化工材料学基础期末思考题及答案

1、材料如何推动人类社会进步的？

材料是人类生存和生活必不可少缺少的部分，是人类文明的物质基础和先导，是认了认识自然和改造自然的工具，是直接推动社会发展的动力。材料的发展及其应用是人类社会文明和进步的重要里程碑。没有材料科学的发展就不会有人类社会的进步和经济的繁荣。

人类社会的发展历程，是以材料为主要标志的。某一种新材料的问世及应用往往会引起人类社会的重大变革。新材料的发现和使用伴随着人类的文明进程。

石器时代见证了人类摆脱动物界，开始使用劳动工具；陶器作为第一种人造材料结束了人类的石器时代，是人类从蒙昧时代进入了野蛮时代；青铜器大大促进了农业和手工业的出现，而青铜器制造的兵器把人类带进了冷兵器时代；进入铁器时代后，由铁器制作的农具、手工工具和各种兵器的广泛应用大大促进了社会的发展，把人类文明向前推进；十八世纪，钢铁工业的发展成为产业革命的重要内容和物质基础；十九世纪中叶，钢铁、水泥等材料的出现和广泛应用使人类社会开始从农业和手工业社会进入了工业社会；二十世纪中叶以后，人工合成高分子材料问世并得到广泛应用，逐渐成为国民经济、国防尖端科学和高科技领域不可缺少的材料；五十年代后出现了新型功能陶瓷产业，满足了电力、电子技术和航天技术的发展和需要；二十世纪以后半导体材料的发展使人类社会进入了信息时代；复合材料的发现更加促进了人类社会的发展，它不仅可以应用于航空航天领域，还可以应用于现代民用工业、能源技术和信息技术方面；纳米科技和纳米器件的发展更是可能从根本上改变人类的社会生活和生产方式。

综上所述，我们可以认识到，材料是人类进步的最重要动力，任何工程技术都离不开材料的设计和制造工艺，一种新材料的出现必将支持和促进当时世界文明的发展和技术的进步。

2、化学工程与材料科学和工程之间的关系

3、从我国载人航天工业的飞速发展说明材料的支撑作用

飞行器及其动力装置、附件、仪表所用的各类材料，是航空航天工程技术发展的决定性因素之一。航空航天材料科学是材料科学中富有开拓性的一个分支。飞行器的设计不断地向材料科学提出新的课题，推动航空航天材料科学向前发展；各种新材料的出现也给飞行器的设计提供新的可能性，极大地促进了航空航天技术的发展。

18世纪60年代发生的欧洲工业革命使纺织工业、冶金工业、机器制造工业得到很大的发展，从而结束了人类只能利用自然材料向天空挑战的时代。1903年美国莱特兄弟制造出第一架装有活塞式航空发动机的飞机,当时使用的材料有木材(占47%),钢（占35%）和布（占18%）,飞机的飞行速度只有16公里/时。1906年德国冶金学家发明了可以时效强化的硬铝，使制造全金属结构的飞机成为可能。40年代出现的全金属结构飞机的承载能力已大大增加，飞行速度超过了600公里/时。在合金强化理论的基础上发展起来的一系列高温合金使得喷气式发动机的性能得以不断提高。50年代钛合金的研制成功和应用对克服机翼蒙皮的“热障”问题起了重大作用，飞机的性能大幅度提高,最大飞行速度达到了3倍音速。40年代初期出现的德国 V-2火箭只使用了一般的航空材料。50年代以后，材料烧蚀防热理论的出现以及烧蚀材料的研制成功，解决了弹道导弹弹头的再入防热问题。60年代以来,航空航天材料性能的不断提高,一些飞行器部件使用了更先进的复合材料，如碳纤维或硼纤维增强的环氧树脂基复合材料、金属基复合材料等，以减轻结构重量。返回型航天器和航天飞机在再入大气层时会遇到比弹道导弹弹头再入时间长得多的空气动力加热过程，但加热速度较慢，热

