先进复合（hé）材料（Advanced Composites，ACM）专指可用（yòng）于加工主承力结构和次承力结构、其刚（gāng）度（dù）和强度性能相当于或超过铝合金的复合材料。目前主（zhǔ）要指（zhǐ）有较高强度和模量的（de）硼纤维、碳纤维、芳纶等增强的复合材料。
ACM在航空航天等（děng）军事上的应用价值特别大。比如，军用飞机和卫星，要又（yòu）轻又结实；军用舰船，要又耐高压又（yòu）耐腐蚀（shí）。这些苛刻的要求，只有借助新材料（liào）技术才能解（jiě）决。ACM具有质量轻，较高的比强度、比模量、较好（hǎo）的延展性、抗腐蚀、导（dǎo）热、隔热、隔音、减振、耐高（低）温，独特的（de）耐烧蚀性、透电磁波，吸波隐蔽性、材料性能的可设计性、制备的灵活性和易加工性等特点。
先（xiān）进复合材料的主要特（tè）点
1、高的比强度和比模量（liàng）。
在不同（tóng）飞行器（qì）上节省（shěng）结构（gòu）质量所具有的价（jià）值不尽相同,但是为达到（dào）减（jiǎn）重的目标,除（chú）了优（yōu）化结（jié）构形式外,采用高比强度、高（gāo）比模量（liàng）的材料几乎是（shì）唯一的途径。
2、各向异性和（hé）可（kě）设计（jì）性。
纤（xiān）维复（fù）合材料表（biǎo）现出显著的各向异性，即（jí）沿（yán）纤维轴方向和（hé）垂直于纤维轴方向（xiàng）的许多性质,包括（kuò）光、电、磁、导热、比热、热（rè）胀（zhàng）以（yǐ）及力（lì）学性能（néng）,都（dōu）有显著的差别。
材料的各向异性虽（suī）给（gěi）材料性能的计算带来麻烦,但（dàn）也给设计带（dài）来较多的自由度（dù）。由于（yú）复合（hé）材料铺层的各向异性特（tè）征，铺（pù）层取向又（yòu）可（kě）以在很（hěn）宽的（de）范围进行调整,所以可通过改变（biàn）铺层的取向与（yǔ）铺叠顺序来（lái）改（gǎi）变复合材料的弹性和强度特性,以获得满（mǎn）足使（shǐ）用要求、具有最佳性能质量比（bǐ）的复合材料结构。
复合材料的力学性能存在着金属材料所没有（yǒu）的耦合效应。例如,单向板在受（shòu）到（dào）非主轴方（fāng）向拉伸时,将引起剪（jiǎn）切变形,即拉剪耦合;当单向板受到非主轴方向弯曲时,将（jiāng）引（yǐn）起扭转变（biàn）形,即弯（wān）扭耦合。对复合材料耦合效应的巧妙应（yīng）用可以解决前掠（luě）翼飞机机翼设（shè）计上存在（zài）的扭转变形（xíng）扩散问题,而采用金属材料（liào）,这些问题是难以（yǐ）解决的（de）。
3、良好的抗疲劳特性。
疲劳破坏是材料在交变载荷（hé）下,由于裂（liè）纹的形（xíng）成和（hé）扩展而产生的低应（yīng）力破坏。在纤维复合材料（liào）中存在（zài）着（zhe）难以计数的（de）纤维树脂界面,这些界面（miàn）能阻止裂纹（wén）进一步扩展,从而推（tuī）迟疲劳破（pò）坏的发生。纤维（wéi）复（fù）合材料的拉/压疲（pí）劳（láo）极限值达（dá）到静载荷的70%～80%,而大多（duō）数金（jīn）属材料的疲劳（láo）极限只有其静（jìng）强（qiáng）度的40%～50%。因而（ér）,通常（cháng）可以用静力覆盖（gài）疲劳处理（lǐ）大多（duō）数的（de）疲（pí）劳问题。
从力学角度看（kàn）,纤维复合材料内部存在着的大（dà）量界面和复合材（cái）料（liào）中纤维承载的特点使材料成（chéng）为典型的超静定体系;使用过（guò）程中,复合材料构件即使过（guò）载（zǎi）而造成少量纤维断（duàn）裂,其（qí）载荷也会迅速重新（xīn）分布到未（wèi）破坏的纤（xiān）维上,从而（ér）在短（duǎn）期内不会使整个（gè）构件丧失承载能力,显示出结构良好的破（pò）损安全性。
