纖維復(fù)合材料：材料市場(chǎng)中的新型材料

復(fù)合材料是由有機(jī)高分子、無(wú)機(jī)非金屬或金屬等幾類不同材料通過(guò)復(fù)合工藝組合而成的新型材料。這種新材料既保留原組成材料的重要特色，又通過(guò)復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能。

纖維復(fù)合材料是復(fù)合材料按照結(jié)構(gòu)分類中的一種，是以一種纖維材料為基體，另一種纖維材料為增強(qiáng)體，將各種纖維增強(qiáng)體置于基體材料內(nèi)復(fù)合而成的新材料。各種組成纖維材料在性能上能互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使纖維復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料，從而滿足各種不同需求。例如：玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等。其中就玻璃纖維而言，由于高強(qiáng)度玻璃纖維性價(jià)比較高，因此增長(zhǎng)率也比較快，年增長(zhǎng)率達(dá)到10%以上。其應(yīng)用范圍也不僅局限于軍用方面，民用產(chǎn)品也有廣泛應(yīng)用，如防彈頭盔、防彈服、直升飛機(jī)機(jī)翼、預(yù)警機(jī)雷達(dá)罩、各種高壓壓力容器、民用飛機(jī)直板、體育用品，各類耐高溫制品以及輪胎簾子線等。

迄今為止，我國(guó)高強(qiáng)度玻璃纖維已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，且擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，形成了小規(guī)模產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)階段年產(chǎn)可達(dá)500噸。碳纖維復(fù)合材料具有強(qiáng)度高、模量高、耐高溫、導(dǎo)電等一系列性能，首先在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，近年來(lái)在運(yùn)動(dòng)器具和體育用品方面也廣泛采用。土木建筑、交通運(yùn)輸、汽車、能源等領(lǐng)域?qū)?huì)大規(guī)模采用工業(yè)級(jí)碳纖維。

在纖維復(fù)合材料主要應(yīng)用領(lǐng)域中，由于它與傳統(tǒng)材料相比有很多優(yōu)點(diǎn)：比強(qiáng)度和比模量高；抗疲勞性好；減振能力好；高溫性能好；破損安全性好；性能的各向異性及可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等，使得在橋梁和房屋補(bǔ)強(qiáng)、隧道工程以及大型儲(chǔ)倉(cāng)修補(bǔ)和加固中市場(chǎng)前景看好。

碳纖維復(fù)合材料研究

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：碳纖維及其復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、傳熱和膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能。既可作為結(jié)構(gòu)材料承載重荷，又可作為功能材料發(fā)揮作用。目前幾乎沒(méi)有什么材料具有這樣多方面特性。因此，碳纖維復(fù)合材料屬先進(jìn)復(fù)合材料，是典型高新技術(shù)產(chǎn)品。碳纖維復(fù)合材料的基體可用樹(shù)脂、炭、金屬和無(wú)機(jī)材料等。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

玻璃纖維復(fù)合材料制品及其耐久性研究

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：該項(xiàng)目研制了玻纖水泥材料(GRC)拱形弦波屋蓋。該產(chǎn)品用短切玻纖與網(wǎng)格布的雙重增強(qiáng)，全截面均勻受力，充分發(fā)揮復(fù)合材料的力學(xué)潛能，承載能力比同等厚度的平板提高近20倍，板厚僅為10mm的屋面板其極限跨度可達(dá)到7.2m，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)安全性與經(jīng)濟(jì)性的良好統(tǒng)一。

所處階段：中期階段

意義：該產(chǎn)品可與屋面建筑功能與結(jié)構(gòu)承重融為一體，自承重、自防水；強(qiáng)度高、韌性好、造型優(yōu)美；重量輕、造價(jià)低、施工簡(jiǎn)便。產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于體育活動(dòng)中心、展覽中心、倉(cāng)儲(chǔ)中心、集貿(mào)市場(chǎng)、工業(yè)廠房等工程建設(shè)中，安全可靠，市場(chǎng)前景良好。

纖維復(fù)合材料加固建筑結(jié)構(gòu)研究

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：該課題研究?jī)?nèi)容包括配制粘貼玻纖片材的粘結(jié)用膠，計(jì)算分析粘貼纖維復(fù)合材料對(duì)地基沉降引起磚砌體裂縫所起的作用。自行研制的配套用于粘貼玻璃纖維的配套膠粘結(jié)劑基本達(dá)到碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程《CECS146:2003》的性能指標(biāo)。研制了配套用于粘貼玻璃纖維的底層涂料、修平膩?zhàn)雍团涮啄z粘結(jié)劑，用自制的膠進(jìn)行了鋼筋混凝土梁的抗剪加固。進(jìn)行了磚墻加固理論計(jì)算分析和鋼筋混凝土梁粘貼玻璃纖維抗剪加固試驗(yàn)。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

