先进复（fù）合材料（Advanced Composites，ACM）专指可用于加工（gōng）主承力结构和（hé）次承力结构（gòu）、其刚度和强度性能相当于或超过铝合金的复（fù）合材（cái）料（liào）。目前（qián）主要指有较高强度和（hé）模量（liàng）的硼纤维、碳纤维、芳（fāng）纶等增（zēng）强的复合材料。
ACM在航空航天等军事上的应用价值特别（bié）大。比如，军（jun1）用飞（fēi）机和卫星，要又轻又结（jié）实；军（jun1）用舰（jiàn）船（chuán），要（yào）又耐高（gāo）压（yā）又耐（nài）腐蚀。这些苛刻的要求，只有借助（zhù）新材料技术（shù）才能解决。ACM具有质量轻，较高（gāo）的比（bǐ）强度（dù）、比模量（liàng）、较好的延展性、抗腐蚀（shí）、导热、隔热、隔音、减振、耐（nài）高（低）温，独特的耐烧蚀性（xìng）、透电磁波，吸波隐蔽性、材料（liào）性能的可设（shè）计性、制（zhì）备的灵活性（xìng）和易（yì）加工性等特点。
先进复合材料的主要特点
1、高的比强度和比模量。
在不（bú）同（tóng）飞行器上节（jiē）省（shěng）结构质量所具有（yǒu）的价值不尽相同（tóng）,但是为达到减重的目（mù）标,除（chú）了优化（huà）结构形式（shì）外（wài）,采用（yòng）高比强度、高比模量（liàng）的材料几乎是唯一的途（tú）径。
2、各向异性和可设（shè）计性。
纤维（wéi）复合材料（liào）表（biǎo）现出显著（zhe）的各向异性，即沿纤维（wéi）轴（zhóu）方向和垂直于纤维（wéi）轴方向的许多性质,包括光、电（diàn）、磁、导热、比热、热胀以及（jí）力学性能（néng）,都有显著的差（chà）别。
材（cái）料的各向异性虽给材料性能的计（jì）算（suàn）带（dài）来麻烦,但也给设计带来（lái）较多的自由度。由（yóu）于复合（hé）材料铺层的各（gè）向异性（xìng）特（tè）征（zhēng），铺层（céng）取向又可以在很宽的范围进行调整（zhěng）,所以可通过改变（biàn）铺层的取向与铺叠顺序来（lái）改变复合（hé）材料的（de）弹性（xìng）和强度特性,以获得满足使用（yòng）要求、具有最佳性能（néng）质量比的复合材料结构。
复合材料的力学性能存在着金属材（cái）料所没有的耦合效应。例如（rú）,单（dān）向板在受到非（fēi）主轴方向拉（lā）伸时,将（jiāng）引起剪切变（biàn）形,即拉（lā）剪耦合;当单向（xiàng）板受到非主轴方向弯曲时,将引起扭转变（biàn）形,即（jí）弯扭耦（ǒu）合。对复合材料耦合效应（yīng）的（de）巧妙应用可以解（jiě）决前掠翼飞机机翼设（shè）计上存在的扭转变形（xíng）扩散问题,而采用金属材料,这些问题是难以解决（jué）的。
3、良好的抗（kàng）疲劳特性。
疲劳破坏是材料（liào）在交变载荷下,由于裂纹的（de）形成（chéng）和扩展而产（chǎn）生的低应力破坏（huài）。在纤（xiān）维复（fù）合材料中（zhōng）存在着难以计数的纤维树脂（zhī）界面,这些界（jiè）面（miàn）能阻（zǔ）止裂纹进一步扩展,从而推迟疲劳破坏的发生。纤维复合材料的拉/压疲（pí）劳极（jí）限值（zhí）达到静载荷（hé）的70%～80%,而大多数金属材（cái）料的疲劳极限只有其静强度的40%～50%。因而,通常可以用（yòng）静力覆盖疲劳处（chù）理大多数的疲劳问题（tí）。
从力学（xué）角度看,纤维复合材（cái）料内（nèi）部存（cún）在着的大量（liàng）界面和复合材料中纤维承载的特点使材料成为（wéi）典型的超静定（dìng）体系;使用过（guò）程中,复合（hé）材料构件即使（shǐ）过载而造成少量纤维断裂,其载荷也会（huì）迅速重（chóng）新分布到未破坏的纤维上,从而在短期内不会使整（zhěng）个构件丧失承载能（néng）力,显示出（chū）结构良好的破损安全性。