流较小。采用抗氧化性能更好的碳-碳复合材料陶瓷隔热瓦等特殊材料可以解决防热问题。

4、金属材料的发展如何推动了化学工业的发展？

反应容器用金属材料、

5、现代大型飞机中用了哪些材料？主要利用这些材料的什么性质？其未来发展趋势是

什么？

飞机上的材料大部分是合金材料。主要有以下几种。

（1）、铝合金。铝是一种轻金属，比重2.7左右。由于地球的吸引力的作用，要求飞机质量越轻越好。飞机越轻，飞的越高、越快、越远，装载量越大。但是铝的强度低，好在飞机不是拖拉机，它在空中飞行，不会碰到别的物体，所以，飞机的蒙皮大部分是用铝合金压制的，还有前机匣，飞机框架，肋条等。铝合金材料占飞机用料50%--70%左右。

（2）、镁合金。镁比铝更轻，比重2.1--2.3左右，熔点300度左右。强度更低。用来制造不承重的部件、壳体。例如各种活门壳体，油泵壳体等。镁合金材料占飞机用料5%--10%左右。

（3）、钛合金。钛也是一种轻金属，比重4.5左右，比铝重，但是强度很高，很耐高温，熔点1660多度，钛是造飞机的理想材料，飞机发动机，防弹部位，强化部位，加固部位，燃烧室，涡轮轴，涡轮盘，喷口等，大多数是用钛合金材料制造的。现代化的飞机，钛合金的用量比重越来越大。

（4）、镊钼钨合金。是造发动机的理想材料。飞机发动机的温度高达2000多度。一般的材料是不行的。只有钛钨钼合金才能胜任。

飞机发动机装在飞机上时，用石棉布隔热，石棉是良好的隔热材料。把石棉做成板或做成布，把发动机包起来。发达的国家用强化石膏，陶瓷做隔热材料。

我国已经用复合材料隔热（一层籽饰粉，一层钛钨合金板压制成型材）

我国大飞机项目的启动是航空工业发展的极大机遇，在大飞机的设计过程中，安全性、长服役寿命、最小重量、可维护性4个主要方面的性能是必须要考虑的。在大飞机上大量应用复合材料是我国航空实现跨越发展的迫切需求,同时也是我国航空复合材料发展到了一定程度的必然结果，大型复合材料构件自动铺放制造技术在国内还是空白，各项关键技术还有待于突破。

据预测，钛合金越来越广泛地应用於结构零件、起落架和其它硬件设备，复合材料（主要是CFRP）在飞机中的应用也越来越普遍。它们具备较高的强度重量比、良好的抗蚀性能和低的热膨胀；它们的特性可被调整以满足特定的应用。CFRP广泛应用於机翼主梁、机翼和机身蒙皮。复合材料由塑料树脂和纤维复合而成，这些纤维还可用於织物造型而无需任何基质。

航空航天应用材料趋势分析

发动机引擎的材料趋势：自20世纪50年代钛合金与镍基超级合金推出，其重要性已稳步提高，幷在本世纪初达到巅峰。虽然这些合金今日仍然占主导地位，但一组全新的重量轻、高强度、耐高温的材料正在崛起。

1、 PMC's, 聚合物基复合材料；

2、 MMC's, 金属基复合材料；

3、 TiAl, 钛铝合金。

假设面临相同或更高的强度和/或耐高温，这些新型材料具备降低零件重量30%-40%的能力。

PMC应用於发动机罩，而MMC与钛铝合金适合於涡轮零件，TiAl也可用於发动机的高温级。

起落架的材料趋势：钛 6-4 (Ti 6Al 4V) 是工业中广为应用的材料并且占据生产总量近60%。然而，多种新型材料近年来已经推向市场。 AerMet100 与 AF1410 的推出已经造成了对钢件的冲击，替代了以往用於起落架的 300M 与 4340 材料，同时新材料诸如 Ti 10-2-3 (Ti 10V 2Fe 2Al) 与最引人注目的 Ti 5-5-5-3 (Ti 5 Va 5Mo 5Al 3Cr) 等钛合金也已经转变为起落架材料，特别是应用於新一代的宽体飞机。这些材料将带来全新的加工挑战和针对刀具优化的要求。

航空构件的材料趋势：最新一代复合材料（诸如大量的碳纤维）的应用已更改了现代飞行器制造的外表。过去，铝合金占飞行器材料总量的60-70%；现在和不远的将来，碳纤维与其他复合材料的增长已经幷将超过总量的50%。

