复合材料的发展和应用论文
在学习和工作中，大家都写过论文吧，论文可以推广经验，交流认识。那么问题来了，到底应如何写一篇优秀的论文呢？下面是小编为大家整理的复合材料的发展和应用论文，希望能够帮助到大家。
复合材料的发展和应用论文 篇1
全球复合材料发展概况
复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。
随着科技的发展，树脂与玻璃纤维在技术上不断进步，生产厂家的制造能力普遍提高，使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受，但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。因此，碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世，使高分子复合材料家族更加完备，已经成为众多产业的必备材料。目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨，年产值达1300亿美元以上，若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入，其产值将更为惊人。从全球范围看，世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增长，而亚洲的日本则因经济不景气，发展较为缓慢，但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。据世界主要复合材料生产商PPG公司统计，2000年欧洲的复合材料全球占有率约为32%，年产量约200万吨。与此同时，美国复合材料在20世纪90年代年均增长率约为美国GDP增长率的2倍，达到4%~6%。2000年，美国复合材料的年产量达170万吨左右。特别是汽车用复合材料的迅速增加使得美国汽车在全球市场上重新崛起。亚洲近几年复合材料的发展情况与政治经济的整体变化密切相关，各国的占有率变化很大。总体而言，亚洲的复合材料仍将继续增长，2000年的总产量约为145万吨，预计2005年总产量将达180万吨。
从应用上看，复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。2000年美国汽车零件的复合材料用量达14.8万吨，欧洲汽车复合材料用量到2003年估计可达10.5万吨。而在日本，复合材料主要用于住宅建设，如卫浴设备等，此类产品在2000年的用量达7.5万吨，汽车等领域的用量仅为2.4万吨。不过从全球范围看，汽车工业是复合材料最大的用户，今后发展潜力仍十分巨大，目前还有许多新技术正在开发中。例如，为降低发动机噪声，增加轿车的舒适性，正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板；为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求，发动机活塞、连杆、轴瓦已开始应用金属基复合材料。为满足汽车轻量化要求，必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中。与此同时，随着近年来人们对环保问题的日益重视，高分子复合材料取代木材方面的应用也得到了进一步推广。例如，用植物纤维与废塑料加工而成的复合材料，在北美已被大量用作托盘和包装箱，用以替代木制产品；而可降解复合材料也成为国内外开发研究的重点。
另外，纳米技术逐渐引起人们的关注，纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改性塑料，可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变，从而使之具有新的性能，在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时，大大提高了材料的综合性能。
树脂基复合材料的增强材料
树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。
1、玻璃纤维
