我國著名的戰(zhàn)略科學(xué)家、中國科學(xué)院和中國工程院資深兩院院士師昌緒先生生前曾說:“復(fù)合材料幾乎是一個無所不為的材料?!毙〉礁郀柗蚯驐U、吉他外殼、自行車,再到汽車、帆船、艦艇,進而延伸到無人機、各種軍用飛機、民用大型客機、深海裝備、國際空間站等,先進復(fù)合材料無不在其中顯示出了其獨一無二的不可替代性。
根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2023年中國復(fù)合材料制品產(chǎn)量將超過550萬t左右,行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)實現(xiàn)利潤總額將達到92.5億元。隨著我國新能源汽車、高端制造、航空航天等行業(yè)的快速發(fā)展,我國制造業(yè)越來越注重復(fù)合材料發(fā)展。隨著我國“2030年碳達峰、2060年碳中和”目標(biāo)的提出,復(fù)合材料發(fā)展的優(yōu)先級將會越來越靠前。
從整體看,我國復(fù)合材料無論從技術(shù)還是到產(chǎn)業(yè),已經(jīng)取得了不俗的成績,如高性能碳纖維、電致變色復(fù)材等正在逐步縮小和拉近與國外同類產(chǎn)品的代際差距。國產(chǎn)大飛機C—919,長征系列運載火箭,深海潛航器“蛟龍一號”和“海斗一號”,國產(chǎn)J—20和J—31戰(zhàn)斗機,大型軍用運輸機運—20,以及我國即將完成建設(shè)的國際空間站和在未來計劃進行的火星取樣、木星探測、土星探測等重大工程,均采用了或?qū)⒉捎猛耆珖a(chǎn)的先進復(fù)合材料。
但是,我國復(fù)合材料的發(fā)展也暴露出了一些問題。復(fù)合材料領(lǐng)域的前輩——北京中科院化學(xué)所原副所長吳仁杰先生曾說,“我們就像一個剛剛醒來的人,打哈欠,伸懶腰,總也起不來床。”這種“沒睡醒”的感覺,到現(xiàn)在依然存在。
歸結(jié)起來,我國復(fù)合材料發(fā)展存在的關(guān)鍵問題就是基礎(chǔ)研究的薄弱,這也是長期困擾我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要矛盾。這個問題主要體現(xiàn)在:設(shè)計應(yīng)用能力較弱,材料的許用值和設(shè)計值往往與實際應(yīng)用存在偏差;應(yīng)對環(huán)境服役變化的能力不強,研究者對復(fù)合材料使用的環(huán)境和應(yīng)用場景的前瞻設(shè)計缺乏預(yù)判;復(fù)合材料的多功能化也是影響其使用場景和環(huán)境關(guān)鍵技術(shù),但在這方面我國的材料設(shè)計和研發(fā)人員還缺乏基礎(chǔ)經(jīng)驗;力學(xué)是一切裝備設(shè)計的基礎(chǔ),而復(fù)合材料性能首先要解決的就是力學(xué)問題,我國復(fù)合材料人才尚對基礎(chǔ)力學(xué)的理論知識儲備和認(rèn)識不足。
材料不強,我國的制造強國夢則無法實現(xiàn)。加強基礎(chǔ)研究和基礎(chǔ)人才的培養(yǎng)仍將是未來我國實現(xiàn)“材料強國”的主要抓手。我國要做強復(fù)合材料,就要永遠(yuǎn)行走在基礎(chǔ)研究的探索之路上。
10.19599/j.issn.1008-892x.2022.01.001