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新一代材料的技術規(guī)格使我們的生產技術達到了一個全新水平，幫助我們創(chuàng)造出過去不可能實現(xiàn)的產品。這些材料是材料科學不斷創(chuàng)新的產物，并且只有在復合材料的發(fā)明并將其引入工業(yè)領域的條件下才能實現(xiàn)。

這篇文章描述了這些新材料是如何被開發(fā)的——同樣重要的是：如何分析它們的化學成分，以及它們的性能。

如何開發(fā)和保留復合材料的優(yōu)異性能

某些材料具有一些優(yōu)異的性能，可以地配合特定的應用。 不幸的是，有時候受環(huán)境的影響，不能輕易地使用這些材料。它們往往需要不斷的更換，減少了它們在使用上所具有的優(yōu)勢。

通過開發(fā)多層結構，或者噴鍍涂層，這些精致的復合材料可以被有效保護并投入使用。

圖1：涂覆不同材料的玻璃片

例如，在厚板中引入納米纖維可以有效提高其抗牽引力、抗彎曲或扭轉力。這些材料通常有一個特征，就是基體（（材料的外部，直接暴露于應力之下））是由網狀纖維構成的。當應力作用于材料時，就會轉移到纖維上。纖維利用彈性形變，可以很容易地處理施加的應力。一旦應力消除，纖維就會把材料帶回到原始狀態(tài)。

這種應力轉移過程導致了自我修復材料的產生。一個典型的例子是一些智能手機的塑料外殼，當刮傷時，可以在幾分鐘內恢復。如果劃痕不太深，它甚至會*消失，使你的手機不容易刮花，長期保持全新。

這些材料的生產，需要更先進的生產技術，因此往往需要投入大量資金。值得一提的是，科學家們已經把注意力集中在如何將應力從基體轉移到纖維上，而不破壞基體的結構。科學家們考慮并研究了幾種不同的解決方案，如制造出一種復雜的纖維骨架，或在纖維上涂覆別的材料，以促進剪切應力在纖維-基體界面上的傳遞。

圖2：不同編織方式的纖維的SEM圖：不同類型的纖維編織具有不同的抗拉強度。根據(jù)不同的應用來選擇合適的編織技術。

如何檢測和分析新一代復合材料

當這些研究在納米級材料上進行時，需要使用到電子顯微鏡來進行分析和測量。使用飛納臺式掃描電鏡（Desktop SEM），既可以快速測量并統(tǒng)計纖維直徑，還可以觀察它們在結構上的變化。同時，也可以對涂層的質量和化學成分進行局部分析，以驗證纖維與基體的結合是否是*的。這可以用能譜分析（EDS）來完成。

另外，復合材料并不是近期的發(fā)明。居住在歐洲大陸的居民在古代就已經將不同種類的材料混合并用于裝飾或別的用途。例如，考古發(fā)現(xiàn)，在德國Speyer大教堂的*陵墓的陪葬品中，里面的紡織纖維與金線混合在一起。