目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等。由于高强度玻璃纤维性价比较高，因此增长率也比较快，年增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面，近年来民用产品也有广泛应用，如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以及近期报道的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃纤维属于耐高温的玻璃纤维，是比较理想的耐热防火材料，用其增强酚醛树脂可制成各种结构的耐高温、耐烧蚀的复合材料部件，大量应用于火箭、导弹的防热材料。迄今为止，我国已经实用化的高性能树脂基复合材料用的碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维中，只有高强度玻璃纤维已达到国际先进水平，且拥有自主知识产权，形成了小规模的产业，现阶段年产可达500吨。
2、碳纤维
碳纤维具有强度高、模量高、耐高温、导电等一系列性能，首先在航空航天领域得到广泛应用，近年来在运动器具和体育用品方面也广泛采用。据预测，土木建筑、交通运输、汽车、能源等领域将会大规模采用工业级碳纤维。1997~2000年间，宇航用碳纤维的年增长率估计为31%，而工业用碳纤维的年增长率估计会达到130%。我国的碳纤维总体水平还比较低，相当于国外七十年代中、末期水平，与国外差距达20年左右。国产碳纤维的主要问题是性能不太稳定且离散系数大、无高性能碳纤维、品种单一、规格不全、连续长度不够、未经表面处理、价格偏高等。
3、芳纶纤维
20世纪80年代以来，荷兰、日本、前苏联也先后开展了芳纶纤维的研制开发工作。日本及俄罗斯的芳纶纤维已投入市场，年增长速度也达到20%左右。芳纶纤维比强度、比模量较高，因此被广泛应用于航空航天领域的高性能复合材料零部件（如火箭发动机壳体、飞机发动机舱、整流罩、方向舵等）、舰船（如核潜艇、游艇、救生艇等）、汽车（如轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等）以及耐热运输带、体育运动器材等。
4、超高分子量聚乙烯纤维
超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一，尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性，许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩，大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力。除在军事领域，在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。
5、热固性树脂基复合材料
热固性树脂基复合材料是指以热固性树脂如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等为基体，以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等为增强材料制成的复合材料。环氧树脂的特点是具有优良的化学稳定性、电绝缘性、耐腐蚀性、良好的粘接性能和较高的机械强度，广泛应用于化工、轻工、机械、电子、水利、交通、汽车、家电和宇航等各个领域。1993年世界环氧树脂生产能力为130万吨，1996年递增到143万吨，1997年为148万吨，1999年150万吨，2003年达到180万吨左右。我国从1975年开始研究环氧树脂，据不完全统计，目前我国环氧树脂生产企业约有170多家，总生产能力为50多万吨，设备利用率为80%左右。酚醛树脂具有耐热性、耐磨擦性、机械强度高、电绝缘性优异、低发烟性和耐酸性优异等特点，因而在复合材料产业的各个领域得到广泛的应用。1997年全球酚醛树脂的产量为300万吨，其中美国为164万吨。我国的产量为18万吨，进口4万吨。乙烯基酯树脂是20世纪60年代发展起来的一类新型热固性树脂，其特点是耐腐蚀性好，耐溶剂性好，机械强度高，延伸率大，与金属、塑料、混凝土等材料的粘结性能好，耐疲劳性能好，电性能佳，耐热老化，固化收缩率低，可常温固化也可加热固化。南京金陵帝斯曼树脂有限公司引进荷兰Atlac系列强耐腐蚀性乙烯基酯树脂，已广泛用于贮罐、容器、管道等，有的品种还能用于防水和热压成型。南京聚隆复合材料有限公司、上海新华树脂厂、南通明佳聚合物有限公司等厂家也生产乙烯基酯树脂。
复合材料的发展和应用论文 篇2
引言：
在目前被应用在土木工程建设中的复合材料的种类上来看，一种新型的符合材料成为了工程施工建设的宠儿，被广泛地应用在了建筑建造过程中去，这种材料被称之为FRP，它具有相当轻的重量并且成型方式十分的简便，硬度强度方面也完全符合要求，还具有较强的耐酸耐腐蚀性的特点，其经久耐用的同时还兼备了方便施工的优势，和传统在建筑建造过程中使用的钢材和混凝土材料是截然不同的，由此可见其具备有十分长远且良好的经济发展前景。
一、FRP的概念与FRP在施工过程中的作用
