石墨烯橡胶复合材料的制备是一个挑战性的国际难题，采用常规方法难以制备。四川大学在国际上首次提出胶乳混合和原位还原的方法制备石墨烯橡胶纳米复合材料。解决了石墨烯的剥离和均匀分散难题，材料的机械强度、导电、阻隔等综合性能大幅度提高。提出了材料增强、阻隔、耐疲劳机理。研究工作被国际权威专家评价“他们的发现阐明了石墨烯用于天然橡胶增强的巨大潜力”。

智能压电纤维复合材料通过对单层平行排列压电纤维的复合，能有效抑制压电陶瓷沿三维方向的压电效应，增强机电效应的方向性，优化单向驱动性能；作为复合材料，结构整体性大幅提高，很好地克服了压电陶瓷的脆性问题，并能有效避免因局部纤维失效而影响整体器件的问题。智能压电纤维复合材料可进行大幅度弯曲和扭转，适宜应用于包括曲面在内的多种工作主体结构，因而极大地拓宽了压电器件的应用领域。智能压电纤维复合材料集传感、驱动和控制功能于一体，可以广泛应用于飞行器的智能蒙皮、自适应机翼、装备的振动噪声控制和结构健康监测等领域，对有效提高武器装备和飞行器性能、提升生存能力和延长服役寿命等方面具有非常重要的意义。 本项目针对振动对高性能飞行器等武器装备的关键性能、服役寿命的明显制约，发展厚度薄、重量轻、柔韧度好、机电效应方向性强、驱动力和变形量大的智能压电纤维复合材料，填补国内在该技术领域的研究空白，突破西方对该技术和产品的封锁，为智能材料和结构在我国航空、航天、武器装备及民用工业领域的应用提供技术支撑。

金属基复合材料是近几年来迅速发展起来的一种高技术的新型工程材料，它具有高的比刚度，比强度，优良的高温性能，低的热膨胀系数以及良好的耐磨、减摩性。由于其优良的加工、成型性能，明显的性能价格比之优势，在世界许多国家，如美国、英国、日本以及印度、巴西等对它的研究和应用开发正多层次大面积的展开。金属基复合材料的成功应用首先是在航空、航天领域，如美国宇航局（NASA

气凝胶材料是一种纳米多孔性固体材料，孔隙率高达 80.0-99.8%，是最轻 的固体材料，比表面积非常大，隔热性能好。 本项目除可生产耐 650ºC 二氧化硅气凝胶隔热复合材料外，还可生产耐 1100ºC 透波型二氧化硅气凝胶隔热复合材料。气凝胶隔热复合材料可用于冷库 保温、石油管道保温、LNG 保温、高速铁路保温隔音等领域；还可用于防爆、 防弹，气凝胶材料具有吸能的特点，在防爆领域应用前景广阔。 本项目研制的二氧化硅气凝胶隔热复合材料性能指标优于国外同类产品， 耐 1100ºC 的两种二氧化硅气凝胶隔热复合材料国外尚未见报导，综合技术水平 处于国内领先，达到国际先进水平。

气凝胶材料是一种纳米多孔性固体材料，孔隙率高达80.0-99.8%，是最轻的固体材料，比表面积非常大，隔热性能好。 本项目除可生产耐650ºC二氧化硅气凝胶隔热复合材料外，还可生产耐1100ºC透波型二氧化硅气凝胶隔热复合材料。气凝胶隔热复合材料可用于冷库保温、石油管道保温、LNG保温、高速铁路保温隔音等领域；还可用于防爆、防弹，气凝胶材料具有吸能的特点，在防爆领域应用前景广阔。 本项目研制的二氧化硅气凝胶隔热复合材料性能指标优于国外同类产品，耐1100ºC的两种二氧化

