你有没有想过，那些看起来轻巧却无比坚固的飞机机翼、汽车的车身，甚至是你手中的手机外壳，它们是如何做到既轻便又强韧的？这一切都要归功于一种神奇的材料——复合材料。复合材料，这个名字听起来可能有些陌生，但它已经在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。今天，就让我们一起走进复合材料的奇妙世界，探索它的奥秘。
复合材料，顾名思义，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法复合而成的新材料。这些材料在宏观或微观上结合在一起，互相取长补短，产生协同效应，使得复合材料的综合性能远远优于原组成材料。想象如果只有一种材料，那么它的性能必然是有限的，而复合材料的出现，则打破了这种限制。
复合材料的特性主要体现在以下几个方面。首先，它的比重小，但强度和模量却非常高。这意味着，在相同重量下，复合材料的强度和刚度要远高于传统材料，比如钢和铝合金。以碳纤维与环氧树脂复合的材料为例，它的比强度和比模量比钢和铝合金大数倍，而且还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。
复合材料的种类繁多，根据基体材料的不同，可以分为金属基复合材料和非金属基复合材料两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金，而非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料方面，常见的有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
在复合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强材料。分散相是以独立的形态分布在整个连续相中的，两相之间存在相界面。分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料。同时，复合材料可以是一个连续物理相与一个连续分散相的复合，也可以是两个或多个连续相与一个或多个分散相在连续相中的复合，复合后的产物为固体时才称为复合材料。
复合材料的使用历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草或麦秸增强黏土，以及已使用百年的钢筋混凝土，均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需求，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维，70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体以及铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。
复合材料的制造方法多种多样，具体取决于基体材料和增强材料的类型。以聚合物基复合材料（PMCs）、金属基复合材料（MMCs）和陶瓷基复合材料（CMCs）为例，它们的制造技术各有特点。
PMCs的制造方法包括喷射成型、手工铺层、自动纤维铺放、热压罐成型等。喷射成型是将树脂和固化剂通过喷枪喷射到模具上，形成一层均匀的涂层，然后再进行固化。手工铺层是将增强材料按照设计要求一层层地铺在模具上，然后涂上树脂，最后进行固化。自动纤维铺放是利用自动化设备将增强材料按照设计要求铺在模具上，然后涂上树脂，最后进行固化。热压罐成型是将增强材料和树脂放入密闭的罐中，然后在高温高压下进行固化。
MMCs的制造方法包括固态和液态制造技术。固态制造技术是将金属粉末和陶瓷粉末混合后，通过压制或烧结的方式制成复合材料。液态制造技术是将金属熔液和陶瓷熔液混合后，通过浇铸或注塑的方式制成复合材料。
CMCs的制造方法包括化学气相渗透（CVI）、溶胶-凝胶法等。化学气相渗透是将气态的陶瓷前驱体在高温下分解，然后在基体材料表面沉积一层陶瓷薄膜。溶胶-凝胶法是将陶瓷前驱体溶解在溶剂中，然后通过水解和缩聚反应制成陶瓷溶胶，最后通过干燥和烧结的方式制成陶瓷薄膜。
复合材料的性能与其组成材料、制造工艺以及结构设计密切相关。为了全面了解复合材料的性能，需要进行一系列的表征和测试。
力学性能是复合材料最重要的性能之一，包括弹性模量、强度、硬度、韧性等。这些性能可以通过拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、冲击试验等方法进行测试。
热性能是复合材料的重要