碳纖維復(fù)合材料在石油開(kāi)采中應(yīng)用

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：高強(qiáng)度高柔韌性碳纖維復(fù)合材料抽油桿，解決了長(zhǎng)期以來(lái)抽油桿綜合性能難于提高的難題。該抽油桿由碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料組成，接頭為專門設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度專用接頭，安全可靠。高的模量、耐腐蝕和耐磨性；抗疲勞性能好，疲勞實(shí)驗(yàn)后，剩余強(qiáng)度90%；重量輕，千米碳纖維抽油桿重量?jī)H180公斤；柔韌性好，最小曲率半徑為350毫米，可盤繞生產(chǎn)和運(yùn)輸；截面積小，僅為鋼制抽油桿的五分之一；碳纖維的減磨特性，極大地保護(hù)了套管；機(jī)械化操作；實(shí)際應(yīng)用節(jié)電三分之一以上，提高產(chǎn)油量三分之一以上，生產(chǎn)無(wú)污染，廢桿可回收再利用。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

竹纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、性能

及制備工藝研究

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：該項(xiàng)目首次以竹材加工廢棄物和木材為原料，加工成竹、木纖維；按適當(dāng)比例制造竹木復(fù)合中密度纖維板，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)研究和生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地確定了竹，木纖維的合理比例，研究了溫度、壓力、時(shí)間之間的關(guān)系，確定了最佳工藝，為竹、木復(fù)合中密度纖維板生產(chǎn)提供了科學(xué)依據(jù)，成果達(dá)到國(guó)內(nèi)同類研究的領(lǐng)先水平。產(chǎn)品經(jīng)國(guó)家竹木產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)，所檢項(xiàng)目符合GB/T11718-1999標(biāo)準(zhǔn)要求。

所處階段：初期階段

意義：該項(xiàng)目的研制成功，使竹構(gòu)加工廠廢棄物得到綜合利用，并創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和無(wú)法估量的生態(tài)效益。

碳纖維復(fù)合材料加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件試驗(yàn)研究

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：該項(xiàng)目采用碳纖維復(fù)合材料，對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)、不同配筋率的混凝土受彎構(gòu)件進(jìn)行加固，經(jīng)試驗(yàn)分析，取得了斜截面抗剪和正截面抗彎破壞特征，構(gòu)件抗剪、抗彎能力增強(qiáng)規(guī)律，工作機(jī)理，材料的作用發(fā)揮（允許極限變形），二次受力的影響。給出了該項(xiàng)加固技術(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法、施工工藝、構(gòu)造措施、檢驗(yàn)和驗(yàn)收及施工安全注意事項(xiàng)等，并在此研究報(bào)告基礎(chǔ)上，在國(guó)內(nèi)首次編制了《碳纖維復(fù)合材料加固混凝土受彎構(gòu)件技術(shù)規(guī)程》，在工程建設(shè)中廣泛推廣應(yīng)用。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

高阻燃性新型酚醛復(fù)合材料的研制

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：該課題研制了一種具有高阻燃性、能夠常溫固化的酚醛樹(shù)脂，應(yīng)用于玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料，得到具有高阻燃性的酚醛復(fù)合材料。

課題利用金屬鹽絡(luò)合催化制備出高臨位、高反應(yīng)活性的淺色酚醛樹(shù)脂；另采用間苯二酚與甲醛反應(yīng)形成初期樹(shù)脂，利用間苯二酚更高反應(yīng)活性的特點(diǎn)，并添加催化劑形成起快速固化作用的組份。這樣的雙組份樹(shù)脂具有常溫固化的特點(diǎn)，可用于玻璃鋼的手糊制作。樹(shù)脂具有低色澤、低氣味，常溫固化的特點(diǎn)，其固化產(chǎn)物和用該樹(shù)脂手糊制作的玻璃鋼板的燃燒性能如下：氧指數(shù)：樹(shù)脂為50.4；玻璃纖維板為72.1；玻璃纖維板的煙密度為5.4。無(wú)論樹(shù)脂還是玻璃纖維復(fù)合材料均具有優(yōu)良的阻燃性能和防火效果。使用該樹(shù)脂手糊制備的玻璃纖維復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度可達(dá)140MPa以上，彎曲彈性模量可大于14GPa，拉伸強(qiáng)度達(dá)到260MPa，其具有良好的機(jī)械性能，可滿足需要用于結(jié)構(gòu)材料。