这些新材料都具有强度高、重量轻且耐磨的特点，但它们的确给制造带来了挑战，需要用新型、先进的超耐磨刀具解决方案来满足这些需求。该行业极为重要的另一组材料则是钛合金，这类材料通常用於减轻重量和降低燃料消耗。

6、目前常用的假牙填充材料有哪些？都存在哪些优缺点？

目前常用的材料有：银汞合金、复合树脂和玻璃离子复合体。

银汞合金是普遍应用的修复材料，已有150多年有历史，其安全性已得到很好的证实，到目前为止，还没有直接的证据表明其对人体健康有不良影响，并且在普通人群中过敏反应的发生率是极低的，银汞合金具有最大的抗压强度、硬度和耐磨性，且性能稳定，常用于后牙窝洞的充填以承担较大的咬力。但由于其颜色为灰黑色，出于美观的考虑，近来也越来越多的被树脂材料所代替。

复合树脂主要由树脂基质和无机填料组成。它有较大的抗张强度且固化过程中膨胀，收缩和变形也较少，其最突出的优点是美观，可提供与邻牙最佳的颜色匹配。过去复合树脂比银汞合金软，主要应用于前牙的窝洞充填，然而，近来出现的复合树脂的机械性能和抗磨损能力大大增高，也广泛应用于后牙和大面积窝洞的充填。

玻璃离子复合体也是目前牙科常用的一种充填材料，其最大的优点在于对牙髓刺激性小，可以释放氟离子有利于再矿化并且抑制细菌聚集，因此常用于活髓牙咬颌面窝洞的充填，但由于它较脆，不具有大面积填材料所需且有的性能，因此它不能应用于牙齿受力较大部位的充填。

补牙主要有以下材料：1、银汞合金：这是一种被大家已经忽视的补牙材料，很多人都会惧怕汞合给人带来危害，其实临床上使用最多的还是这种了。它是汞和银锡合金粉相互作用的汞齐化合物，可以承受的牙合力大不至于让牙齿折断，且由于银汞合金与牙体组织不具备粘结性，应制备盒状洞，设计良好的固位形，使二者贴合紧密、相互嵌合，良好隔湿，才能使银汞合金修复牙体牢固持久。

2、复合树脂：此材料特别适合前牙修复，且化学固化复合树脂，操作简便，虽有轻度

色泽改变，用于后牙及前牙舌(腭)侧洞也是适宜的。是在有机的合成树脂内加大量的经特殊处理的无机物的充填材料，光敏固化复合树脂，具有色泽稳定，粘结性强等特点。

3、玻璃离子聚合粘固粉：是一种对牙髓刺激轻，对牙体硬组织有粘结性，但强度较银汞合金低的多用途材料。适用于III类、V类洞，用于乳牙充填，作窝洞封闭剂以预防龋病。

4、丁香油氧化锌粘固粉：又称暂时粘固粉、丁氧膏。作深洞双层垫底的底层不承力材料，或不承力的单层垫底材料，作1～2周的窝洞临时封闭材料，也用作根管充填材料，加入赋形剂作为牙周塞治剂。

5、聚羧酸酯粘固粉(又称聚丙烯酸粘固粉)：是一种垫底和粘固材料。可作洞的垫底材料、半年以内的封洞材料、根管充填材料，可作粘结剂粘固牙体修复的冠桥，可加入赋形剂作为牙周塞治剂。

6、磷酸锌粘固粉：又称恒久粘固粉、锌水门汀。作深洞双层垫底的上层承力材料，半年以内的窝洞封闭材料，也用于牙体修复的冠、桥修复。

7、氢氧化钙粘固粉：是一种新型护髓衬底材料。用于III类、V类洞的垫底材料，用作复合树脂阻断对牙髓刺激的护髓衬底材料及作直接和间接盖髓剂。

8、牙胶：加热40°C变软，有可塑性，冷却后变硬。用于根管充填辅助材料，可暂封窝洞，或加热后作牙齿的温度测验。

7、介孔纳米材料构筑的方法有哪些？有哪些应用？

根据国际纯粹与应用化学协会(IUPAC)的定义，孔径小于2纳米的称为微孔；孔径大于50纳米的称为大孔；孔径介孔材料是一种孔径介于微孔与大孔之间的具有巨大比表面积和三维孔道结构的新型材料。在2到50纳米之间的称为介孔。