汽车车身复合材料主要以经编结构复合材料为主，将刚性纱线成圈技术、针织结构增强设计和异型结构织造技术三者相结合，生产质量轻、强度高的相关产品，满足汽车车身材料的使用要求。汽车车身的材料主要是多轴向经编复合材料和异型结构经编复合材料。 关键技术 ① 多轴向经编复合材料的定义 轴向织物是由带有纬纱衬入系统的织机生产的一类独特的织物。在织物的纵向和横向以及斜向都可以衬入纱线，并且这些纱线能够按照要求平行伸直地衬在需要的方向上。因此这类织物亦称为取向结构。多轴向经编复合材料指在经编结构基础上形成的轴向织物。 ② 多轴向经编织物特点 需求量大、生产效率高、生产成本低（卡尔迈耶的 Malimo Multiaxial 型多轴向经编机最高机速可达 1400r/min，相应产量可达 240m/h）原料适应性好，力学性能优异 ③ 多轴向经编复合材料结构特点 较好力学性能：由于经编多轴向织物纤维平行且伸直排列，所以纤维强度与刚度在复合材料中可以充分发挥。机织物的经纬纱线呈波浪形，其力学性能贡献只有 50%左右。如在平纹布中碳纤维拉伸强度仅为 1100N/mm2，而同样材料在双轴向经编织物中拉伸强度为 2200N/mm2。 降低应力集中，提高材料性能：在普通机织复合材料中，当材料受拉伸载荷时，其应力转移有一个过程，由于树脂模量低，纤维处于不断伸长过程中，应力载荷也逐步加到纤维上，纤维在伸长过程中破坏，树脂与纱线受到剪切应力，在纤维还未断裂时，反复的剪应力作用也使复合材料界面被破坏，导致复合材料强度损失。 知识产权及项目获奖情况 论文 5 篇，专利 1 篇，SCI6 篇 项目成熟度 小批量生产阶段 投资期望及应用情况 多轴向经编复合材料在汽车领域应用，经编复合材料可用于制造车辆壳体、发动机引擎盖、保险杠等

碳纤维复合材料是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合制成的纤维增强材料，因其具有重量轻，强度高，耐高低温等优良特点，近年来广泛应用于航空航天、体育休闲、高铁汽车、土木建筑等领域。碳纤维复合材料在质轻高强的同时，还具有优良的耐疲劳性、耐腐蚀性以及比强度高导致的优良施工性能等，使得它在对于材料性能有着特殊要求的海洋领域的应用前景同样不可小觑。近年来，北京化工大学碳纤维复合材料在船舶制造、海上能源开发、海洋工程修复等领域不断探索新技术。 在船舶上的应用 相比于传统的造船材料，碳纤维复合材料具有天然的优势。首先，碳纤维复合材料具有良好的机械性能。用其制造船体，具有质轻低油耗的特性，而且建造工艺相对简单、周期短、成型方便，因此施工和维护费用远低于钢制船舶。同时由于碳纤维与树脂基体的界面能有效的阻止裂纹扩展，故材料具有良好的耐疲劳性能；此外，由于碳纤维表面的化学惰性，船体具有水生物难以附生，耐腐蚀的特性，这也是船舶建造选材非常重要的因素之一。 碳纤维复合材料具有良好的声、磁、电性能：透波、透声性好，无磁性，因此可以用于提高军舰的隐身性能。在舰船的上层建筑中使用复合材料不仅可以减轻船体的重量，而且通过在夹层中嵌入有滤波功能的频率选择层，就可以在预定的频率下发射和接受电磁波，从而屏蔽敌方的雷达电磁波。各种天线和有关设备都统一组合装备在该结构内，不易被腐蚀，更有利于设备的保养。研制出类似的封闭综合传感器桅杆，这种桅杆是由纳米技术制造的玻璃纤维与碳纤维复合后作为增强体而制成。它可以让各种雷达波束和通信信号相互之间不受干扰地通过，并且损耗极低。碳纤维复合材料还可应用在舰船的其他方面。例如，在推进系统上可用作螺旋桨［和推进轴系，减轻船体的振动效应和噪声，多用于侦察舰和快速巡航舰。在机械和装备上可用作方向舵，某些特殊的机械装置和管道系统等。此外，高强度的碳纤维绳索在海军军舰的缆绳和其他军用物品上也有较为广泛的应用。 民用游艇大型游艇一般为私人所有，价格昂贵，要求质量轻，强度高，耐用性好。碳纤维复合材料可以应用于游艇的仪器表盘和天线，方向舵以及甲板、船舱、船舱壁等增强结构中。传统的复合材料游艇主要由玻璃钢制成，但是由于刚度不足，满足刚度设计要求后往往船体过重，而且玻璃纤维是致癌物质，国外逐步禁用。如今的复合材料游艇中碳纤维复合材料的使用比例大大增加，有的甚至全部采用碳纤维复合材料。例如超级游艇“巴拿马”号双桅船，船身和甲板采用了以碳纤维／环氧树脂为蒙皮。乙烯酯树脂夹层复合材料，pvc泡沫和碳纤维复合材料，桅杆吊杆均是定制的碳纤维复合材料，只有部分的船身使用了玻璃钢。空载重量仅有45t。速度快，油耗低，性能卓越。 在海洋能源开发上的应用 海底油气田近年来，碳纤维复合材料在海洋油气开发领域的应用越来越广泛。海洋环境下的腐蚀，高压，水底暗流流动带来的强剪切作用对材料的耐腐蚀性，强度和疲劳性能提出了严格的要求。碳纤维复合材料在海洋油田开发中有着明显的质轻、耐久、抗蚀方面的优势：一个1500m水深的钻井平台，其钢制系缆的质量就达6500t左右，而碳纤维复合材料密度是普通钢材的1/4，若使用碳纤维复合材料取代部分钢材将显著减少钻井平台的载重负荷，节省平台的建造成本；抽油杆的往复运动，由于管外海水压力与管内压力不平衡极易引发材料的疲劳断裂，而用碳纤维复合材料即可解决这一问题；由于海水环境耐腐蚀，其在海水中使用寿命比钢材要长，且使用深度更深。碳纤维复合材料可以用作油田钻井平台中的生产井管、抽油杆、储藏槽、海底输油管、甲板等部件。制造工艺分为拉挤成型工艺和湿法缠绕工艺。拉挤成型法一般用在普通管材和连接管上。缠绕法一般用作储槽和压力容器的表面，也可用在各向异性的柔性管道之中，其中碳纤维复合材料以特定的角度缠绕排列在铠装层之中。碳纤维复合材料的连续抽油杆是一种类似胶片的带状结构，柔韧性很好。使用碳纤维抽油杆能明显提高出油量，减少电机的载荷，相比之下更节能。而且碳纤维复合材料抽油杆比钢制抽油杆更耐疲劳，抗腐蚀性能更好，更适合应用在海底油田的开发中。 海上风电资源丰富，是未来发展的重要领域，也是风电技术最先进、要求最高的领域。我国海岸线约1800km，岛屿6000多个，东南沿海及岛屿地区风力资源丰富且易于开发。近年来大力促进海上风电能源的开发已经得到了有关部门的支持。风力发电叶片90%以上重量由复合材料组成。海上风力大，发电功率大，势必要求更大的叶片和更优良的比强度和耐久度。显然，碳纤维复合材料能够满足开发大型化、轻量化、高性能、低成本的发电叶片的要求，和玻璃纤维复合材料相比更适合应用于海洋领域。碳纤维复合材料在海洋风力发电中具有显著的优势。碳纤维复合材料叶片质量低，刚度大，模量是玻璃纤维制品的3~8倍；海洋环境下湿度大，气候多变，且风机24h工作。叶片耐疲劳性较好，能较好的抵御恶劣的天气；改善了叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑更均衡，提高能量效率；利用碳纤维的导电性能，通过特殊的结构设计，可有效地避免雷击对叶片造成的损伤；降低风力机叶片的制造和运输成本；具有振动阻尼特性等。 碳纤维复合材料用于海洋工程建筑，主要利用其轻质高强耐腐的特性，以筋索材及结构件的形式，替代传统钢筋建材，解决海水侵蚀钢筋、运输路途遥远运输成本高的问题。已应用于海上岛礁建筑、码头、浮动平台、灯塔塔架等。

