高分子復(fù)合材料中以纖維增強(qiáng)材料應(yīng)用最廣、用量最大。其特點(diǎn)是比強(qiáng)度和比模量大、比重小。例如碳纖維與環(huán)氧樹脂復(fù)合的高分子復(fù)合材料，其比強(qiáng)度、比模量比鋼和鋁合金的比強(qiáng)度、比模量大數(shù)倍，且具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、減摩耐磨、自潤(rùn)滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等性能。

現(xiàn)代高科技的發(fā)展離不開高分子復(fù)合材料，高分子復(fù)合材料對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有著十分重要的作用。復(fù)合材料的研究深度和應(yīng)用廣度及其生產(chǎn)發(fā)展的速度和規(guī)模，已成為衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。

高分子復(fù)合材料的市場(chǎng)有以下幾個(gè):

一是清潔、可再生能源用高分子復(fù)合材料，包括風(fēng)力發(fā)電用高分子復(fù)合材料、煙氣脫硫裝置用高分子復(fù)合材料、輸變電設(shè)備用高分子復(fù)合材料和天然氣、氫氣高壓容器;

二是汽車、城市軌道交通用高分子復(fù)合材料，包括汽車車身、構(gòu)架和車體外覆蓋件，軌道交通車體、車門、座椅、電纜槽、電纜架、格柵、電器箱等;

三是民航客機(jī)用高分子復(fù)合材料，主要為碳纖維高分子復(fù)合材料，熱塑性高分子復(fù)合材料約占10%，主要產(chǎn)品為機(jī)翼部件、垂直尾翼、機(jī)頭罩等。

高分子復(fù)合材料技術(shù)已發(fā)展成為重要的現(xiàn)代化應(yīng)用技術(shù)之一，其主要有以下特點(diǎn):①優(yōu)異的附著力;②優(yōu)異的機(jī)械性能;③抗化學(xué)腐蝕性能;④材料的安全性。

固體內(nèi)部的導(dǎo)熱載體分別為電子、光子、聲子三種。對(duì)于聚合物而言，通常為飽和體系，沒有自由電子，導(dǎo)熱載體為聲子，熱傳導(dǎo)則主要是依靠晶格振動(dòng)。

聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量很大，具有多分散性，分子鏈則以無規(guī)則纏結(jié)方式存在，難以完全結(jié)晶，再加上分子鏈的振動(dòng)對(duì)聲子有散射作用，使聚合物材料的熱導(dǎo)率很小。

為了使聚合物具有更好的熱導(dǎo)率，可通過以下兩種方式進(jìn)行改性：第一，合成具有高熱導(dǎo)率的聚合物。如采用良好導(dǎo)熱性能的聚苯胺等，通過電子導(dǎo)熱機(jī)制實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱;或者合成具有完整結(jié)晶性的聚合物，通過聲子實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱。第二，采用高熱導(dǎo)率物質(zhì)填充聚合物，制備聚合物基導(dǎo)熱復(fù)合材料。如氮化鋁(AlN)、碳纖維填充環(huán)氧樹脂(EP)導(dǎo)熱復(fù)合材料。

在生產(chǎn)實(shí)踐中通常是采用添加高熱導(dǎo)率填料的方式來提高高分子材料的熱導(dǎo)率，得到導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料。在聚合物中填充高導(dǎo)熱性的填料是制備高導(dǎo)熱材料的常用途徑。導(dǎo)熱填料種類、溫度、結(jié)晶度、分子鏈取向密度和濕度都會(huì)影響導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。

導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能最終取決于填料及其在高分子基體中的分布情況。當(dāng)填料含量過多時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能會(huì)受到影響;當(dāng)填料含量較少時(shí)，則會(huì)對(duì)材料導(dǎo)熱性能的作用不大。當(dāng)填料含量增加到某一值時(shí)，填料之間相互作用并在體系中形成類似鏈條與網(wǎng)狀的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，當(dāng)導(dǎo)熱網(wǎng)鏈的方向與熱流方向一致的時(shí)候，熱阻最小、導(dǎo)熱性能最好;反之則最差。

