美国媒体《复合材料世界》（CompositesWorld, 简称CW）日前发表博文，庆祝其1993年创刊以来为复合材料行业服务30年。借此机会，此文按年代顺序回顾了把复合材料行业塑造成如今状态的重大发展。      

1930年代      

20世纪30年代，玻璃制造厂商欧文斯·伊利诺斯公司与康宁玻璃公司联手，将其玻璃纤维与聚酯树脂相结合，创造出一种新型、强劲、轻质的材料。1935年，两家公司合并成欧文斯-科宁公司，推出Fiberglas（商名，代表玻璃纤维产品）。Fiberglass (玻璃纤维)这个名字后来被普遍用来描述一类材料，也被用来表示玻璃纤维增强聚合物（GFRP）。      

在同一时期，聚合物的研发工作产生了几种技术，这些技术在复合材料的制造中得到广泛应用。1932年，杜邦公司推出了第一种聚酰胺热塑性聚合物尼龙6-6，然后在1936年获得了UPR（不饱和聚酯树脂）专利。1938年，第一个环氧树脂专利授予了P.Castan和S.Greenlee。      

1940年代      

船艇行业是很早采用GFRP产品的用途。曾在欧文斯··伊利诺斯玻璃公司工作的工程师Ray Green于1942年制造了第一艘GFRP帆船，引发了这种材料在船艇行业中的广泛使用，并一直延续到今天。      

（来源：Ray Greene & Co）      

在第二次世界大战期间，军事用途对轻质高强的材料有巨大需求。这种需求导致了对复合材料的进一步研发，特别在航空行业。科学家和工程师开始探索将玻璃纤维与树脂基体相结合，以制造强度重量比更高的复合材料。      

20世纪40年代中期，莱特-帕特森空军基地开始进行用复合材料制造飞机结构部件的实验。1944年，第一架采用GFRP机身的飞机在该基地起飞。      

（来源：Getty Images）      

1944年成立了飞机材料和工艺工程师协会，旨在满足航空工程师之间的信息交流需求。该协会的名称随着时间的推移而演变，最终成为今天所知的材料与加工工程进步协会（SAMPE）。      

随着复合材料在军事和船艇中的应用以指数级的速度增长，其他用途也开始出现。玻璃钢管道开始用于工业用途。1948年，Glastic公司开发了用于汽车工业的片状模塑料（SMC）和团状模塑料（BMC）。      

1950年代      

在20世纪50年代和60年代，复合材料行业经历了显著的增长和技术进步。新材料的开发以及纤维生产技术的改进，使复合材料具有优异的性能。      

复合材料开发的关键人物之一是美国科学家W.Brandt Goldsworthy博士，他率先使用铸塑酚醛树脂与玻璃纤维相结合，生产了该行业首批GFRP模具。1950年，Goldsworthy发明了制造复合材料的拉挤工艺，该工艺将纤维牵拉通过树脂槽，然后通过加热模具成型。典型用途包括用于屋顶结构、桥梁、梯子和框架的梁和大梁。      

除了拉挤工艺外，其他复合材料制造工艺，包括真空袋成型和大规模纤维缠绕成型，都在20世纪50年代取得了进展。纤维缠绕成为制造导弹和火箭发动机的基础技术。20世纪50年代的几项专利产生了后来的树脂传递模塑（RTM）——一种将树脂注入纤维预制体中（通常在压力之下），在闭合的模具中成型制品的工艺。RTM随着时间的推移已经发展成为高压RTM（HP-RTM），它能够在几分钟内生产出完全固化的复合材料制件。这些方法形成了当今广泛使用的复合材料成型方法。      

1953年，美国通用汽车公司的小型轿车厂雪佛兰生产了一辆车身完全由玻璃纤维增强塑料制成的科尔维特（Corvette）跑车。      

（来源：General Motors）      

1957年，发明了使用棉花和人造丝制造的的碳纤维，诞生了一种会引起行业巨大变革的材料。      

1960年代      

1961年，碳纤维首次由聚丙烯腈（PAN）制成。凭借其卓越的强度和低重量，该材料为航空航天部件、一级方程式赛车以及网球拍和自行车等体育设备等高性能用途带来了新的可能性。      

1970年代      

在60年代末和70年代，新材料和工艺的不断发展导致复合材料越来越多地用于广泛的用途。硬质泡沫和芯材被用于建筑板材和体育器材。杜邦公司在70年代初推出了凯夫拉纤维（Kevlar), 这种对位芳族聚酰胺纤维开始在先进的复合材料中获得应用。      

纤维增强材料继续被探索用于飞机的结构用途，在70年代业界对通用航空用途产生了越来越大的兴趣。      

1977年，为Lear Fan飞机设计了第一架全碳纤维增强环氧树脂机身。该飞机未获得认证，但为未来的复合材料密集型机身设计铺平了道路。      

1980年代      

20世纪80年代，复合材料在高性能用途中的应用显著增长。1981年，第一个碳纤维整体车身底盘用于迈凯轮一级方程式赛车。      

复合材料开始被商用航空公司采用。1982年，五架装有复合材料水平尾翼的波音737-200客机投入使用；1985年，空客A310飞机采用了碳纤维垂直尾翼扭矩箱；1988年，空客A320飞机采用了全复合材料垂直尾翼。      