汽车轻量化是国家和汽车企业的主要发展战略，已经上升为国家战略重点 支持项目，规模应用复合材料实现减重是企业重要战略之一，在保证汽车的强 度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的空车重量，从而提高汽车的动力 性，可减少燃料消耗，降低排气污染。统计显示，汽车一般部件重量每减轻 1%， 可节油 1%；运动部件每减轻 1%，可节油 2%。国外汽车自身质量同过去相比， 已减轻 20%—26%。预计在未来的 10 年内，轿车自身的重量还将继续减轻 20%。 而纤维复合材料等轻量化材料的开发与应用，在汽车的轻量化过程中发挥着重 大作用。

我国作为一个农业大国，每年会产生大量的以麦秸秆为代表的农作物废弃物，但绝大多数都采用焚烧和填埋方式进行处理，这样不仅污染了环境而且还造成了宝贵资源的严重浪费。聚丙烯无毒、无味、密度小，高的强度、刚度、硬度以及耐热性,可在100度左右使用，这些优点使其产量与用量急剧扩大，有关汽车行业统计表明，1990年世界范围内平均每辆汽车用聚丙烯为22.5kg，1995年达到了38kg，2008年增加到45kg。随着PP用量的不断增加，回收利用这些PP材料已成为当今世界范围内需要迫切解决的一个问题。