人類在遠古時代就從實踐中認識到，可以根據用途需要，組合兩種或多種材料，利用性能優勢互補，制成原始的復合材料。所以，復合材料既是一種新型材料，也是一種古老的材料。復合材料的發展歷史，可以從用途、構成、功能，以及設計思想和發展研究等，大體上分為古代復合材料和現代復合材料兩個階段。

一、什么是復合材料

復合材料(Composite materials)，是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，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短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優于原組成材料而滿足各種不同的要求。

復合材料是一種混合物。在很多領域都發揮了很大的作用，代替了很多傳統的材料。（如：混凝土的抗拉強度較低，通常只有抗壓強度的十分之一左右，任何顯著的拉彎作用都會使其微觀晶格結構開裂和分離從而導致結構的破壞。而絕大多數結構構件內部都有受拉應力作用的需求，故未加鋼筋的混凝土極少被單獨使用于工程。  鋼筋砼相較混凝土而言，鋼筋抗拉強度非常高，一般在200MPa以上，故通常人們在混凝土中加入鋼筋等加勁材料與之共同工作，由鋼筋承擔其中的拉力，混凝土承擔壓應力部分。） 

二、復合材料的分類

1、復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。

①金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。

②非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強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、金屬絲和硬質細粒等。

2、復合材料按其組成分為金屬與金屬復合材料、非金屬與金屬復合材料、非金屬與非金屬復合材料。

3、復合材料按其結構特點又分為：

①纖維復合材料。將各種纖維增強體置于基體材料內復合而成。如纖維增強塑料、纖維增強金屬等。

②夾層復合材料。由性質不同的表面材料和芯材組合而成。通常面材強度高、薄；芯材質輕、強度低，但具有一定剛度和厚度。分為實心夾層和蜂窩夾層兩種。

③細粒復合材料。將硬質細粒均勻分布于基體中，如彌散強化合金、金屬陶瓷等。

④混雜復合材料。由兩種或兩種以上增強相材料混雜于一種基體相材料中構成。與普通單增強相復合材料比，其沖擊強度、疲勞強度和斷裂韌性顯著提高，并具有特殊的熱膨脹性能。分為層內混雜、層間混雜、夾芯混雜、層內／層間混雜和超混雜復合材料。

4、復合材料主要可分為結構復合材料和功能復合材料兩大類。

①結構復合材料是作為承力結構使用的材料，基本上由能承受載荷的增強體組元與能連接增強體成為整體材料同時又起傳遞力作用的基體組元構成。增強體包括各種玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金屬以及天然纖維、織物、晶須、片材和顆粒等，基體則有高聚物(樹脂)、金屬、陶瓷、玻璃、碳和水泥等。由不同的增強體和不同基體即可組成名目繁多的結構復合材料，并以所用的基體來命名，如高聚物(樹脂)基復合材料等。結構復合材料的特點是可根據材料在使用中受力的要求進行組元選材設計，更重要是還可進行復合結構設計，即增強體排布設計，能合理地滿足需要并節約用材。

②功能復合材料一般由功能體組元和基體組元組成，基體不僅起到構成整體的作用，而且能產生協同或加強功能的作用。功能復合材料是指除機械性能以外而提供其他物理性能的復合材料。如梯度復合材料(材料的化學和結晶學組成、結構、空隙等在空間連續梯變的功能復合材料)、機敏復合材料（具有感覺、處理和執行功能，能適應環境變化的功能復合材料）、仿生復合材料、隱身復合材料等。

5、復合材料也可分為常用和先進兩類。

①常用復合材料如玻璃鋼，便是用玻璃纖維等性能較低的增強體與普通高聚物(樹脂)構成。由于它的價格低廉，得以大量發展，已廣泛用于船舶、車輛、化工管道和貯罐、建筑結構、體育用品等方面。

②為滿足航空航天等尖端技術所用材料的需要，先后研制和生產了以高性能纖維（如碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維等）為增強材料的復合材料，其比強度大于4×106厘米（cm），比模量大于4×108cm。為了與第一代玻璃纖維增強樹脂復合材料相區別，將這種復合材料稱為先進復合材料。它們的性能雖然優良，但價格相對較高，主要用于國防工業、航空航天、精密機械、深潛器、機器人結構件和高檔體育用品等。

按基體材料不同，先進復合材料分為樹脂基、金屬基和陶瓷基復合材料。其使用溫度分別達250～350℃、350～1200℃和1200℃以上。

三、復合材料的發展歷史

復合材料是由不同元素組成的結構，結果是形成了一加一等于三。對于復合材料的理解，貌似昆蟲、鳥和蝙蝠等動物比我們要理解的更透徹一些，它們將這個原理應用到筑窩的過程中，以防天敵的攻擊。原始人用動物糞便、粘土、稻草和樹枝組成復合材料結構，這是人類將復合材料應用到生活中具有歷史意義的一步。甚至據人們傳說，圣經中的諾亞方舟也是由煤瀝青和稻草混合制成的，這也許真的是被報道出的復合材料船舶的鼻祖，當然這也僅是傳說。