導(dǎo)電高分子的原材料一般為聚合物或者具有導(dǎo)電效果較強(qiáng)的填充物，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已經(jīng)成功研制出了具有良好導(dǎo)電性的高分子復(fù)合材料，且隨著高分子復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用，也增加了抗靜電、電磁波屏蔽等功能，使得導(dǎo)電高分子材料獲得了巨大的技術(shù)突破。

目前，根據(jù)導(dǎo)電高分子材料的性能不同，可以將其分為半導(dǎo)體材料、高導(dǎo)電體材料、熱敏導(dǎo)體材料等，其材料成分不僅有金屬材料，如銅、鋁等，同時(shí)也含有碳系聚合物，大大增加了導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的穩(wěn)定性，同時(shí)降低了制作成本。

由于導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)，使得基于傳統(tǒng)的工作方式有了極大程度的改善，如，在開關(guān)元件生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)的導(dǎo)電材料在開關(guān)中雖然能夠保證電流的有效傳輸，但是金屬材質(zhì)會(huì)產(chǎn)生無用功率，同時(shí)導(dǎo)體過熱還會(huì)引發(fā)安全事故。因此，在開關(guān)元件的生產(chǎn)中應(yīng)用高分子復(fù)合材料，能夠有效地保護(hù)用電安全。

同時(shí)，利用高分子復(fù)合材料的熱效應(yīng)，能夠制作出熱敏傳感器，提高能源的利用率，另外，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料也在航電器的制作、煤電系統(tǒng)、建筑施工中有著廣泛的應(yīng)用。

納米材料以其獨(dú)特的小尺寸效應(yīng)、界面效應(yīng)，以及在光、電、磁、聲、熱力學(xué)和催化方面的奇異功能，與聚合物的韌性、可加工性、介電性及阻隔性完美地結(jié)合起來。它是以聚合物為基體，用納米材料具有的尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)等的剛性粒子(小于100nm)材料采用填充、共混、增強(qiáng)等技術(shù)分布于基體中;也可以是其他高分子材料或有機(jī)物，用共聚、接枝、交聯(lián)等方法形成的新型復(fù)合高分子材料。

納米高分子復(fù)合材料一般具有下列特點(diǎn):

①優(yōu)于常規(guī)材料：如聚合物/層狀無機(jī)納米復(fù)合材料，由于聚合物分子進(jìn)入層狀無機(jī)納米材料片層之間，分子的運(yùn)動(dòng)受到了限制，因而顯著提高復(fù)合材料的熱學(xué)性能及材料的尺寸穩(wěn)定性。納米復(fù)合材料和傳統(tǒng)的復(fù)合材料相比，它的力學(xué)、熱學(xué)性能均大有提高。

②基外材料用量少：就填充類納米復(fù)合材料而言，只需要很少的填充材料，如質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%～5%，即達(dá)到高分子材料的改性，可使強(qiáng)度、模量、韌性、剛性及阻隔性能得到明顯提高，而常規(guī)填料的用量則多達(dá)4～6倍。

③熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能好：這類材料具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及尺寸穩(wěn)定性，其力學(xué)性能有望優(yōu)于纖維增強(qiáng)聚合物體系。

1、環(huán)氧樹脂和聚酯方面

將納米SiO2復(fù)合材料加入環(huán)氧樹脂，由于表面嚴(yán)重的配位不足，表現(xiàn)出極強(qiáng)的活性，龐大的比表面缺氧可使它很容易和環(huán)氧樹脂中的氧發(fā)生鍵合作用，提高了分子間的鍵力;同時(shí)有一部分SiO2顆粒仍分布在高分子鍵的孔隙中，可提高環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的強(qiáng)度、韌性和延展性。

