率成了设计师们的追求。于是，在三十年代出现了轻合金。随着科技的不断发展进步，到六十年代出现了纤维增强树脂基复合材料。

（三）现如今

到现在为止，树脂基复合材料已经被广泛的应用到各个领域。虽然现在的技术相对比较成熟，材料的质量也相对较好，但还是有很多的上升空间的，还是需要继续投入更多的研究。目前，对于该复合材料的研究主要集中在提高产量和强度、降低生产成本上。

三、先进树脂基复合材料的种类和特点

先进树脂基复合材料主要有热塑型树脂基复合材料和热固型树脂基复合材料两种。

（一）热塑型树脂基复合材料

热塑型树脂基复合材料主要有长纤维增强粒料、连续纤维增强预浸带和玻璃纤维毡增强型热塑性复合材料。这种类型的复合材料最先被使用到军事方面，比如防弹头盔、防弹服。后来随着技术的发展，使得制作成本不断的降低，这种材料也开始被使用到生活方面。比如各种高压压力容器、体育用品等。

（二）热固型树脂基复合材料

在七十年代以前，这种类型的复合材料主要被使用在军事方面，但是在七十年代之后，就开始被使用在生活方面，同时，军事方面不再使用。在生活方面的使用，比如：在建筑、防腐、交通、运输、造船等方面的使用。

四、先进树脂基复合材料未来的发展

（一）未来发展的优势

由于这种材料本身的特性，会使得它被应用的越来越广泛。先进树脂基复合材料本身具有非常高的强度、可造性也非常强、耐热性也很强，同时还具有很强的拉伸性，这些特性都使得先进树脂基复合材料被广泛的使用。

（二）存在的不足

虽然，这种材料相对于其他普通材料来说，已经具有很大的使用优势，但是，材料本身还是存在很多的不足，还是有很大的发展空间的。比如：材料的生产工艺流程比较复杂、生产成本比较高等；还有生产方法过于单一，没有最新的发现等。这些问题都是亟待解决的。此外，先进树基复合材料价格偏高也是制约其应用的一个重要原因，在低成本缠绕成型、碳纤维技术液体成型、自动铺放成型技术的发展下，先进树脂基复合材料的成本得到了一定的降低，开始进入了快速发展阶段，在下一阶段，我国要积极借鉴国外发达国家的技术，进一步革新现有的工艺技术，降低先进树脂基复合材料的制作成本。

（三）解决方法

为了解决材料生产方面存在的不足，就需要进一步减少生产工艺流程，提高生产效率，减少生产成本。为了提升生产效率，还需要开发新型的生產方法。还需要培训研究人员，提高研究人员的专业素养，从而开发出更加优化的生产方法。

五、结语

先进树脂复合材料在抗疲劳、抗腐蚀性、可设计性上有明显优势，但由于其本来用于军事方面，制作成本较高，商业化价值受到影响。要改变现状，就必须进一步发展我国材料生产产业，进行供给侧结构性改革，研发新的生产方法，提高相关生产人员素质，保证其性价比，争取未来能在民用方面取得更大的作用。

参考文献：

[1]罗益锋，罗晰旻.近期碳纤维及其复合材料的新发展[J].高科技纤维与应用，2014（01）.

[2]任芳，朱光明，任鹏刚.纳米石墨烯复合材料的制备及应用研究进展[J].复合材料学报，2014（02）.

[3]范新年，许伟，严家策，王凤德，郭玲.国产PBO纤维的性能及形貌研究[J].合成纤维工业，2013（03）.

[4]邢丽英，蒋诗才，周正刚.先进树脂基复合材料制造技术进展[J].复合材料学报，2013（02）.