復(fù)合材料(Composite materials)，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。
　　歷史
　　復(fù)合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強(qiáng)粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復(fù)合而成。20世紀(jì)40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強(qiáng)塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現(xiàn)了復(fù)合材料這一名稱。50年代以后，陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強(qiáng)度和高模量纖維。70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強(qiáng)度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復(fù)合，構(gòu)成各具特色的復(fù)合材料。
　　分類
　　復(fù)合材料是一種混合物。在很多領(lǐng)域都發(fā)揮了很大的作用，代替了很多傳統(tǒng)的材料。復(fù)合材料按其組成分為金屬與金屬復(fù)合材料、非金屬與金屬復(fù)合材料、非金屬與非金屬復(fù)合材料。按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又分為：①纖維復(fù)合材料。將各種纖維增強(qiáng)體置于基體材料內(nèi)復(fù)合而成。如纖維增強(qiáng)塑料、纖維增強(qiáng)金屬等。②夾層復(fù)合材料。由性質(zhì)不同的表面材料和芯材組合而成。通常面材強(qiáng)度高、��；芯材質(zhì)輕、強(qiáng)度低，但具有一定剛度和厚度。分為實(shí)心夾層和蜂窩夾層兩種。③細(xì)粒復(fù)合材料。將硬質(zhì)細(xì)粒均勻分布于基體中，如彌散強(qiáng)化合金、金屬陶瓷等。④混雜復(fù)合材料。由兩種或兩種以上增強(qiáng)相材料混雜于一種基體相材料中構(gòu)成。與普通單增強(qiáng)相復(fù)合材料比，其沖擊強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和斷裂韌性顯著提高，并具有特殊的熱膨脹性能。分為層內(nèi)混雜、層間混雜、夾芯混雜、層內(nèi)/層間混雜和超混雜復(fù)合材料。  
　　60年代，為滿足航空航天等尖端技術(shù)所用材料的需要，先后研制和生產(chǎn)了以高性能纖維（如碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維等）為增強(qiáng)材料的復(fù)合材料，其比強(qiáng)度大于4×106厘米（cm），比模量大于4×108cm。為了與第一代玻璃纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料相區(qū)別，將這種復(fù)合材料稱為先進(jìn)復(fù)合材料。按基體材料不同，先進(jìn)復(fù)合材料分為樹脂基、金屬基和陶瓷基復(fù)合材料。其使用溫度分別達(dá)250～350℃、350～1200℃和1200℃以上。先進(jìn)復(fù)合材料除作為結(jié)構(gòu)材料外，還可用作功能材料，如梯度復(fù) 合材料(材料的化學(xué)和結(jié)晶學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、空隙等在空間連續(xù)梯變的功能復(fù)合材料)、機(jī)敏復(fù)合材料（具有感覺、處理和執(zhí)行功能，能適應(yīng)環(huán)境變化的功能復(fù)合材料）、仿生復(fù)合材料、隱身復(fù)合材料等。
　　性能
　　復(fù)合材料中以纖維增強(qiáng)材料應(yīng)用最廣、用量最大。其特點(diǎn)是比重小、比強(qiáng)度和比模量大。例如碳纖維與環(huán)氧樹脂復(fù)合的材料，其比強(qiáng)度和比模量均比鋼和鋁合金大數(shù)倍，還具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、減摩耐磨、自潤滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等性能。石墨纖維與樹脂復(fù)合可得到膨脹系數(shù)幾乎等于零的材料。纖維增強(qiáng)材料的另一個(gè)特點(diǎn)是各向異性，因此可按制件不同部位的強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)纖維的排列。以碳纖維和碳化硅纖維增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料，在500℃時(shí)仍能保持足夠的強(qiáng)度和模量。碳化硅纖維與鈦復(fù)合，不但鈦的耐熱性提高，且耐磨損，可用作發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片。碳化硅纖維與陶瓷復(fù)合， 使用溫度可達(dá)1500℃，比超合金渦輪葉片的使用溫度（1100℃）高得多。碳纖維增強(qiáng)碳、石墨纖維增強(qiáng)碳或石墨纖維增強(qiáng)石墨，構(gòu)成耐燒蝕材料，已用于航天器、火箭導(dǎo)彈和原子能反應(yīng)堆中。非金屬基復(fù)合材料由于密度小，用于汽車和飛機(jī)可減輕重量、提高速度、節(jié)約能源。用碳纖維和玻璃纖維混合制成的復(fù)合材料片彈簧，其剛度和承載能力與重量大5倍多的鋼片彈簧相當(dāng)。