我们所说的复合材料，其实利用各类材料的物理和化学性质来进行运用和融合从而达到将两种乃至两种以上的不同性质的材料合并到一起的材料，为建筑工业带来了不少的可能性，因为通过该项研究的发展，我们不仅是将材料进行复合处理达到了性能互补的效果，还时常在原有基础上开发出了新的性能。其优势就在于能够比单一地运用某些材料要来的更加全能并且更能满足不同的建筑建造应用需求。
而刚才所说的FRP复合材料严格意义上来说就是一种纤维增强复合材料，并且从历史发展角度来说，FRP复合材料的发展起源是在很久以前就已经出现了雏形了，大约是在二十世纪五六十年代的时候，就有学者开始尝试将纤维增强复合材料在民用建筑的施工过程中进行应用了，例如二十世纪六十年代时的英国教堂建筑尖顶就采用了玻璃纤维增强复合材料，并且该类型的材料还被利物浦用作搭建人行天桥，我国则是在二十世纪七八十年代才对这种类型的材料进行了一定规模的使用。
FRP复合材料可以在各类建筑建造过程中所采用的某些结构部件的表面实施附着从而达到一定的受力效果，主要目的是在土木工程建设中辅助加固材料并加大其受力的范围。在很早以前我们的土木工程建设中通常是利用复合材料来在内部进行加固和防潮的作用，避免建筑物因为天气的原因经过长时间的裸露影响而导致外部的钢筋生锈和腐蚀。所以提前将具有纤维性质的复合材料来对内部进行附着从而起到一定的防护作用。
那么碳纤维性复合性材料的出现则极大地帮助了对桥梁进行重新稳固的建设过程。在后期碳纤维性复合材料的研究范围不断的被拓展的过程中，其针对各类不同的建筑物实时建设过程中的影响也不断地在增强。与此同时，FRP复合建筑材料的技术结构形式在建筑行业中的实际作用也在发生着翻天覆地的变化，FRP复合建筑材料不仅仅能够在各类不同的建筑物内部进行粘贴和缠绕，还用于支撑现代交通建设的桥梁和地下隧道的铺设等等，其技术结构形式正以丰富的变化展现在人们的日常生活中，存在不同形式的各种建筑物的各种结构中保持加强建筑稳定性的作用，尤其在以钢结构为主体的建筑加工方面的用途是在所有的建筑施工材料中都遥遥领先的。
二、FRP复合材料优缺点分析
首先，我们要说一下FRP的纤维比重和重量方面的特点，从重量上来说是比较轻盈的，而纤维比重则相对于其他单一的建筑施工材料要更大，强度也会比较高，从它的物理特性来说是可以有效的替代钢筋的一种复合材料并且可以避免钢筋所会出现的容易受水汽氧化腐蚀的情况，有效地对建筑的框架结构实施保护，防止其受到不可抗应力例如温度湿度的破坏。
其次，FRP复合材料可有效的控制建筑建造的成本，节省相关费用的同时将时间花费的成本尽可能地进行降低，针对部分特殊工程提出的无磁性要求也可以很好地满足，而钢筋材料是做不到这点的。
所以综上所述，我们常见的被应用在实际的建筑建造过程中的FRP复合材料结构可以分为下面几种结构类型，首先是FRP桥面体系其具有能够提高道路桥梁对于外部环境的抵抗作用，并且延长道路桥梁的使用寿命的优点，被广泛地应用在了道路桥梁交通建设当中，其还能够降低桥面的整体重量，增加道路桥梁的稳固性。
其次则是FRP轻质桥梁，FRP轻型桥梁是被大部分应用在人行天桥的使用过程中的，该类型桥梁采用的全部都是FRP复合材料，有效地降低了桥梁工程整体上部构造重量并且缩短了施工工期。
FRP复合材料所建设的桥梁与传统的桥梁承受力情况有很大的不同，其缺点是虽然承载能力相对比较强，但是其刚度的情况并不理想，而且由于FRP的受力特点是以线性设计为中心的，在完全破坏出现之后，整个材料的架构会出现明显的变形状况，这些都是FRP复合材料比较明显的缺点。
三、结束语
跟随着近年来的发展趋势，土木工程建设中的用量和制造过程逐渐的精化和细致，我们的建筑结构形式趋于多样化的当下，对于复合材料的研究还有很大的发展空间，另外针对以往所存在的弊端也要进行认真的总结和核查，并提出相关的在复合材料方面的改良措施，相信会有很大的进步。
参考文献：
[1]邵非凡.复合材料在土木工程中的发展与应用探究[J].资源节约与环保，2016，（12）：69.
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复合材料的发展和应用论文 篇3
复合材料自研发以来，被广泛地运用于航空工业中，例如在民用航天领域上，飞机的大部分都是采用复合材料，在航天飞行器的许多零件也是由复合材料构成的，导弹、运载火箭等的应用更是普遍，由此可见复合材料对航空工业的重要性。但是我国目前在复合材料的技术方面还不太成熟，所以我们要在前人的基础上不断探求发展之路。
1、复合材料的发展历程
