高分子復合材料中以纖維增強材料應用最廣、用量最大。其特點是比強度和比模量大、比重小。例如碳纖維與環(huán)氧樹脂復合的高分子復合材料，其比強度、比模量比鋼和鋁合金的比強度、比模量大數(shù)倍，且具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、減摩耐磨、自潤滑、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)展離不開高分子復合材料，高分子復合材料對現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，有著十分重要的作用。復合材料的研究深度和應用廣度及其生產(chǎn)發(fā)展的速度和規(guī)模，已成為衡量一個國家科學技術先進水平的重要標志之一。

高分子復合材料的市場有以下幾個:

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

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

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

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

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

聚合物的相對分子質量很大，具有多分散性，分子鏈則以無規(guī)則纏結方式存在，難以完全結晶，再加上分子鏈的振動對聲子有散射作用，使聚合物材料的熱導率很小。

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

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

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

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

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

由于導電高分子復合材料的優(yōu)點，使得基于傳統(tǒng)的工作方式有了極大程度的改善，如，在開關元件生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)的導電材料在開關中雖然能夠保證電流的有效傳輸，但是金屬材質會產(chǎn)生無用功率，同時導體過熱還會引發(fā)安全事故。因此，在開關元件的生產(chǎn)中應用高分子復合材料，能夠有效地保護用電安全。

同時，利用高分子復合材料的熱效應，能夠制作出熱敏傳感器，提高能源的利用率，另外，導電高分子復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用。

納米材料以其獨特的小尺寸效應、界面效應，以及在光、電、磁、聲、熱力學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合起來。它是以聚合物為基體，用納米材料具有的尺寸效應、量子效應等的剛性粒子(小于100nm)材料采用填充、共混、增強等技術分布于基體中;也可以是其他高分子材料或有機物，用共聚、接枝、交聯(lián)等方法形成的新型復合高分子材料。

納米高分子復合材料一般具有下列特點:

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

②基外材料用量少：就填充類納米復合材料而言，只需要很少的填充材料，如質量分數(shù)3%～5%，即達到高分子材料的改性，可使強度、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4～6倍。

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

1、環(huán)氧樹脂和聚酯方面

將納米SiO2復合材料加入環(huán)氧樹脂，由于表面嚴重的配位不足，表現(xiàn)出極強的活性，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)氧樹脂復合材料的強度、韌性和延展性。

塑料封裝材料是以合成樹脂和SiO2微粒為主體復配以多種化學助劑混煉而成的，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度。納米SiO2復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的改善。但是加入炭黑處理，制品將會變成黑色。為了制成彩色橡膠，將白色SiO2粒子作補強劑，或使SiO2粒子著色制成彩色橡膠制品。

SiO2粒子是三維鏈狀結構物，將其均勻地分散在橡膠大分子中，并與之結成立體網(wǎng)狀結構，從而提高制品的強度、彈性和耐磨性。同時，納米SiO2復合材料對波長499nm的紫外線反射達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。其對塑料的改性相似，目前在各種家電、手機、電視機、電腦和微波爐等領域中的應用已經(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)公司與三菱化學公司共同開發(fā)成功PP/EPR(乙丙橡膠)/納米復合材料，克服了以往PP改性材料韌性增加而斷裂伸長率下降的缺點，兼具有高流動性、高剛性和耐沖擊性，用于制造汽車的前、后保險杠，并于同年實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，稱為“豐田超級烯烴聚合物”。廣泛應用于汽車工業(yè)、食品包裝等，其潛在的廣泛應用還包括飛機內(nèi)部材料、電子、電子元件、防護罩結構部件、制動器和輪胎等。

5、軍事工業(yè)

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

采用復合材料制造的裝甲車輛比用鋼制造的減重27%左右，發(fā)動機系統(tǒng)體積的縮小，可使其減重約40%，大約有20多個零部件可減重1400kg以上。

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