加速、滑行、拉桿、離地、飛入云霄——2017年5月5日，C919成功首飛。為減輕飛機結構重量，C919中型客機采用大比例先進金屬材料和復合材料，其中復合材料占比20%。

圖1 C919中型客機

先進復合材料專指可用于主承力結構或次承力結構，其剛度和強度相當于或超過鋁合金的復合材料。從技術成熟程度與應用范圍來看，碳纖維復合材料，尤其是樹脂基碳纖維復合材料最為突出。其性能特點如下：

(1)高比強度和比模量，相當于傳統(tǒng)材料的4～5倍；

(2)各向異性和可設計性良好；

(3)抗疲勞特性良好；

(4)由于層面吸能和夾層結構，減振性良好；

(5)易于大面積整體成型。

碳纖維是含碳量在90%以上的高強度高模量纖維。耐高溫居所有化纖之首，同時具有抗摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等特性，外形呈纖維狀、柔軟、可加工成各種織物，由于其石墨微晶結構沿纖維軸擇優(yōu)取向，因此沿纖維軸方向有很高的強度和模量。

20世紀50年代初應火箭、宇航及航空等尖端科學技術的需要加之前驅纖維炭化工藝的出現(xiàn)使得碳纖維工業(yè)化成為現(xiàn)實。隨著尖端技術對新材料性能要求的日益苛刻，科技工作者在碳纖維生產(chǎn)技術上不斷攀升，80年代初期，高性能及超高性能的碳纖維相繼出現(xiàn)。

碳纖維和環(huán)氧樹脂結合而成的復合材料，由于其比重小、剛性好和強度高而成為一種先進的航空航天材料，尤其是民用飛機碳纖維復合材料用量在近幾十年的增長速度十分迅速，從1980年,波音公司B757、B767復合材料用量占比4%，發(fā)展到1993年空客A340復合材料用量占比14%，再到目前,空客公司A350復合材料占比已達到52%。碳纖維復合材料在民用飛機上的用途不僅是作為飛機制造的基礎材料更重要的是作為結構件。以波音787為例，碳纖維復合材料用作裝飾件的占比為30%，用作結構件的占比為70%，其使用涉及整個機身、機翼、垂尾、艙門等重要結構。

圖2 碳纖維復合材料作為結構件應用

除了航空航天領域，碳纖維及其復合材料還走進了人們的生活，體育器械、紡織、化工機械及醫(yī)學領域等處處可見其身影。我們日常娛樂使用的羽毛球拍、釣魚竿、游艇，出行使用自行車、高端汽車、F1賽車，生產(chǎn)使用的驅動軸、工業(yè)機器人，醫(yī)學上的牙體修復、再生醫(yī)療和創(chuàng)傷治愈、骨骼修復材料等碳纖維及其復合材料不斷發(fā)展，更加貼近人們的日常需求。