從人類早期的文明建設(shè)到未來的創(chuàng)新，復(fù)合材料在整個人類歷史上都發(fā)揮了重要作用。無論何時，復(fù)合材料都能使世界變得更美好。
復(fù)合材料最早的用途起源于公元前3400年左右的古代美索不達(dá)米亞人，他們以不同角度膠合木條以制造膠合板。自古以來就存在“復(fù)合材料”建筑的概念。全世界的文明都在制造包括泥土/稻草和木材/粘土的房屋時使用了周圍環(huán)境的基本材料?！按u頭”過去是，現(xiàn)在仍然是由泥和稻草制成。
在公元12世紀(jì)，蒙古勇士使用復(fù)合材料（竹子、絲綢、牛腱和牛角以及松樹樹脂）來制作射箭弓，其弓箭比競爭對手的弓箭更快速、更有力，弓的壓縮（內(nèi)側(cè)）側(cè)的一角和片狀的角覆蓋在竹芯上。他們用絲綢將結(jié)構(gòu)緊密包裹，并用松脂將其密封。一家博物館測試了一些尚存的弓箭，這些弓箭已有900多年的歷史了，發(fā)現(xiàn)舊弓箭的強(qiáng)度幾乎與現(xiàn)代弓箭一樣強(qiáng)，并且可以擊中遠(yuǎn)至490碼（近五個足球場的長度）的目標(biāo)。
高分子樹脂
在1800年代后期，獨(dú)木舟建造者開始嘗試使用不同的材料來制造紙層壓板。他們嘗試將牛皮紙（由木漿制成的堅(jiān)固的機(jī)械紙）與紫膠粘合在一起。這是一個好主意，但最終失敗了，因?yàn)榭捎玫牟牧蠠o法完成任務(wù)。1870年至1890年間，人們開發(fā)出了第一批可以從液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)（使用稱為聚合的化學(xué)方法）的合成（人造）樹脂。這些聚合物樹脂通過分子交聯(lián)而從液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。
1930年代開創(chuàng)了樹脂的新紀(jì)元，并最終推動了整個復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。不飽和聚酯樹脂于1936年獲得Carleton Ellis的專利。由于它們的固化（或硬化）特性，它們成為復(fù)合材料制造中樹脂的主要選擇。到1930年代后期，包括環(huán)氧樹脂在內(nèi)的其他高性能樹脂體系也已問世。
出生于比利時的美國化學(xué)家Leo Hendrik Baekeland于1907年創(chuàng)立了最早的合成樹脂之一的電木，開創(chuàng)了復(fù)合材料的現(xiàn)代時代。這種樹脂極易碎，但是貝克蘭發(fā)現(xiàn)他可以通過將其與纖維素結(jié)合來軟化和增強(qiáng)它。膠木的第一個商業(yè)用途是在1917年為勞斯萊斯汽車制造變速旋鈕。在1920年代和1930年代生產(chǎn)了更好的新型樹脂。在1930年代初，兩家美國化工公司American Cyanamid和DuPont進(jìn)一步開發(fā)了聚合物樹脂。在試驗(yàn)過程中，兩家公司都是首次獨(dú)立配制聚酯樹脂。
在1930年代后期，歐文斯-伊利諾伊州玻璃公司開發(fā)了一種將玻璃拉伸制成細(xì)條或纖維的工藝，并開始將它們編織成織物。這些新的玻璃纖維與更新的合成（聚酯）樹脂相結(jié)合，可生產(chǎn)出堅(jiān)固而輕巧的復(fù)合材料。1942年，俄亥俄州托萊多的工程師Ray Greene（曾在伊利諾伊州歐文斯玻璃公司工作）用玻璃纖維和聚酯樹脂制成了橡皮艇。
成長中的產(chǎn)業(yè)
霍華德·休斯（Howard Hughes）在云杉鵝身上使用了復(fù)合材料的翼梁（薄木層和塑料樹脂）。在第二次世界大戰(zhàn)期間，因?yàn)檐姺綄で鬁p輕航空器和水上飛機(jī)重量的材料，同時提高其強(qiáng)度、耐久性和耐候性以及對鹽空氣和海水的腐蝕作用，新興的復(fù)合材料行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。到1945年，已超過700萬磅的玻璃纖維用于軍事用途。很快，F(xiàn)RP復(fù)合材料的好處，特別是其耐腐蝕性已為公共部門所熟知。例如，玻璃纖維管于1948年首次推出，在腐蝕市場（石油工業(yè)）中已成為其最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域之一。