所處階段：初期階段

意義：該種材料作為結(jié)構(gòu)材料能夠廣泛應(yīng)用于建筑、交通、礦山等領(lǐng)域，同時(shí)起到防火作用。

高性能高附加值木

纖維復(fù)合工程材料開(kāi)發(fā)

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：利用該技術(shù)生產(chǎn)的木纖維/合成纖維復(fù)合材料是以木材或各種短纖維植物材料為原料，大規(guī)模生產(chǎn)制造各種形狀復(fù)雜的高強(qiáng)度工程產(chǎn)品。該技術(shù)解決了單純木質(zhì)材料壓延變形功能差，不能象塑料那樣通過(guò)一定的工藝過(guò)程形成具有復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)工程產(chǎn)品的問(wèn)題。另一方面又解決了單純塑料制品在使用過(guò)程中熱穩(wěn)定性差、不易自然降解等問(wèn)題。因此，該技術(shù)產(chǎn)品在轎車內(nèi)飾件，異型包裝材料、建筑裝飾材料、以及家具等方面有廣泛用途。極大地?cái)U(kuò)展了木材及其制品的應(yīng)用領(lǐng)域。

所處階段：中期階段

意義：木纖維/合成纖維復(fù)合工程材料生產(chǎn)技術(shù)是人造板技術(shù)和紡織工業(yè)的無(wú)紡織技術(shù)嫁結(jié)而形成的新型技術(shù)路線，屬于國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。

三維編織纖維增強(qiáng)醫(yī)用聚合物復(fù)合材料應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：該項(xiàng)目創(chuàng)造性的提出了將航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的三維編織復(fù)合材料應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)骨科領(lǐng)域的理論構(gòu)想。首先對(duì)該復(fù)合材料在骨植入方面的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)的基礎(chǔ)性研究，包括三維編織復(fù)合材料界面理論研究、成型理論研究、疲勞機(jī)理探索、吸濕理論和混雜效應(yīng)等的研究。在理論研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和制造出力學(xué)和生物學(xué)性能最適合骨愈合的特性要求的三維編織纖維復(fù)合材料。

所處階段：中期階段

明膠/蒙脫土雜化納米

復(fù)合材料

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：將二維片層狀增強(qiáng)材料—蒙脫土引入到生物相容性、降解性良好的生物材料—明膠中，使其高性能化。本論文首次將插層技術(shù)應(yīng)用到生物材料上，擴(kuò)大了蒙脫土的應(yīng)用范圍，對(duì)明膠等蛋白質(zhì)材料的性能改善探索了新的途徑，使其作為結(jié)構(gòu)生物材料具有潛在的應(yīng)用前景。制備了明膠/蒙脫土雜化納米復(fù)合材料，并通過(guò)DSC、TGA、SEM和拉伸性能測(cè)試等手段，考察了復(fù)合材料的熱性能和機(jī)械性能。結(jié)果表明，制得的復(fù)合材料為插層型或部分剝離型納米復(fù)合材料，其性能得到了顯著提高。復(fù)合材料DSC曲線中的高溫Tg峰值消失，熱失重和熱分解速率明顯降低。在不同的蒙脫土含量和明膠基體pH值的情況下，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和楊氏模量均明顯 提高。同時(shí)SEM照片顯示，由于蒙脫土的插層作用，明膠斷口表面呈現(xiàn)塑化的趨勢(shì)。

意義：該項(xiàng)目應(yīng)用前景廣闊。

纖維復(fù)合材料抗環(huán)境研究

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：纖維復(fù)合材料由于強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)異性能而被廣泛用于許多特殊場(chǎng)合，但其抗環(huán)境性能與許多因素有關(guān)，研究這些因素對(duì)纖維復(fù)合材料影響對(duì)材料的應(yīng)用具有重要意義。本項(xiàng)目采用玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，用于對(duì)圓柱形水泥混泥土進(jìn)行增強(qiáng)，對(duì)這一增強(qiáng)系統(tǒng)在不同的熱濕條件下進(jìn)行處理，并對(duì)其抗壓性能進(jìn)行了測(cè)試，探討了復(fù)合條件、熱濕等外界條件對(duì)增強(qiáng)系統(tǒng)性能的影響。

意義：本研究結(jié)果對(duì)水泥混泥土結(jié)構(gòu)增強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)具有一定的參考價(jià)值；可應(yīng)用于纖維復(fù)合材料、水泥混泥土結(jié)構(gòu)增強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)領(lǐng)域；在金屬材料易被腐蝕的場(chǎng)合采用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，可產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