4、易（yì）于大面积整体成形。
树脂（zhī）基复合材料在成形过（guò）程中,由（yóu）于高（gāo）分子化学反应（yīng）相（xiàng）当复杂,进行（háng）理（lǐ）论分析与机理预测常常会有许多困（kùn）难。但是对于批量生产而（ér）言（yán）,当工（gōng）艺规范确定（dìng）后,复合材料构（gòu）件的制作较为（wéi）简单。许多方法可被用于复合材料（liào）构件的（de）成形,如采用拉拔、注射、缠绕、铺放（fàng）技术,其（qí）中（zhōng）包括整体共（gòng）固化成形和RTM(Resin Transfer Molding)成形,此类成形技术大大减（jiǎn）少了（le）零件（jiàn）和紧（jǐn）固件的数量（liàng）,简化了（le）以往金属（shǔ）钣金件冗长的生（shēng）产工序,缩短了（le）生产（chǎn）周期（qī）,并容易实（shí）现（xiàn）成形（xíng）自动化。复合材料（liào）制件尺寸不受冶金轧板设（shè）备、加工（gōng）和成形（xíng）设（shè）备尺寸（cùn）的限制。
先进复合材料的研发热点
1、原材料技术是先进复合材（cái）料（liào）研（yán）发的基础与（yǔ）前提
基体（tǐ）和增强（qiáng）体等原材料是发展先进复合材料的基础和前提,而增（zēng）强纤维技术尤为重要（yào）。碳纤维是（shì）20世纪60年代迅速发展（zhǎn）起来的高新材料,主要包括以美国（guó）为代表的大丝束碳纤（xiān）维和以日本为代表的小丝束碳纤（xiān）维两大类。
2、低成本技（jì）术是先进复合材（cái）料拓（tuò）展应用的根本手（shǒu）段与途径
21世纪,先（xiān）进复合材（cái）料的需求将以更快的速（sù）度增长,而其（qí）高成本已（yǐ）经（jīng）成为（wéi）制约复合材料广泛应（yīng）用（yòng）的重要瓶颈,低成本复合材料技术已成为目（mù）前（qián）世界上（shàng）复合材料研究领域的（de）一个核心问题。提高先进（jìn）复合材料的性（xìng）能价格比（bǐ）,除了在（zài）原材料（liào）、装配与维护等方面进行研究改（gǎi）进外,更重（chóng）要的（de）是降低复合材料制（zhì）造成（chéng）本（běn）。
据统计先进（jìn）复合材料的制造工艺成（chéng）本（běn）占总成本的（de）75%以（yǐ）上,复合材料产品的性能与成本（běn）之间存在明（míng）显的非线（xiàn）性关系。有时90%的性能只需60%的（de）工艺成本,而其余10%的性（xìng）能却需要40%的成本。在过去（qù）的30多（duō）年（nián）中,复合材（cái）料的研究与开发重（chóng）点放在材（cái）料性能（néng）和工艺改进上,目前的（de）重点是先进（jìn）复合材料的（de）低（dī）成本技（jì）术（shù）,各种低成本技（jì）术的开发和应（yīng）用将（jiāng）是复合材料发展的主流,其中的重点是低成本制备技术和制备技术的优化。
3、新型复（fù）合材料是先进复合（hé）材料可持续（xù）发（fā）展的趋势与（yǔ）动力（lì）
新（xīn）型航空（kōng）航天器的（de）发（fā）展（zhǎn）不断追求高效能、低成本、长寿命、高可靠,对其材料与（yǔ）结构（gòu）的综合（hé）要求（qiú）越来越高。