介孔材料是以表面活性剂为模板剂，利用溶胶、凝胶、乳化或微乳等化学过程，通过有机物和无机物之间的界面作用组装生成的。目前合成介孔材料主要采用水热合成法、室温合成法、微波合成法、湿胶合成法、相转变法及在非水体系中合成等方法。介孔材料的几种形成机理已经被提出, 主要包括液晶模板和协同组装机理。介孔材料的合成的模板剂有软模板（主要为表面活性剂等）、硬模板（介孔氧化硅、纳米粒子等）两种。

介孔材料的研究和开发对于理论研究和实际生产都具有重要意义。它具有其它多孔材料所不具有的优异特性：具有高度有序的孔道结构；孔径单一分布，且孔径尺寸可在较宽范围变化；介孔形状多样，孔壁组成和性质可调控；通过优化合成条件可以得到高热稳定性和水热稳定性。它的诱人之处还在于其在催化，吸附，分离及光，电，磁等许多领域的潜在应用价值。

8、高分子材料在日常生活和工农业生产中的地位及作用

作为一个新兴的材料专业，高分子材料在社会发展中的作用不容忽视，能源匮乏．环境的恶化更加促进了其发展的脚步。高分子材料在农业上的应用前景也是广阔的。

根据农村的资源，经济特点和地区农业现代化的战略目标，高分子材料可以应用于以下几个方面：1 节水灌溉用高性能高分子材料我国是严重缺水国家。在干旱少雨的西部地区发展节水农业的关键是实现节水灌溉。其有效措施是渠道防渗、低压管道输水、喷灌、微灌、渗灌及土壤保水，减少输水、田间灌水及蒸发、渗透等损失。节水灌溉迫切需