復合材料發展史摘要

1847年瑞典化學家Berzelius，這位現代化學的奠基人之一，首次在實驗室發明了飽和聚酯。

1894年Vorlander在實驗室著手對乙二醇馬來酸的研究工作，成為記錄在案最早的一位研究不飽和聚酯樹脂的化學家。

1920年先鋒人物Wallace Carothers開始對乙二醇與不飽和脂肪酸合成的聚酯的研究工作。

1922年首個聚酯樹脂被研發成功。

1930年末研究人員Bradley， Kropa 和Johnson三人共同研究不飽和聚酯的固化情況，在報告中提高，固化后，它們可以分為可熔性和不可溶性（熱固性）。

1935年歐文斯科寧（Owens Corning）首次引入玻璃纖維。

1941年不飽和聚酯首次投入美國的壓鑄商業市場。

1942年美國橡膠公司開發出玻璃纖維增強聚酯樹脂作為基體的復合材料。

1946年船艇制造商開始意識到纖維增強復合材料為整個工業帶來了何種變革，在這年中首個復合材料船身的游艇在美國建成，還首次引入了冷固化系統。

1950年早期閉模工藝開發完成。

1951年中期不飽和聚酯樹脂在歐洲投入商業化生產。

1963年碳纖維增強材料引入市場。

到了19世紀，隨著科學技術在物理化學領域的應用，自然界中的天然聚合物的性能已經不能滿足工業發展對材料性能的需要，這使當時的新型材料－早期的復合材料得到飛速的發展。

之后經過了幾千年，第二次復合材料在工業應用的浪潮在1830年席卷西歐，工業領域中的先鋒人物在發現了復合材料這種新興材料之后，爭相投入對它了研發工作，包括：木質層壓板、合金和鋼筋增強混凝土。在17世紀，英國人John Osborne通過天然聚合物牛羊角制備了模塑制品。到19世紀，模塑牛羊角工業開始繁榮壯大，其大多數制品都賣給了當時的中產階級。

碳纖維在特斯拉Roadster電動汽車上占有很大比重。

隨著天然聚合物的不斷發展，人們開采了由熱帶橡樹產生的樹膠，尤其是在1847年Bewley發明了塑料擠出機，可以用樹膠制備橡膠和古塔橡膠，在1850年開始采用這種古塔橡膠來保護隔離水線電報電纜。

談到復合材料，就不能不說起英國。在復合材料工業發展過程當中，很多重要事件都與英國密切相關。

漢考克托馬斯和他的兄弟查爾斯對橡膠進行廣泛的研究，終于在1839年發明了硫化橡膠，他們也因這一發明而聞名于世。同時美國的古德意爾也獨立地發明了硫化橡膠。這一發明是第一次成功地對天然聚合物的化學修飾而產生的模塑材料。

空客公司在飛機上大幅使用復合材料

在1850s年代，在美國已經開始采用蟲膠和木粉混合來展示照片，這就是最早期的照片。直到1940s年代蟲膠的合成物才被用來制備唱片。

最早的聚合物鑄件是由法國Lepage發明。他采用胚乳和木粉生產了裝飾用的Bois Durci 飾板， 還可以和木粉一起混合使用的組分包括海草、泥煤、紙和皮革制品。在1855年英國發布的有近似10%的專利為模塑材料，但是在這些專利中最大的突破是采用硝酸處理地纖維素纖維制備的半合成的塑料材料－硝酸纖維素。

人類在遠古時代就從實踐中認識到，可以根據用途需要，組合兩種或多種材料，利用性能優勢互補，制成原始的復合材料。所以，復合材料既是一種新型材料，也是一種古老的材料。復合材料的發展歷史，可以從用途、構成、功能，以及設計思想和發展研究等，大體上分為古代復合材料和現代復合材料兩個階段。古代復合材料在西安東郊半坡村仰韶文化遺址，發現早在公元前2000年以前，古代人已經用草莖增強 土坯作住房墻體材料。

在金屬基復合材料方面，中國也有高超的技藝。如越王劍，是金屬包層復合材料制品，不僅光亮鋒利，而且韌性和耐蝕性優異，埋藏在潮濕環境中幾千年，出土后依然寒光奪目，鋒利無比。

5000年以前，中東地區用蘆葦增強瀝青造船。古埃及墓葬出土，發現有用名貴紫檀木在普通木材上裝飾 貼面的棺撐家具。古埃及修建金字塔，用石灰、火山灰 等作粘合劑，混和砂石等作砌料，這是最早最原始的顆粒增強復合材料。但是，上述輝煌的歷史遺產，只是人類在與自然界 的斗爭實踐中不斷改進而取得的，同時都是取材于天然材料，對復合材料還是處于不自覺的感性認識階段。

現代復合材料20世紀40年代，玻璃纖維和合成樹脂大量商品化生產以后，纖維復合材料發展成為具有工程意義的材料，同時相應地開展了與之有關的研究設計工作。這可以認為是現代復合材料的開始，也是對復合材料進入理性認識階段。早期發展出的現代復合材料，由于性能相對較低，生產量大，使用面廣，被稱之為常用復合材料。后來隨著高技術發展的需要，在此基 礎上又發展出性能高的先進復合材料。

常用樹脂基復合材料第一次世界大戰前，用膠粘劑將云母片熱壓制成人造云母板。20世紀初市場上有蟲膠漆片與紙復合制成的層壓板出售。但真正的纖維增強塑料工業，是在用合成樹脂代替天然樹脂、用人造纖維代替天然纖維以后才發展起來的。