4、易（yì）于（yú）大面（miàn）积整（zhěng）体成形。
树脂基复合材料在成形过程中,由于高分子化学反应相当复杂,进（jìn）行理论分析与机理预（yù）测常（cháng）常会有（yǒu）许（xǔ）多困难（nán）。但是对于批量生产而（ér）言,当工艺规范确定（dìng）后,复合（hé）材料（liào）构件的（de）制（zhì）作较为简单。许多（duō）方法可被用（yòng）于复合材料构件的成形,如采用拉拔、注射（shè）、缠绕、铺放技术,其中包（bāo）括整体共固化成（chéng）形（xíng）和RTM(Resin Transfer Molding)成形,此类成形技术大大减（jiǎn）少了零件和紧固件的数量,简化了以往（wǎng）金属钣金（jīn）件（jiàn）冗长的（de）生产（chǎn）工序（xù）,缩短了生（shēng）产周期,并容易实现成形自动（dòng）化。复合材（cái）料制件尺寸不受（shòu）冶金（jīn）轧板设备、加工和成（chéng）形设备尺寸的限制。
先进复合材料（liào）的研发热点
1、原材料技术是先进复合材料（liào）研（yán）发的（de）基础与前提
基体和增强体等原材料是发展先进（jìn）复合材（cái）料的基础和前提（tí）,而增强纤维技术尤为重要。碳纤维是20世纪（jì）60年代迅速发展起（qǐ）来的高新材料（liào）,主要包括以美国（guó）为代（dài）表的大丝束（shù）碳纤维和以日本为代表的小丝束碳纤（xiān）维两大（dà）类。
2、低成本技术是先进复合材（cái）料拓展（zhǎn）应用的（de）根（gēn）本手（shǒu）段与途径（jìng）
21世纪,先进复（fù）合材料的需求（qiú）将以更快（kuài）的速度增长,而其高成本已经（jīng）成为制约复合材料广泛应用的（de）重要瓶颈,低（dī）成本复合材料技术已成为目前世（shì）界上复合材料研（yán）究（jiū）领域的一个（gè）核心问题。提高先进复合材料的性能价格比,除了在原（yuán）材料（liào）、装配（pèi）与维护等方面进行研究改进（jìn）外,更重要的是（shì）降（jiàng）低复合材料制（zhì）造成（chéng）本。
据统计（jì）先进复合材料的制（zhì）造工艺成本（běn）占总（zǒng）成本的（de）75%以（yǐ）上,复合材料产品的性能与（yǔ）成本之间存在（zài）明显的非线性关系（xì）。有时90%的性能只需60%的工（gōng）艺（yì）成本,而其（qí）余（yú）10%的性能却需要40%的成本。在（zài）过去（qù）的30多（duō）年（nián）中,复合材料的（de）研究与（yǔ）开发重点（diǎn）放（fàng）在材料（liào）性能和（hé）工艺改进上,目前的重点是先（xiān）进复合（hé）材料的低成本技（jì）术,各种（zhǒng）低成本（běn）技术的开（kāi）发和应（yīng）用将（jiāng）是（shì）复（fù）合材料发（fā）展的主流,其中的重点是低成（chéng）本（běn）制备技术和制备技术（shù）的（de）优化。
3、新型复合材（cái）料是先进复合材料可持续发展（zhǎn）的趋势与动力
新型航空航天器的发展（zhǎn）不断追求高（gāo）效（xiào）能、低成（chéng）本、长寿命、高可（kě）靠,对其材料（liào）与结构的（de）综（zōng）合要（yào）求越来越高。
为适应此应用需求,一些新型复合材料应运（yùn）而生,在现有材料性能（néng）基础上继（jì）续挖掘先进复合材料潜力,如超轻材料与结构（gòu）技术力（lì）求轻（qīng）上加轻,纳米复合（hé）使（shǐ）其（qí）强上（shàng）加强,多（duō）功能化（huà）追求（qiú）功上加（jiā）功（gōng）。