要高性能高分子材料。针对西部地区的地理、气候特征，沙漠化严重的情况．高分子材料可以在节水灌溉材料和设备方面有更好的应用： (1)渠道防渗用高性能高分子材料：塑料薄膜用于渠道防渗可使渠系水的利用率提高15％，且塑料薄膜质量轻，便于运输施工。能适应渠道基的各种变形，造价低。采用改性、加工新技术，制备刚性强、适应变形强、承载强度高的耐穿透性好的PE膜，尤其是线性低密度聚乙烯(LLDPE)膜，茂金属聚乙烯(mPE)膜、聚氯乙烯(PVC)膜和复合土工膜。 (2)低压管道输水用高性能高分子材料：用管系代替明渠输水，渠系水利用系数达0．9以上。采用塑料管道，渠系水利用系数可达O．97，节水效益显著。建议采用固相力化学自增蠼技术、超声辐照一挤出加工一体化新技术、连续微波辐照新技术等研制力学性能好、加工性能优良的低压管路用薄壁PVC 管、PP管、PE管。 (3)喷、微灌用高性能高分子材料：喷灌和微灌(包括滴灌、微喷灌、渗灌、小管出流灌等)是先进的灌水新技术，喷灌比地面灌节水30％～50％：微灌比传统的明水灌溉节水60％一70％，灌溉水的利用率高达80％一90％。可提高农作物产量20％一80％，节省劳动力50％。70％，对干旱少雨地区发展节水农业．或建设现代设施农业具有巨大意义。建议采用同相力化学自增甥技术、超声辐照一挤出加工一体化新技术、连续微波辐照新方法、高效紫外辐照加工新方法、微观复合等新方法研制和开发以中密度聚乙烯删or'E)为基础的价格低、具有抗紫外线、耐大气和土壤中各种介质作用能力的、强度高、韧性好、耐磨、耐压、耐穿刺、耐卷折、成孔均匀、成孔率高的滴灌管具。 (4)-I-壤保水用高分子材料：土壤的保水节水，对农业的稳产高产意义重大，采用共聚、交联、IPN，分子复合等先进技术研制基于丙烯酸硒旨、乙酸乙烯醋的低度交联、不溶不熔、吸水凝胶强度高、可重复使用、吸水量高、吸水速度快、保水能力强、用于土壤保水和土壤保肥剂的高性能高分子材料。 2化肥应用高分子材料高分子化肥是将肥料直接或间接的以共价或离子形式联接到预先形成的高分子链上，构成一种新型的高分子材料，其释放速度取决于组合物健的性质，立体化学结构，疏水性，交联程度，降解难易度，它是近年发展起来的一个新品种。相信由于高分子材料化肥在农业上的广泛应用，能够提高化肥的利用效率，减少污染。将对生态农业起列至关重要的作用，是新世纪化肥工业的发展方向。 3现代农业种子处理上应用的商分子材料种子化学处理包括种衣剂的制造配伍和处理工艺(机械或人工)，两者密不可分。新一代种子化学处理一般可分为：1)物理包裹：利用干型和湿形高分子成膜剂，包裹种子。2)种子表面包膜：利用高分子成膜剂将农用药物和其他成分涂膜在种子表面。3)种子物理造粒：将种子和其他高分子材料混和造粒，以改善种子外观和形状，便于机械播种。现代化的种衣剂主要是以液状为主，对种子进行包膜处理。种衣剂形态包括真溶液，乳液，含同体微粒的悬浮液．微囊悬浮液。在所有的不同形态的种衣剂中，高分子材料用作成膜剂是不可缺少的重要成分，也是种子包膜类种衣剂产品的核心。因为高分子材料的选择．决定着与药物的配伍性能，膜材料和种子的粘结性能。控制药物释放的性能，从而控制植物生长。 4农产品包装上应用的商分子材料蔬菜、水果的保鲜、储存、运输，粮食的储运、防霉变等是提高农产品附加值，增加农民收人的关键环节。我国每年因贮存不当造成的粮食损失高达4()o一600lL斤，可见发展农产品包装用高性能高分子材料对国民经济和农业生产的重要意义。建议采用各种聚合物改性加丁新技术．如辐照增容、分子复合、纳米复合、多层挤出等，制备具有优良的防潮、阻气、阻味、蔽光、易热封、有适当的气体透过选择性的聚乙烯(PE)，聚碳酸A”一(Pc)，聚酞胺(PA)。聚乙烯醇(P VA)基的农产品包装用高性能高分子材料，以及使种子出芽率不低于95％的种子包装用特殊阻隔膜。采用分子复合、原位聚合以及新型加丁技术实现聚乙烯醇的热塑加工，制备阻隔性好、保鲜性好、可生物降解的新型PVA薄膜。

生活中的高分子材料很多,如蚕丝、棉、麻、毛、玻璃、橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。下面就以塑料和纤维素举例说明。一、生