塑料封裝材料是以合成樹脂和SiO2微粒為主體復(fù)配以多種化學(xué)助劑混煉而成的，其主要產(chǎn)品為環(huán)氧樹脂和硅樹脂系列，在使用納米SiO2復(fù)合材料混煉后，可使性能得到更大改善，加入環(huán)氧樹脂中也利于拉絲。

2、橡膠工業(yè)

以往橡膠的改性，多通過加入炭黑來提高強(qiáng)度。納米SiO2復(fù)合材料可部分取代白炭黑用于橡膠制品中，可使橡膠的彈性、耐磨性和抗老化等特性獲得相應(yīng)的改善。但是加入炭黑處理，制品將會(huì)變成黑色。為了制成彩色橡膠，將白色SiO2粒子作補(bǔ)強(qiáng)劑，或使SiO2粒子著色制成彩色橡膠制品。

SiO2粒子是三維鏈狀結(jié)構(gòu)物，將其均勻地分散在橡膠大分子中，并與之結(jié)成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而提高制品的強(qiáng)度、彈性和耐磨性。同時(shí)，納米SiO2復(fù)合材料對(duì)波長(zhǎng)499nm的紫外線反射達(dá)70%～80%，故可使材料有屏蔽紫外線作用，以提高材料的抗老化作用。例如輪胎側(cè)面膠的抗折性能由10萬次提高到50萬次。

3、纖維制品

納米無機(jī)粒子的出現(xiàn)，為制備各種功能性材料開辟了新的途徑，例如將少量的UV-Ti-TANP580納米TiO2加入合成纖維中，就能制得抗老化的合成纖維，用它制成的服裝和用品，具有防紫外線的功能;如防紫外線的遮陽傘等。

日本帝人公司將SiO2/ZnO混合在化纖中，得到的化纖具有除臭和凈化空氣的功能;這種纖維用于制造長(zhǎng)期臥床病人和醫(yī)院消臭敷料、繃帶、睡衣等。

日本侖敷公司將ZnO加入聚酰胺纖維中，制得了防紫外線功能的纖維，該纖維具有除臭、消毒的功能。其對(duì)塑料的改性相似，目前在各種家電、手機(jī)、電視機(jī)、電腦和微波爐等領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)得到肯定。現(xiàn)在日本、韓國和美國已經(jīng)有抗電磁波的服裝上市。

4、汽車工業(yè)

1991年日本豐田汽車工業(yè)公司與三菱化學(xué)公司共同開發(fā)成功PP/EPR(乙丙橡膠)/納米復(fù)合材料，克服了以往PP改性材料韌性增加而斷裂伸長(zhǎng)率下降的缺點(diǎn)，兼具有高流動(dòng)性、高剛性和耐沖擊性，用于制造汽車的前、后保險(xiǎn)杠，并于同年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，稱為“豐田超級(jí)烯烴聚合物”。廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、食品包裝等，其潛在的廣泛應(yīng)用還包括飛機(jī)內(nèi)部材料、電子、電子元件、防護(hù)罩結(jié)構(gòu)部件、制動(dòng)器和輪胎等。

5、軍事工業(yè)

一些國家廣泛采用復(fù)合材料來生產(chǎn)軍用產(chǎn)品，如用它來減輕坦克、裝甲車輛的質(zhì)量，顯著地改進(jìn)了各種戰(zhàn)技性能，同時(shí)降低了成本。最近幾年不斷有輕量化的坦克推出。

采用復(fù)合材料制造的裝甲車輛比用鋼制造的減重27%左右，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)體積的縮小，可使其減重約40%，大約有20多個(gè)零部件可減重1400kg以上。

如美國Ml坦克是薄鋼板+Kevlar增強(qiáng)尼龍+陶瓷+鋁合金鋼板制造。又如美國的坦克發(fā)動(dòng)機(jī)是用Torlon7130石墨增強(qiáng)聚酰胺酰亞胺或Fiberlight耐熱尼龍等。