先進樹脂基復合材料的發展與挑戰

裴卓洋

摘 要：先進樹脂基復合材料是基于有機高分子材料為基礎的一種新型增強材料，具有優異的性能，抗疲勞、耐腐蝕性能好，可設計性能強，成為了繼鈦合金、鋼材、鋁合金后重要的航空材料。本文就先進樹脂基復合材料領域的發展與挑戰進行分析。

關鍵詞：先進樹脂基復合材料；發展；挑戰

材料，是我們生存和發展的基礎，同時也是現代科技進步的象征，有機高分子材料中的先進樹脂基復合材料更是科技進步的標志。有機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勢，這就決定了有機高分子材料使用的領域更加廣泛，特別是先進樹脂基復合材料。這種材料已經開始被使用在民營、軍事等范圍，可見此材料的應用范圍之廣。下面就綜合先進樹脂基復合材料的發展、性能、以及應用，來分析一下這種有機高分子材料未來的發展、以及發展過程中可能遇到的挑戰：

一、什么是先進樹脂基復合材料

先進樹脂基復合材料就是使用玻璃纖維、碳纖維或者芳綸等有機纖維作為基體的纖維增強材料。這種材料通常具有較高的硬度、較強的剛度。而且，因為基體是有機化合物，就決定了這種材料本身可設計性非常強、耐腐蝕、抗疲勞斷裂性非常好。

二、先進樹脂基復合材料的發展

（一）二戰時期

在二戰期間，由于戰爭的需要，就出現了第一個纖維合成的復合材料：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的雷達罩，是為了滿足戰爭的需要。由于這種生產方式是為了戰爭需要，所以，并不能滿足戰爭之后發展的需求。于是，人們就開始繼續研究新型的樹脂基復合材料。

（二）二三十年代到六十年代

在經歷戰爭之后，人們開始意識到復合材料的重要性。于是，開始研究新型的樹脂基復合材料。特別是到了三十年代，如何提高飛機的裝載效率成了設計師們的追求。于是，在三十年代出現了輕合金。隨著科技的不斷發展進步，到六十年代出現了纖維增強樹脂基復合材料。

（三）現如今

到現在為止，樹脂基復合材料已經被廣泛的應用到各個領域。雖然現在的技術相對比較成熟，材料的質量也相對較好，但還是有很多的上升空間的，還是需要繼續投入更多的研究。目前，對于該復合材料的研究主要集中在提高產量和強度、降低生產成本上。

三、先進樹脂基復合材料的種類和特點

先進樹脂基復合材料主要有熱塑型樹脂基復合材料和熱固型樹脂基復合材料兩種。

（一）熱塑型樹脂基復合材料

熱塑型樹脂基復合材料主要有長纖維增強粒料、連續纖維增強預浸帶和玻璃纖維氈增強型熱塑性復合材料。這種類型的復合材料最先被使用到軍事方面，比如防彈頭盔、防彈服。后來隨著技術的發展，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）熱固型樹脂基復合材料

在七十年代以前，這種類型的復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，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、運輸、造船等方面的使用。

四、先進樹脂基復合材料未來的發展

（一）未來發展的優勢

由于這種材料本身的特性，會使得它被應用的越來越廣泛。先進樹脂基復合材料本身具有非常高的強度、可造性也非常強、耐熱性也很強，同時還具有很強的拉伸性，這些特性都使得先進樹脂基復合材料被廣泛的使用。

（二）存在的不足

雖然，這種材料相對于其他普通材料來說，已經具有很大的使用優勢，但是，材料本身還是存在很多的不足，還是有很大的發展空間的。比如：材料的生產工藝流程比較復雜、生產成本比較高等；還有生產方法過于單一，沒有最新的發現等。這些問題都是亟待解決的。此外，先進樹基復合材料價格偏高也是制約其應用的一個重要原因，在低成本纏繞成型、碳纖維技術液體成型、自動鋪放成型技術的發展下，先進樹脂基復合材料的成本得到了一定的降低，開始進入了快速發展階段，在下一階段，我國要積極借鑒國外發達國家的技術，進一步革新現有的工藝技術，降低先進樹脂基復合材料的制作成本。

（三）解決方法

為了解決材料生產方面存在的不足，就需要進一步減少生產工藝流程，提高生產效率，減少生產成本。為了提升生產效率，還需要開發新型的生產方法。還需要培訓研究人員，提高研究人員的專業素養，從而開發出更加優化的生產方法。

五、結語

先進樹脂復合材料在抗疲勞、抗腐蝕性、可設計性上有明顯優勢，但由于其本來用于軍事方面，制作成本較高，商業化價值受到影響。要改變現狀，就必須進一步發展我國材料生產產業，進行供給側結構性改革，研發新的生產方法，提高相關生產人員素質，保證其性價比，爭取未來能在民用方面取得更大的作用。

參考文獻：

[1]羅益鋒，羅晰旻.近期碳纖維及其復合材料的新發展[J].高科技纖維與應用，2014（01）.

[2]任芳，朱光明，任鵬剛.納米石墨烯復合材料的制備及應用研究進展[J].復合材料學報，2014（02）.

[3]范新年，許偉，嚴家策，王鳳德，郭玲.國產PBO纖維的性能及形貌研究[J].合成纖維工業，2013（03）.

[4]邢麗英，蔣詩才，周正剛.先進樹脂基復合材料制造技術進展[J].復合材料學報，2013（02）.