活中常见的高分子材料———塑料塑料是一种合成高分子材料,又可称为高分子或巨分子,也是一般所俗称的塑料或树脂,可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的, 它的主要成分是合成树脂。塑料主要有以下特性:①大多数塑料质轻,化学性稳定, 不会锈蚀;②耐冲击性好;③具有较好的透明性和耐磨耗性; ④绝缘性好,导热性低;⑤一般成型性、着色性好,加工成本低;⑥大部分塑料耐热性差,热膨胀率大,易燃烧;⑦尺寸稳定性差,容易变形;⑧多数塑料耐低温性差,低温下变脆;⑨容易老化;⑩某些塑料易溶于溶剂。塑料的优点1、大部分塑料的抗腐蚀能力强,不与酸、碱反应。2、塑料制造成本低。3、耐用、防水、质轻。4、容易被塑制成不同形状。5、是良好的绝缘体。6、塑料可以用于制备燃料油和燃料气,这样可以降低原油消耗。塑料的缺点1、回收利用废弃塑料时,分类十分困难,而且经济上不合算。2、塑料容易燃烧,燃烧时产生有毒气体。3、塑料是由石油炼制的产品制成的,石油资源是有限的。塑料的结构基本有两种类型:第一种是线型结构,具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物;第二种是体型结构,具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。线型结构(包括支链结构)高聚物由于有独立的分子存在,故有弹性、可塑性,在溶剂中能溶解,加热能熔融,硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在,故没有弹性和可塑性,不能溶解和熔融,只能溶胀,硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有,由线型高分子制成的是热塑性塑料,由体型高分子制成的是热固性塑料。塑料的应用:透明塑料制成整体薄板车顶。薄板车顶的新概念基于透明灵活的聚碳酸酯或硅树脂材料,可以被永久性地塑造成单个的聚碳酸酯薄板,也可作为可折叠铰链和封条。拜耳材料科技研发的原型总共配备了四个灵活的薄板部件,形成了四扇“顶窗”,每扇窗都可单独打开和关闭。导轨用于连接薄板部件,形成一个牢固、透明的聚碳酸酯车顶外壳。一个同样透明的管子沿车顶结构中央纵向放置,在“顶窗”打开后用来调节折叠薄板。这样可以形成三维立体结构,组件比平坦的薄板更加牢固。同时也大大降低了单个组件的数量。二、生活中常见的高分子材料———纤维素纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是世界上最丰富的天然有机物,占植物界碳含量的50%以上。纤维素是自然界中存在量最大的一类有机化合物。它是植物骨架和细胞的主要成分。在棉花、亚麻和一般的木材中,含量都很高。纤维素的结构:纤维素是一种复杂的多糖,分子中含有约几千个单糖单元,即几千个(C6H10O5);相对分子质量从几十万至百万;属于天然有机高分子化合物;纤维素结构与淀粉不同,故性质有差异。纤维素的性能:纤维素不溶于水和乙醇、乙醚等有机溶剂,能溶于铜氨Cu(NH3)4(OH)2 溶液和铜乙二胺[NH2CH2CH2NH2]Cu(OH)2溶液等。水可使纤维素发生有限溶胀,某些酸、碱和盐的水溶液可渗入纤维结晶区,产生无限溶胀,使纤维素溶解。纤维素加热到约150℃时不发生显著变化,超过这温度会由于脱水而逐渐焦化。纤维素与较浓的无机酸起水解作用生成葡萄糖等,与较浓的苛性碱溶液作用生成碱纤维素,与强氧化剂作用生成氧化纤维素。纤维素的用途:棉麻纤维大量用于纺织工业;木材、稻草、麦秸、蔗渣等用于造纸;制造硝酸纤维:火棉(含N 量较高,制无烟火药)、胶棉(含N量较低,制赛璐珞和油漆);制造醋酸纤维:不易着火,用于制胶片;制造粘胶纤维(NaOH、CS2处理后所得,长纤维称人造丝,短纤维称人造棉);膳食纤维:第七种营养成分,有利于消化。高分子材料作为我们生活用品的基本材料一直随着人类发展而发展,至今仍在不断发展着。它伴随着我们生活水平的提高,其用途,其性能也在不断随着人们的需求而改变着。在今后它也将继续随着人类文明的发展而不断进步,其带来的环境等一些问题也将被解决。我相信,高分子材料不会被取代,它将永远属于我们生活的必需品,它会随着人类文明的发展而不断发展,与人类生活更加贴切。

9、复合材料在航天飞机、汽车上的应用

飞机：在航空复合材料应用的进程中，军机、民机、直升机、无人机各自走过相似的发展道路。军机上复合材料的应用大致可分为三个阶段。

第一阶段，复合材料主要用于舱门、口盖、整流罩以及襟副翼、方向舵等操纵面上，受力较小，制件尺寸较小，大约于20世纪70年代初即已实现；

第二阶段，复合材料开始应用于垂尾、平尾等受力较大、尺寸较大的尾翼级部件，其中，美国F-14战斗机在1971年把硼纤维增强的环氧树脂复合材料成功应用在平尾上，被称为复合材料史上的一个里程碑。自20世纪70年代初至今，国外军机尾翼级的部件均已用复合材料制造。

第三阶段，复合材料进入机翼、机身等受力大、尺寸大的主要承力结构中。其中，美国原麦道飞机公司于1976年率先研制了F/A-18的复合材料机翼，把复合材料的用量提高到了13%，成为复合材料史上的又一个重要里程碑。此后，国外军机群起仿效，几乎都采用了复合材料机翼。目前世界军机上复合材料用量约占全机结构重量的20%～50%不等。

