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1、复合材料学报第24卷第1期2月2007年ActaMateriaeCompositaeSinicaVol.24No.1February2007文章编号:10003851(2007)01001201先进复合材料与航空航天*杜善义(哈尔滨工业大学,哈尔滨150001)摘要:复合化是新材料的重要发展方向,先进复合材料已经成为航空航天结构的基本材料之一。本文中阐述了先进复合材料在航空航天领域的应用需求和现状,介绍了诸如点阵、纳米、多功能复合材料与结构等研发热点和前沿技术,并讨论了其研发与应用趋势。最后,重点讨论了复合材料的原材料技术、低成本技术、
2、设计/评价一体化技术等亟待解决的问题。关键词:先进复合材料;航空航天;低成本;设计/评价一体化中图分类号:TB33文献标识码:Advancedcompositematerialsandaerospaceengineering*DUShanyi(HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)Abstract:Advancedcompositematerials(ACM)havebecomethebasicmaterialsoftheaerospaceengineering.Inthispap
3、er,therequirementsandtheapplicationsofACMintheaerospaceengineeringwerepresented.Somehot-spottechnologicalfields,suchaslatticematerialsandstructures,nano-compositematerialsandmulti-functionalmaterials,wereintroduced.Theirpotentialapplicationsanddevelopmentswereprospected.
4、Finally,theproblemstoberesolvedaboutrawmaterials,lowcost,integrationofdesignandevaluationinACMwerediscussed.Keywords:advancedcompositematerials;aerospace;lowcost;integrationofdesignandevaluation[2]1先进复合材料是航空航天的重要物质基一般材料的简单混合有本质的区别。所谓先进复础与先导技术合材料(Advancedcompositematerial
5、s,简称1.1先进复合材料已成为四大类材料之一ACM)是指用碳纤维等高性能增强相增强的复合材材料是社会发展的物质基础和先导,而新材料料,对于先进树脂基复合材料,在综合性能上与铝[3]则是社会进步的重要里程碑。新材料技术是支撑当合金相当,但比刚度比强度高于铝合金。本文中今人类文明的现代工业关键技术,新材料技术一直主要针对先进复合材料(主要指先进树脂基复合材是世界各国科技发展规划之中一个十分重要的领域,料)及其在航空航天中的应用进行评述与讨论。它与信息技术、生物技术、能源技术一起,被公认为随着复合材料的广泛应用和人们在原材料、复是当今社会及
6、今后相当长时间内总揽人类全局的高合工艺、界面理论、复合效应等方面实践和理论研技术。复合化是新材料的重要发展方向,也是新材究的深入,使人们对复合材料有了更全面的认识。料的重要组成部分和最具生命力的分支之一。复合现在人们可以更能动地选择不同的增强材料(颗粒、材料已经发展成为与金属材料、无机非金属材料、高片状物、纤维及其织物等)与基体进行合理的性能[1]分子材料并列的四大材料体系之一,见图1。(功能和力学)设计(如宏观的铺层设计、微结构设复合材料是指由有机高分子、无机非金属或金计等),采用多种特殊的工艺使其复合或交叉结合,属等几类不同材料通过
7、复合工艺组合而成的新型材从而制造出高于原先单一材料的性能或开发出单一料,它既能保留原有组分材料的主要特色,又通过材料所不具备的性质和使用性能,如优异的力学性材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联与协能、物理-化学多功能(电、热、磁、光、耐烧蚀等)或同,从而获得原组分材料无法比拟的优越性能,与生物效应的各类高级复合材料。因此“复合”涵盖的收稿日期:20061027;收修改稿日期:20061206通讯作者:杜善义,院士,研究方向为复合材料、固体力学及飞行器结构E-mail:sydu@hit.edu.cn2复合材料学报图1材料的相对重要性[
8、1]Fig.1Relativeimportanceofmaterials[1]范围也越来越广:从宏观尺度的复合到微观尺度的机械及热、声、光、电、防腐、抗老化等性能都可按复合;从结构材料到结构功能一体化材料和