我国在1958年开始使用复合材料，初期便运用于航天工业。之后，我国的复合材料发展迅速，复合材料被广泛地应用于各个领域。一开始，复合材料主要用在飞机的雷达罩、副油箱等，但当时采用的是玻璃钢纤维，由于玻璃钢纤维的弹性很小，不能运用于飞机受力大的部位，后来便出现了硼纤维，但硼纤维因为不能被长时间加工，所以只能用在飞机修理方面，综合各方面因素，碳纤维成了飞机上主要使用的复合材料。现如今，复合材料凭借着它抗腐蚀性好、成本低、使用时间长等优点应用在飞机的各个方面。50多年过去了，我国的复合材料技术不断发展，现已经建立的航空航天材料基本体系可以满足我国目前航空航天需求，复合材料的生产能力和协作配套网络，也使得我国的航天工业处于稳定发展阶段，形成复合材料的所用的原材料也基本上是自产自销。虽然这样，我们在某些高水平研究上人与发达国家有较大的差距，优质的碳纤维和其他高水平的复合材料大多数是从其他国家买进的，这极大地限制了我国航天技术的发展。所以目前我们不仅要增加复合材料的产量而且还得提高它的质量，只有复合材料的技术提高，我国的航天工业才会更迅速地发展起来。
2、复合材料的应用
2.1复合材料在军事方面的应用
复合材料在一问世时，就被应用在军事飞机上，复合材料的使用使军机更加轻便，可携带更多的炸弹。随着时代的发展，复合材料在军机上所占比重越来越大，所承担的任务越来越重要。复合材料不仅仅用在战机上面，在直升机上也广泛应用，复合材料使得直升机的重量减轻，在起飞时节省时间，同时复合材料的应用还可以减少直升飞机的坠毁概率，保障了战士们的安全。近几年，无人机的'问世也掀起了一阵热潮，无人机的主要作用是携带武器，作为战斗武器来使用，这就要求无人机在体积一定的情况下尽可能多的装备武器，复合材料使这个设想成为可能。RQ-4B高空长时间无人侦察机，除机身主结构为铝合金外，剩下的都是复合材料构成的。军事中不仅仅有战斗还有物资需求，采用复合材料制造出来的大型货运机可以携带大量的军需物资，在战争中发挥巨大作用。
2.2复合材料在民用方面的应用
现在复合材料渐渐应用于民用飞机上。由于民用飞机与战机不同，民用飞机载人数量多、重量大，所以这就要求飞机的结构牢固。在初期，复合材料只用在一些辅助性的结构上，比如我们所熟知的波音号飞机，在前几个型号上，复合材料的应用不足10%，而后来随着复合材料技术的不断精进，几年之后波音787上的复合材料竟然占到机身总重量的一半并且广泛应用在主要受力结构上。复合材料在民用飞机上大范围使用这是民用飞机史上的一次重大改变，复合材料让飞机更加轻便，强度更高，使用年限更久同时也使飞机的安全性得到了保障，复合材料的还使得飞机的成本下降，所以，复合材料在民用航空的前景必然十分光明。
2.3复合材料在航天的应用
当航天技术开始研究时，科学家们就提出必须要用先进的、轻便的、耐用的材料来制作。航天飞机最主要的任务就是以最低的成本，用可持续利用的飞行器，把尽可能大的有效载荷送上太空中。那时候人们就开始研制高科技材料，经过不断的试验和技术的提高，人们发现复合材料不仅具有高比强度、高比刚度和重量轻等优点，某些复合材料还有可以焊接、耐腐蚀等独特的优点，这些优点都非常符合航天飞机结构材料要求尤其适用于轨道器结构系统中。在航天飞机上，它的推力结构用的是硼/环氧、铝/硼和石墨/环氧等复合材料，在环形框架、大梁、衍条、蒙皮横梁、连接件中也采用了大量的复合材料，储箱的衬桶上用玻璃纤维围绕着，外壳用玻璃纤维和蜂窝纤维包裹，航天飞机上复合材料的用量高达190多公斤。
3、复合材料技术未来的发展
复合材料的发展历史和在航天工业的应用我们已经有所了解，复合材料的重要性已经不言而喻，所以复合材料的前景是十分光明的但是到目前为止，复合材料还没有被普遍地使用，究其根由有这几方面：第一是复合材料的造价太贵，这并不是说复合材料的成本高，它的成本是低于一般材料的，但由于技术的不成熟和原料的不充裕，综合下来它的造价是非常高的。第二是国内的复合材料原材料不符合标准，基础非常差。第三是因为我国的理论知识非常落后。由于历史原因，我国的高新技术产业起步较迟发展较为缓慢，复合材料在国内的应用也比较晚，这些原因导致的是我国的复合材料技术很不完善。在航天工业中，我国许多复合材料依赖进口，本国并不能生产，所以我们面临的主要问题是如何大力发展我们的技术，不再一味的向其他国际买进，形成我们自己的特色产品。
作者认为应该从以下几个方面改进：
(1)对航空航天与民用领域中广泛采用的材料例如各种先进复合材料及一些传统结构材料进行精加工，进一步研制，使它们的成本下降，可以广泛用在各个领域。
(2)加强对复合材料原材料的改进。
(3)利用发达的计算机技术来进行理论设计，减少了材料的浪费，达到省时省力保证质量和降低成本的目的。
4、结束语
我国的复合材料技术在起步时就已经落后于其他国家，当复合材料的重要性越来越明显，应用前景越来越广泛时，我们不能再落后，国家应大力扶持复合材料在航天工业中的研究项目，在新世纪我国的航天工业会随着复合材料技术的发展逐渐壮大，屹立于世界不败之地。
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