民机既强调安全性也强调经济性，同样对结构减重有迫切需求。以美国为例，复合材料在大型民机上的应用，大致走过了四个阶段，体现了循序渐进的原则。

第一阶段，复合材料主要应用在受力很小的前缘、口盖、整流罩、扰流板等构件，该阶段于上世纪70年代中期实现。

第二阶段，受力较小的部件如升降舵、方向舵、襟副翼等开始应用复合材料制造，该阶段约于80年代中期结束。我国ARJ21新支线飞机的复合材料技术水平大致在这个阶段。

第三阶段，复合材料应用在受力较大的部件，主要是垂尾、平尾等，如波音公司B777的复合材料垂尾、平尾。波音777共用复合材料9.9吨，占结构总重的11%。

第四阶段，复合材料应用于飞机最主要受力部件机翼、机身等，如波音公司的B787“梦想”飞机，代表了飞机结构复合材料化的发展趋势。波音787飞机共使用复合材料50%，超过了铝、钛、钢金属材料的总和，主要应用在机翼、机身、垂尾、平尾、机身地板梁、后承压框等部位，是第一个采用复合材料机翼和机身的大型商用客机。

直升机包括军用、民用和轻型直升机三类，先进复合材料在各种直升机上的用量均很大。如V-22可垂直起落，倾转旋翼后又能高速巡航，该机结构的50%由复合材料制成，包括机身、机翼、尾翼、旋转机构等，共用复合材料3000多千克。美国武装直升机“科曼奇”(RAH- 66)共使用复合材料50%，欧洲最新的“虎”式武装直升机复合材料用量高达80%，接近全复合材料结构。我国与法国、新加坡合作研制的轻型直升机EC120的机身、垂尾、水平安定面、尾翼、前舱等结构均由复合材料制成。

无人机包括无人作战机、无人侦察机和各种小型、微型、超微型无人机。军用无人机具有的低成本、轻结构、高机动、大过载、高隐身、长航程的技术特点，决定了其对减重的迫切需求，因此复合材料用量都很大，鲜明地体现了飞机结构复合材料化的趋势。美国波音公司X-45系列飞机复合材料用量达90%以上，诺斯罗普·格鲁门公司的X-47系列飞机基本上为全复合材料飞机。

航空发动机应用复合材料可以大幅度提高其推重比，因此先进复合材料已成为未来发动机关键材料之一。发动机除使用树脂基复合材料外，因温度要求的关系，还会用到金属基、陶瓷基、碳/碳等复合材料。

汽车：现在在汽车中所使用的大部分结构材料仍然是以金属为主，因为现在较为成熟的复合材料大都为纤维增强的树脂基材料（FRP），这一类材料并不适合作为汽车这种对于结构力要求非常高的产品上。所以其实汽车中所使用到的复合材料不管是在在汽车重量百分比和种类上，都是比较少的。

一般类型的汽车所能使用到的复合材料的部件大约是如下几种：1，轮胎，轮胎不完全是橡胶制成的，其中还包有钢丝线或者钢丝网；2，雨刮条，雨刮条为橡胶和金属共挤出的材料，也属于复合材料的一种；3，内饰件，也就是我们在汽车内部看到的大部分

塑料件，比如烟灰盒，储物箱等等，这一类的塑料件其实只用塑料制成也是可以，但是有一部分品牌的内饰件会在其中加入一部分短纤作以增强其强度；4，挡风玻璃，挡风玻璃本身就是玻纤-树脂类的复合材料，同时有些挡风玻璃其中还加入了增强长纤维以保证其受到撞击后不会碎裂。

以上为一般类型的汽车中能使用到的复合材料，种类并不是很多。

在高档的跑车中，汽车的外板可能会使用碳纤维板来替代金属板以减轻车体重量。这一类的碳纤维板也属于碳纤维-树脂复合材料。

10、纳米仿生研究的意义

很多动物的器官组成是纳米尺寸的的，具有神奇的功能,（例如，曾看过一篇报道说蝙蝠发出超声波的鼻子有一些特殊结构是纳米级的。）这些都有很大的应用价值。