为适应此应（yīng）用（yòng）需求,一些新（xīn）型复（fù）合材料应（yīng）运而生,在现有材（cái）料性能基（jī）础上（shàng）继续挖掘先进复合材料潜（qián）力,如超轻材料与结构（gòu）技（jì）术力求轻上加轻,纳米复合（hé）使其强上加强,多功能化追求功上加功。
4、设计/评（píng）价一体化技术是先进复合（hé）材料应用的重要支撑与保障
复合材料作为（wéi）多相体(夹杂、基体（tǐ）、界面相等)材料（liào）,其自（zì）身具有显著和（hé）丰富的细观结构特（tè）征,因此其宏观（guān）性能和损伤、失效规律（lǜ）不仅取决于每一组分材料的特性,同时（shí）还依（yī）赖于复合材料的细观结构特征,其（qí）中包（bāo）括夹杂（zá）(如纤维、晶须、颗粒、裂纹、空洞等)的（de）体积分数、形状、尺寸、分布规律及界面形式等。
复合材（cái）料还具有（yǒu）材料-结构-工艺（yì）一体化的（de）特征,尤（yóu）其（qí）对多向编织（zhī）复（fù）合材料和纤维缠绕先进复合（hé）材（cái）料来说（shuō）,构件的材（cái）料和结构（gòu）的（de）设计与制造都包含组分（fèn）材料-复合（hé）材料-结构三个层次上的同时性,没有复合材料的成品或中间产品。因此,对复合材料的研究必须（xū）采用“设计/评价”一体化的研究思想。
ACM未来发展方向
1、提（tí）高耐热性
以发（fā）动机为例，一般（bān）来说，材料耐高温性能越好，用它做（zuò）出来的（de）发动机（jī）水平就越（yuè）高。
据理论（lùn）计算和试验发现，发（fā）动机的工作温度每（měi）提高（gāo）100℃，它的推力（lì）就（jiù）可提高15%左右。可见（jiàn）提高发动机材（cái）料耐高温性能的重要（yào）性，而ACM的高温性能主要由树脂基体（tǐ）决定（dìng），因此耐高温树脂基体的研究是今后应（yīng）用发展（zhǎn）的一个（gè）重要（yào）内（nèi）容。
2、低成（chéng）本ACM制造（zào）技术
对航天航空（kōng）用高（gāo）性能ACM，过（guò）去重视性能，较少考虑成本。随着冷战结束，各国国防开支（zhī）减少，迫使（shǐ）制（zhì）造商（shāng）和使用者考（kǎo）虑降低成本（běn），ACM低（dī）成本制造技（jì）术是当今世界ACM技术发（fā）展的核心问题。
它（tā）包（bāo）括以下几个（gè）主要方面：降低原材料成本（běn），尤（yóu）其是高性（xìng）能碳纤维成本，世界呼声很高；开发低温固化、高温使用的树脂和预浸料，节约能源（yuán）；开发长寿命的预浸料；使用混杂纤维ACM；通过（guò）工艺创（chuàng）新如电子（zǐ）束固化工艺等降低制造成本。
3、提高抗冲击韧性（xìng）
提高航空用结构ACM的抗冲击（jī）韧性一直是一个重要的研究课题。ACM的抗冲击性能主要（yào）依（yī）赖于树脂的交（jiāo）联密度。可（kě）通过改变（biàn）树脂和固化剂结构（gòu），增加柔性链段，或利用高韧性、耐（nài）高温的橡胶（jiāo）或热（rè）塑性树脂增韧，提高抗冲击性（xìng）能。这样既不牺牲预浸料的工艺性和ACM的耐热性，又赋予材料类（lèi）似（sì）于热塑性树（shù）脂的（de）抗冲击性能。
总之，ACM形成（chéng）产业（yè）并首（shǒu）先应用的领（lǐng）域就是航空航天工业（yè），航空航（háng）天（tiān）工业的发展（zhǎn）和需（xū）求（qiú）一直ACM对的（de）研究起着积极（jí）的促进作用，同时ACM的（de）飞速发展（zhǎn）又为（wéi）航（háng）空航天的新（xīn）型结构设计和制造提（tí）供了（le）更大的（de）发展空间。
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