此外，在20世纪80年代，复合材料在许多基础设施中的应用也有所增加，包括世界上第一座使用复合材料筋束的公路桥和第一座全复合材料桥面。      

复合材料行业不断发展壮大。制造工艺的进步，包括自动铺层技术和树脂灌注方法，提高了复合材料生产的效率和规模化。玄武岩纤维和天然纤维等新型纤维也被开发出来，对传统纤维提供了环保替代品。      

1990年代      

20世纪90年代是复合材料在各种用途中显著增长和发展的时期。研发工作产生了具有更高耐久性、更高比强度以及抗疲劳和耐腐蚀性的材料选择。对使用复合材料实现轻量化的兴趣增加，促使汽车制造商开始探索用于车身板和内部零部件等用途的复合材料。      

复合材料在体育用品和船艇行业中继续受到欢迎。风能市场采用了复合材料风力涡轮机叶片，叶片的长度越来越长，越来越需要更轻和更强的材料。由于其高强度和耐腐蚀性，复合材料也进入了土木工程项目，如桥梁构件、建筑构件等。      

（来源：Thinkstock）      

这十年的另一个重大事件是在航空航天领域中使用复合材料取得了令人难以置信的进展。1995年，波音777投入使用，其特点是含有大量的复合材料部件——包括水平和垂直尾翼、升降舵和方向舵在内的整个尾部组件都是由复合材料制成的。        

20世纪90年代，复合材料制造技术也出现了大量创新，包括自动铺纤工艺的改进，致使生产效率提高和成本降低。这也是一个继续研究新型复合材料的时代，包括纳米复合材料和混搭材料。      

2000年代      

在2000年代，复合材料在商用航空中的使用继续增长。2002年，空客A340作为第一架采用热塑性复合材料机翼部件的飞机投入使用。世界上最大的客机――空客A380的设计在21世纪初完成。空客A380约22%由复合材料制成。       

2007年，波音公司推出了787梦想客机，这是商用航空广泛采用复合材料的一个重要里程碑。复合材料占飞机结构重量的50%以上。      

当然，在这段时间里，除了商用客机外，复合材料在各种飞机项目中的应用也越来越多，从商务级喷气式飞机、通用航空到国防飞机。      

与此同时，汽车行业继续探索轻量化复合材料。它们在各种豪华汽车和扩产汽车（如雪佛兰科尔维特）的车身板中获得应用。      

2010年代      

2010年代，由于复合材料的耐用性和耐腐蚀性，它们在基础设施中的使用量不断增加，如更多的混凝土结构使用FRP筋替代钢筋。复合材料也继续在可再生能源用途中发挥作用，特别是为海上风电场制造更大的轻重量风轮叶片，以及在早期建造的陆上风电场中更有效地发电。      

随着汽车行业将轻量化作为满足严格燃料效率标准的一种途径，复合材料在主流汽车中的使用越来越多。      

与此同时，制造业各个领域对可持续性和环境责任的关注也在上升。为此开展了更多的研究，以寻找复合材料回收和再利用的新方法，并从复合材料废料中回收有价值的碳纤维。      

到本年代末，世界上三架最先进的客机——波音777X、787和空客A350——都投入了生产，每架都使用了数量空前的复合材料。开发新的中型飞机（NMA）的时机已经成熟，预计这种飞机将使用更大份额的先进材料。      

2018年至2019年间，波音737 MAX发生了二起坠机事故，导致整个机队停飞。737 MAX灾难影响到整个航空业。不久之后，新冠病毒的出现加剧了这种停顿。      

2020年及以后      

2020年初，新冠肺炎疫情迅速蔓延，到当年春天，整个世界都处于一场波及社会方方面面的医疗危机之中。对空中交通需求的减少对整个航空供应链产生了连锁反应，打乱了生产计划。疫情引发了劳动力短缺和供应链崩溃，困扰着制造业的各个领域。面对这些挑战，许多复合材料制造商和供应商将精力转向研究和开发，探索材料、工艺、自动化和数字化方面的新进展。      

随着全球经济的持续复苏，整个制造业将继续发展，越来越注重可持续、环保的材料和工艺。行业领导者们增加了生物基聚合物和纤维的引入，并对其产品和工艺进行生命周期分析（LCA），以开发和实施减少碳足迹的设备。      

在过去几年里，CW也看到了其他方面的发展趋势。其中包括储氢、热塑性材料应用的增加、对太空探索的更高关注度以及迅速发展的航空新门路：先进空中交通。这些趋势的前景还有待观察，但很明显，复合材料，无论其用途如何，都将继续被探索，不仅作为传统材料的替代品，而且作为能生成新兴技术的材料解决方案。CW——以及整个复合材料行业——已经在展望未来30年。