　　成型方法
　　復(fù)合材料的成型方法按基體材料不同各異。樹脂基復(fù)合材料的成型方法較多，有手糊成型、噴射成型、纖維纏繞成型、模壓成型、拉擠成型、RTM成型、熱壓罐成型、隔膜成型、遷移成 型、反應(yīng)注射成型、軟膜膨脹成型、沖壓成型等。金屬基復(fù)合材料成型方法分為固相成型法和液相成型法。前者是在低于基體熔點(diǎn)溫度下，通過施加壓力實(shí)現(xiàn)成型，包括擴(kuò)散焊接、粉末冶金、熱軋、熱拔、熱等靜壓和爆炸焊接等。后者是將基體熔化后，充填到增強(qiáng)體材料中，包括傳統(tǒng)鑄造、真空吸鑄、真空反壓鑄造、擠壓鑄造及噴鑄等、陶瓷基復(fù)合材料的成型方法主要有固相燒結(jié)、化學(xué)氣相浸滲成型、化學(xué)氣相沉積成型等。
　　納米復(fù)合材料
　　復(fù)合材料由于其優(yōu)良的綜合性能，特別是其性能的可設(shè)計(jì)性被廣泛應(yīng)用于航空航天、國防、交通、體育等領(lǐng)域，納米復(fù)合材料則是其中最具吸引力的部分，近年來發(fā)展很快，世界發(fā)達(dá)國家新材料發(fā)展的戰(zhàn)略都把納米復(fù)合材料的發(fā)展放到重要的位置。該研究方向主要包括納米聚合物基復(fù)合材料、納米碳管功能復(fù)合材料、納米鎢銅復(fù)合材料。 　　
　　在納米聚合物基復(fù)合材料方面，主要采用同向雙螺桿擠出方法分散納米粉體，分散水平達(dá)到納米級(jí)，得到了性能符合設(shè)計(jì)要求的納米復(fù)合材料。我們制備的納米蒙脫土/PA6復(fù)合材料中，納米蒙脫土的層間距為1.96nm，處于國內(nèi)同類材料的領(lǐng)先水平（中國科學(xué)院為1.5~1.7nm），蒙脫土復(fù)合到尼龍基體中后完全剝離成為厚度1~1.5nm的納米微粒，其復(fù)合材料的耐溫性能、阻隔性能、抗吸水性能均非常優(yōu)秀，此材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化；正在開發(fā)的納米TiO2/聚丙烯復(fù)合材料具有優(yōu)良的抗菌效果，納米TiO2粉體在聚丙烯中分散達(dá)到60nm以下，此項(xiàng)技術(shù)正在申報(bào)發(fā)明專利。由于納米聚合物復(fù)合材料的成型工藝不同于普通的聚合物，本方向還積極開展新的成型方法研究，以促進(jìn)納米復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)行。 　　
　　碳納米管是上個(gè)世紀(jì)九十年代初發(fā)現(xiàn)的一種新型的碳團(tuán)簇類纖維材料，具有許多特別優(yōu)秀的性能。我們?cè)谔技{米管取得的研究成果主要包括： 　　
　　1）大規(guī)模生產(chǎn)多壁碳納米管的技術(shù)，生產(chǎn)出的碳納米管的質(zhì)量處于世界先進(jìn)水平，生產(chǎn)成本也很低，為碳納米管的工業(yè)應(yīng)用創(chuàng)造了條件。 　　
　　2）開發(fā)了制造碳納米管為電極材料的雙電層大容量電容器的技術(shù)。 　　
　　3）開發(fā)了制造具有軟基底定向碳納米管膜的技術(shù)。 　　
　　鎢銅復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、低的熱膨脹系數(shù)而被廣泛地用作電接觸材料、電子封裝和熱沉材料。采用納米粉末制備的納米鎢銅復(fù)合材料具有非常優(yōu)越的物理力學(xué)性能，我們采用國際前沿的金屬復(fù)合鹽溶液霧化干燥還原技術(shù)成功制備了納米鎢銅復(fù)合粉體和納米氮化鎢－銅復(fù)合粉體，目前正在加緊其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。
　　功能復(fù)合材料
　　功能復(fù)合材料是指除機(jī)械性能以外而提供其他物理性能的復(fù)合材料。如：導(dǎo)電、超導(dǎo)、半導(dǎo)、磁性、壓電、阻尼、吸波、透波、磨擦、屏蔽、阻燃、防熱、吸聲、隔熱等凸顯某一功能。統(tǒng)稱為功能復(fù)合材料。功能復(fù)合材料主要由功能體和增強(qiáng)體及基體組成。功能體可由一種或以上功能材料組成。多元功能體的復(fù)合材料可以具有多種功能。同時(shí)，還有可能由于復(fù)合效應(yīng)而產(chǎn)生新的功能。多功能復(fù)合材料是功能復(fù)合材料的發(fā)展方向。
　　塑木復(fù)合材料
　　塑木是以鋸末、木屑、竹屑、稻殼、麥秸、大豆皮、花生殼、甘蔗渣、棉秸稈等低值生物質(zhì)纖維為主原料，與塑料合成的一種復(fù)合材料。 　　
　　它同時(shí)具備植物纖維和塑料的優(yōu)點(diǎn)，適用范圍廣泛，幾乎可涵蓋所有原木、塑料、塑鋼、鋁合金及其它類似復(fù)合材料的使用領(lǐng)域，同時(shí)也解決了塑料、木材行業(yè)廢棄資源的再生利用問題。 　　
　　其主要特點(diǎn)為：原料資源化、產(chǎn)品可塑化、使用環(huán)�；�、成本經(jīng)濟(jì)化、回收再生化。