戰(zhàn)后復(fù)合材料繼續(xù)騰飛，并在1950年代迅速增長：船、卡車、跑車、儲罐、管道、管道和許多其他產(chǎn)品都是用復(fù)合材料制造的。1953年，第一條帶有玻璃纖維車身板的雪佛蘭科爾維特正式下線。同樣在1950年代初期，開發(fā)了拉擠成型、真空袋成型和大規(guī)模長絲纏繞等制造方法。細(xì)絲纏繞成為推動1960年代及以后太空探索的大型火箭發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)。
廣泛應(yīng)用
盡管第一條碳纖維在1961年獲得了專利，但碳纖維復(fù)合材料花了數(shù)年的時間才能商業(yè)化。碳纖維的使用幫助推動了許多行業(yè)的許多應(yīng)用，包括航空航天、汽車、船舶和消費(fèi)品。1966年，杜邦化學(xué)家Stephanie Kwolek發(fā)明了芳綸芳綸纖維Kevlar，其強(qiáng)度足以用于高級復(fù)合材料。凱夫拉爾以其防彈和防刺防彈衣而聞名。新型和改良的樹脂幫助增加了對復(fù)合材料的需求，特別是在較高溫度范圍和腐蝕性應(yīng)用中。在1970年代，汽車市場超過海運(yùn)市場，成為第一大復(fù)合材料市場-直到今天，它仍然保持這一地位。
在1970年代末和1980年代初，復(fù)合材料首先在歐洲和亞洲的許多基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用中使用，包括世界上第一座使用增強(qiáng)筋的復(fù)合材料的公路橋梁和第一座全復(fù)合材料橋面。1990年代，蘇格蘭第一座全復(fù)合材料人行天橋建成。在西弗吉尼亞州的麥金萊維爾建造的第一座FRP鋼筋混凝土橋梁橋面；堪薩斯州羅素市的第一個全復(fù)合材料汽車橋面。許多FRP復(fù)合材料人行天橋已經(jīng)安裝在美國州和國家公園的偏遠(yuǎn)地區(qū)。
現(xiàn) 代
現(xiàn)在，許多工業(yè)設(shè)計(jì)師和工程師都為制造、建筑和運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)中的各種組件指定采用復(fù)合材料。FRP復(fù)合材料系統(tǒng)在全球成千上萬的裝置中用于加固或抗震加固鋼筋混凝土或磚石結(jié)構(gòu)，從建筑物和停車場到運(yùn)輸結(jié)構(gòu)（如橋柱和甲板）。在2000年代初期，納米技術(shù)開始用于商業(yè)產(chǎn)品。碳納米管在復(fù)合材料中起著重要的作用。碳納米管可用作聚合物中的復(fù)合纖維，以改善本體產(chǎn)品的機(jī)械、熱和電性能。
3D打印在2010年代的興起將制造業(yè)帶入了家庭和小型企業(yè)，使用戶可以將任何可以通過CAD程序?qū)崿F(xiàn)夢想的物品帶到桌面上。復(fù)合材料公司正在通過使用增強(qiáng)纖維進(jìn)行3D打印項(xiàng)目進(jìn)入這一領(lǐng)域。碳纖維或玻璃纖維的不連續(xù)纖維最常用于在每個市場領(lǐng)域的3D打印過程中增強(qiáng)塑料，包括汽車、航空航天、工具、醫(yī)藥和基礎(chǔ)設(shè)施。這些增強(qiáng)材料可在更短的時間內(nèi)用更少的材料提供復(fù)合材料的強(qiáng)度，并且可以從一個桌面進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作原型。2014年，Mark Forged宣布開發(fā)出世界上第一臺碳纖維3D打印機(jī)。
展望未來
復(fù)合材料行業(yè)繼續(xù)發(fā)展。FRP復(fù)合材料的使用已經(jīng)改變了船舶、汽車和航空航天市場。基礎(chǔ)設(shè)施和化學(xué)加工中的許多特定應(yīng)用都經(jīng)歷了類似的巨大轉(zhuǎn)變。隨著行業(yè)充分利用復(fù)合材料提供的設(shè)計(jì)靈活性、耐用性、低重量、耐腐蝕和其他性能，在建筑領(lǐng)域也存在著類似技術(shù)轉(zhuǎn)變的巨大潛力。
2015年，美國能源部宣布建立先進(jìn)復(fù)合材料制造創(chuàng)新研究所，該研究所致力于使高級復(fù)合材料更便宜、制造能耗更低，同時使復(fù)合材料更易于回收。新纖維和樹脂的開發(fā)將有助于為復(fù)合材料創(chuàng)造更多的應(yīng)用。當(dāng)復(fù)合材料滿足對更強(qiáng)，更輕和環(huán)保產(chǎn)品的需求時，環(huán)保樹脂將結(jié)合再生塑料和生物基聚合物。復(fù)合材料將繼續(xù)使世界變得更美好。
（參考來源ACMA）
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