4、设计/评价（jià）一体化技术是先进（jìn）复合材料应用（yòng）的重（chóng）要支撑与保（bǎo）障
复（fù）合材料作为多相（xiàng）体(夹杂、基体、界面相等)材料,其自身（shēn）具有显著和丰（fēng）富的（de）细（xì）观结（jié）构特征,因此（cǐ）其宏观（guān）性能和损伤、失（shī）效规律不仅取决（jué）于每（měi）一组分材料的特性（xìng）,同时还依赖于复（fù）合材料的细（xì）观结构特（tè）征,其中包括夹杂（zá）(如纤维、晶（jīng）须（xū）、颗粒、裂纹、空洞等)的体（tǐ）积（jī）分数、形状、尺寸（cùn）、分布规（guī）律及界（jiè）面形（xíng）式（shì）等。
复（fù）合材料还具有材料-结构-工艺一（yī）体化的特征,尤其（qí）对多向（xiàng）编织复合材料（liào）和（hé）纤维缠绕先（xiān）进（jìn）复合（hé）材料来说,构件的材料和（hé）结构的设计与制（zhì）造都包含组分材料-复合材（cái）料-结构三个层次（cì）上（shàng）的同时性（xìng）,没有（yǒu）复合材料（liào）的成品或中间（jiān）产品。因此,对复（fù）合材料（liào）的研究必须采用（yòng）“设计/评价”一体化（huà）的研究思想（xiǎng）。
ACM未（wèi）来发展方向
1、提高耐热性（xìng）
以发动机为例（lì），一（yī）般来说，材料（liào）耐高温性能越好，用它做（zuò）出来的发动（dòng）机水平就越高。
据理论计算（suàn）和试验发现（xiàn），发动机的（de）工作温度（dù）每提高100℃，它的（de）推力（lì）就可提高15%左右。可见提高发动机材料耐高温性能的重要性，而（ér）ACM的高温性能（néng）主要由树脂基体决定，因此耐（nài）高（gāo）温树脂（zhī）基体的研究是今后应用发（fā）展（zhǎn）的一个重（chóng）要内容。
2、低成本ACM制造技术（shù）
对航天航空用高性能ACM，过去重（chóng）视性能，较少考虑成本。随着（zhe）冷战结（jié）束，各国国防（fáng）开支减少，迫使制（zhì）造商和使用（yòng）者（zhě）考虑降低成本，ACM低（dī）成本制造技术是当今（jīn）世（shì）界ACM技术发展（zhǎn）的核心问（wèn）题。
它（tā）包括以下几个主要方面：降低原材料（liào）成本，尤其是高性能碳纤维成本，世界呼声（shēng）很（hěn）高；开发低温固化（huà）、高（gāo）温使用（yòng）的树脂和预浸料，节约能源；开发长寿命的预浸料（liào）；使用混杂纤维（wéi）ACM；通过工艺创新如电（diàn）子束固化工艺等（děng）降低制造（zào）成本（běn）。
3、提高抗冲击韧性
提高航空用结构（gòu）ACM的抗冲击韧性一直是（shì）一个重（chóng）要的研究课题。ACM的（de）抗冲击性能主（zhǔ）要依（yī）赖（lài）于树（shù）脂（zhī）的（de）交（jiāo）联密度。可通过改变树（shù）脂和固（gù）化剂结构，增加（jiā）柔性链段，或（huò）利用高韧性、耐（nài）高温的橡胶或热塑性树（shù）脂增韧，提高抗冲击（jī）性能（néng）。这样既不（bú）牺牲预浸（jìn）料的工艺性（xìng）和ACM的耐热性，又赋予材料类似于（yú）热塑性树脂的抗冲击性能（néng）。
总之（zhī），ACM形成（chéng）产业并（bìng）首先应用（yòng）的领域就是航空航天工（gōng）业，航空（kōng）航（háng）天工业的发展和需求（qiú）一直ACM对的研究起（qǐ）着积极（jí）的促进（jìn）作用，同时ACM的飞速（sù）发展（zhǎn）又（yòu）为航空航天的新型结（jié）构（gòu）设（shè）计和制造（zào）提供了更大的发（fā）展空间。
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