脫水
[拼音]：fuhe cailiao
[英文]：composite material
由兩種或兩種以上的不同材料組合而成的機械工程材料。各種組成材料在效能上能互相取長補短，產生協同效應，使複合材料的綜合性能優於原組成材料而滿足各種不同的要求。複合材料的組成包括基體和增強材料兩個部分。非金屬基體主要有合成樹脂、碳、石墨、橡膠、 陶瓷；金屬基體主要有鋁、鎂、 銅和它們的合金。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維等有機纖維和碳化矽纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲及硬質細粒等。
簡史
複合材料的歷史可追溯很遠，如從古沿用迄今的稻草增強粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種不同材料複合而成。20世紀20年代以後發展起來的銅-鎢和銀-鎢電觸頭材料，碳化鎢-鈷基硬質合金和其他粉末燒結材料，究其實質也是複合材料。40年代，因航空工業的需要，發展了玻璃纖維增強塑料(在中國俗稱玻璃鋼)的雷達罩，從此出現了複合材料這一名稱。50年代以後陸續發展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度、高模量(見拉伸試驗)纖維。70年代又出現了芳香族聚醯胺纖維(簡稱芳綸纖維)，如聚對苯甲醯胺纖維（Kevlar-49纖維）和碳化矽纖維。這些高強度、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、鈦等金屬基體複合而成各具特點的材料，為了區別於一般玻璃纖維增強材料，這種材料稱為高階複合材料。
分類
複合材料根據其組成可分為3種：
（1）金屬與金屬複合材料；
（2）金屬與非金屬複合材料；
（3）非金屬與非金屬複合材料。根據結構特點又可分為纖維複合材料、層疊複合材料、細粒複合材料和骨架複合材料。
（1）纖維複合材料:這種材料通常是置纖維狀材料於基體內組成，如纖維增強塑料、纖維增強金屬等。
（2）層疊複合材料：由兩種或兩種以上不同材料疊合而成，如用兩種具有不同膨脹係數的金屬複合而成的能指示溫度變化的熱工儀表材料。
（3）細粒複合材料：將硬質細粒均勻分佈於基體中，如彌散強化合金、金屬陶瓷。
（4）骨架複合材料：在連續多孔的結構材料中填充其他材料，如孔隙中充填氟塑料的減摩材料;或由面板和芯子組成的夾層結構材料，如芯子為蜂窩或實心，面板為層壓板或金屬的結構材料。其他如定向共晶複合材料，是在特定的熔鍊或液體金屬凝固條件下，基體內部生成定向的纖維狀結構而得，故亦稱自增強纖維複合材料。
效能
複合材料中以纖維增強材料應用最廣、用量最大。其特點是比重小、比強度和比模量大。例如碳纖維與環氧樹脂複合的材料，其比強度和比模量均較高強度鋼和鋁合金大數倍，還具有優良的化學穩定性、減摩耐磨、 自潤滑、耐熱、耐疲勞、 耐蠕變、消音、電絕緣等效能。石墨纖維與樹脂複合可得到膨脹係數幾乎等於零的材料。纖維增強複合材料的另一特點是各向異性，因此可按製件不同部位的強度要求設計纖維的排列。以碳纖維或碳化矽纖維增強的鋁基複合材料，在500℃時仍能保持足夠的強度和模量，比未增強的鋁好得多。碳化矽纖維與鈦複合，不但鈦的耐熱性提高，且耐磨損，可用作發動機風扇葉片。碳化矽纖維與氮化矽(Si3N4)陶瓷複合，使用溫度可達1500℃，比超合金渦輪葉片的使用溫度1100℃高很多。碳纖維增強碳、石墨纖維增強碳或石墨纖維增強石墨，稱為碳－碳複合材料，是一種耐燒蝕材料，已應用於航天器、火箭導彈和原子能反應堆中。碳-碳複合材料還是一種熱容量大的耐磨製動材料，可用於飛機剎車片。非金屬基複合材料由於密度小，用於汽車可減輕重量、提高車速、節約能源。如用碳纖維增強塑料製成的車身和發動機罩，其重量可比金屬製的輕一半以上。用碳纖維與玻璃纖維混合製成的複合材料片彈簧，其剛度和承載能力與重量大5倍多的鋼片彈簧相等。
用途
複合材料，尤其是纖維增強複合材料的主要用途見表。其中應用最廣的是玻璃纖維增強複合材料，其次是碳纖維、石墨纖維、硼纖維、芳綸纖維和碳化矽等增強的複合材料。高階複合材料由於價格昂貴，主要用於軍工、航天、原子能等尖端技術，民用方面除高階運動器材和關鍵性機械零部件外，其他還很少正式採用。
發展
複合材料範圍廣，品種多，效能優異，有很大的發展前途。玻璃纖維增強熱固性塑料中的片狀模塑料（SMC）發展很快，已出現了許多分支，其製品已由非受力件擴大到受力件如傳動支架等。玻璃纖維增強熱塑性塑料的用途越來越廣，其發展速度在有的國家已超過熱固性的增長率。高階複合材料的發展方向是降低成本，擴大應用範圍。用兩種或兩種以上的不同纖維作增強材料，不但可降低成本，且其混合效應超過一般的混合規律。航空中的基本結構件、工業用機器人、海洋開發用的結構材料、汽車片彈簧和驅動軸等，將越來越多地採用混合纖維增強複合材料。定向凝固的鑄造複合材料如碳化鉭與鎳或鈷、碳化鈮與鈮等的共晶複合材料，以及無機纖維增強陶瓷複合材料，使用溫度均超過現有的耐熱合金，也將得到發展。碳纖維與銅的複合材料可用作低電壓、大電流電機和超導等特殊電機的電刷材料，耐磨減摩和電子材料。在成型工藝方面，增強反應注射成型(RRIM)、反應注射成型(RIM)、彈性貯存成型(ERM)和真空浸清成型等均已獲得發展。功能複合材料將多種功能集於一身，如將光電材料與電磁材料複合成光磁複合材料。這種材料在功能轉換器件中很有發展前途。
參考書目
George Lubin，Handbook of Composites，Vin Nos-trand Reinhold Co.New York，1982.