殼聚糖-明膠網(wǎng)絡(luò)/羥基磷灰石復(fù)合材料支架的研究-成骨細(xì)胞培養(yǎng)

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：將原代培養(yǎng)大鼠顱骨成骨細(xì)胞第3代，種植于孔隙率分別為85.20%、90.40%和95.80%的支架材料中，結(jié)果大鼠顱骨成骨細(xì)胞在孔隙率為90.40%和95.80%的支架材料中生長(zhǎng)良好，增殖較快，周圍分泌有大量細(xì)胞外基質(zhì)，3周時(shí)局部已出現(xiàn)骨樣組織，且細(xì)胞/支架結(jié)構(gòu)物有利于鈣質(zhì)沉積，表明此殼聚糖-明膠網(wǎng)絡(luò)/羥基磷灰石復(fù)合材料支架有望成為培養(yǎng)自體成骨細(xì)胞的材料，以重建新的骨組織。

成果類型：基礎(chǔ)理論

植物纖維增強(qiáng)熱塑性塑料

復(fù)合材料研究開(kāi)發(fā)

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：該項(xiàng)目研究的技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)。項(xiàng)目以熱磨機(jī)械漿(TMP)等植物纖維為增強(qiáng)材料，以尼龍、聚丙烯等熱塑性塑料為基體，通過(guò)復(fù)合工藝制成新型材料。該復(fù)合材料制備工藝路線合理，技術(shù)先進(jìn)，植物纖維與基體之間產(chǎn)生良好的界面粘合作用，其主要性能指標(biāo)比基體提高0.2～2.0倍。其主要?jiǎng)?chuàng)新是通過(guò)分子設(shè)計(jì)成功開(kāi)發(fā)出蠟狀相容劑、攻克了植物纖維復(fù)合材料研制中TMP強(qiáng)度低、基體加工溫度高易導(dǎo)致纖維發(fā)生熱降解等技術(shù)難題。產(chǎn)品具有質(zhì)輕、價(jià)廉、材料的收縮與扭曲小、機(jī)械性能高、加工性好、能耗小、對(duì)生產(chǎn)設(shè)備磨損小等優(yōu)點(diǎn)；產(chǎn)品性能價(jià)格比高，且國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)此類產(chǎn)品問(wèn)世；加工過(guò)程不僅可以采用傳統(tǒng)的通過(guò)粒子原料成型，而且可以采用增強(qiáng)劑與基體直接復(fù)合成型。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

纖維復(fù)合材料（FRP）在混凝土輸水洞（管）修復(fù)加固中應(yīng)用

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：該課題針對(duì)鋼筋混凝土輸水洞（管）在有壓水流、有害介質(zhì)、脈動(dòng)壓力作用下，造成混凝土碳化、裂縫、滲水、漏水、鋼筋腐蝕等病害，采用高新纖維材料（FRP），并自主開(kāi)發(fā)研制了適用于潮濕條件的專用結(jié)構(gòu)膠及相應(yīng)的混凝土修補(bǔ)材料，研究出一種新型有效的粘貼補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

新型復(fù)合增強(qiáng)纖維摩阻材料

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：該項(xiàng)技術(shù)不采用金屬材料，而是采用性能優(yōu)良的復(fù)合纖維和耐熱性能優(yōu)越的粘合劑混合制成的剎車片，它具有成本低、密度?。荒蜏?、耐磨、耐環(huán)境性能好等特點(diǎn)。這類摩阻材料具有穩(wěn)定的摩擦性能，且耐高溫技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在潮濕、酸性氣體環(huán)境中不腐蝕生銹、不發(fā)生力學(xué)衰退，在高溫時(shí)的磨損率遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)GB5763-1998的要求。從90年代初期至今，曾開(kāi)發(fā)了諸如碳纖維增強(qiáng)、Kevlaar纖維等摩阻材料。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上除少數(shù)采用非金屬材料外，絕大多數(shù)采用半金屬摩阻材料。

制磚用植物纖維鎂質(zhì)復(fù)合材料技術(shù)

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：產(chǎn)品特性：抗裂、抗震性；不返鹵；保溫隔熱性；輕質(zhì)、強(qiáng)度；防水性與水泥粘附性；能釘、能切割、易加工；施工方便；價(jià)格便宜。由于材料的差異輕質(zhì)加氣植物纖維復(fù)合磚盡管比較廉價(jià)，但與傳統(tǒng)粘土磚相比價(jià)格略高，需要在大規(guī)模生產(chǎn)中注意降低成本。

所處階段：中期階段