原位復合技術制備的復合材料

Ⅰ 什麼叫原位生成

是原位生成.
傳統復合材料制備方法有粉末冶金法、噴射成型法和各種鑄造技術即模壓鑄造、流變鑄造和混砂鑄造等[。所有這些方法是將事先制備好的增強相加入處於熔融狀態或粉末狀態的基體材料中,於是傳統的增強相被稱為外加的。外加法制備的復合材料存在增強體顆粒尺寸粗大、熱力學不穩定、界面結合強度低等缺點。為了克服這些缺點,近年來出現了原位合成技術,即在一定條件,通過化學反應,在基體內原位生成一種或幾種增強相(如TiB2、Al2O3、TiC等) ,從而達到強化的目的。這種方法可得到增強顆粒尺寸細小、熱力學性能穩定、界面無污染、結合強度高的復合材料,是一種有前途的顆粒增強復合材料製造工藝。原位合成法常用於碳納米管的強韌化工藝中。對碳納米管進行羥基磷灰石包覆利用的就是原位合成法。
在生物基因工程領域，生物晶元制備中材料的固定方式主要包括原位合成法和點樣法兩種，點樣法又分為接觸式點樣法和非接觸式點樣法。原位合成法主要用於基因晶元的制備，點樣法可用於基因晶元和蛋白質晶元的制備。細胞晶元主要是通過細胞本身的貼壁生長來完成固定。組織晶元通過一些黏性溶劑(如石蠟)使組織切片固定在載體上。某些微流體晶元不需要材料的固定，只是通過硅材料上大量的微通道來完成檢測，另外一些微流體晶元通過特殊的作用(如蛋白質的特異性結合、序列互補DNA片斷等)把材料固定在微粒上來完成檢測。在此我們主要介紹原位合成技術和直接點樣技術。
原位合成是直接在固體基質上用4種單核苷酸合成所需的DNA片段。Affymetrix公司的GeneChipTM是高密度寡核苷酸微陣列原位合成的代表，製造工藝採用原位光刻合成。其他原位合成製造工藝還有光敏抗蝕層並行合成法、微流體通道在片合成法、噴印合成法及分子印章在片合成法。
原位合成晶元是指將多個寡核苷酸片段用單核苷酸底物直接合成到載體的特定位置上制備的晶元，主要包括以下幾種制備方法。

Ⅱ 原位合成的製作方法

原位合成晶元是指將多個寡核苷酸片段用單核苷酸底物直接合成到載體的特定位置上制備的晶元，主要包括以下幾種制備方法。 美國NimbleGen公司用獨特的光導合成化學結合無掩膜陣列合成技術(MAS)。MAS系統包括無掩膜的光發射機、反應腔、DNA合成儀和電腦等，系統的核心是一個數碼微鏡裝置(digital micromlrror device，DMD)，創造了虛的掩膜代替傳統的物理掩膜。這些「虛的掩膜」能反射紫外光的模式，該模式通過選擇性地在精確位置上切割紫外標記的保護基團來去保護新生寡核苷酸，並使下一個鹼基加上去。這種方法可以合成長達60個鹼基的寡核苷酸片段，一張晶元上可以合成38萬個寡核苷酸。
傳統復合材料制備方法有粉末冶金法、噴射成型法和各種鑄造技術即模壓鑄造、流變鑄造和混砂鑄造等[。所有這些方法是將事先制備好的增強相加入處於熔融狀態或粉末狀態的基體材料中,於是傳統的增強相被稱為外加的。外加法制備的復合材料存在增強體顆粒尺寸粗大、熱力學不穩定、界面結合強度低等缺點。為了克服這些缺點,近年來出現了原位合成技術,即在一定條件,通過化學反應,在基體內原位生成一種或幾種增強相(如TiB2、Al2O3、TiC等) ,從而達到強化的目的。這種方法可得到增強顆粒尺寸細小、熱力學性能穩定、界面無污染、結合強度高的復合材料,是一種有前途的顆粒增強復合材料製造工藝。原位合成法常用於碳納米管的強韌化工藝中。對碳納米管進行羥基磷灰石包覆利用的就是原位合成法。
在生物基因工程領域，生物晶元制備中材料的固定方式主要包括原位合成法和點樣法兩種，點樣法又分為接觸式點樣法和非接觸式點樣法。原位合成法主要用於基因晶元的制備，點樣法可用於基因晶元和蛋白質晶元的制備。細胞晶元主要是通過細胞本身的貼壁生長來完成固定。組織晶元通過一些黏性溶劑(如石蠟)使組織切片固定在載體上。某些微流體晶元不需要材料的固定，只是通過硅材料上大量的微通道來完成檢測，另外一些微流體晶元通過特殊的作用(如蛋白質的特異性結合、序列互補DNA片斷等)把材料固定在微粒上來完成檢測。在此我們主要介紹原位合成技術和直接點樣技術。
原位合成是直接在固體基質上用4種單核苷酸合成所需的DNA片段。Affymetrix公司的GeneChipTM是高密度寡核苷酸微陣列原位合成的代表，製造工藝採用原位光刻合成。其他原位合成製造工藝還有光敏抗蝕層並行合成法、微流體通道在片合成法、噴印合成法及分子印章在片合成法。

Ⅲ 原位復合材料有哪些缺點

復合材料有種，來下面舉例說明源：

地板，復合地板多是木屑膠粘擠壓成形的，吸水率大，VOC含量高，潮濕容易變形起鼓渣裂。

水管，由於復合水管是有不同材料組合成的，連接方面就要考慮到兩種材料的連接工藝，很難「魚與熊掌兼得」。所以一般取較容易連接，且連接可靠的那種材料作連接，另外一種只起到衛生/加強強度的作用。連接處理不當易造成脫層。

石材，由於某些大理石價格昂貴，所以出現「復合大理石」。原理是將石材薄片與瓷磚母料組合到一起，表面是一層薄薄的石材（5mm左右），底下是瓷磚磚體。這樣節省石材，節約造價，又不影響外觀。但是這種復合石材有個缺點就是無法做倒角加工，對於陽角部位鋪貼是沒法處理的。

復合材料是兩種或多種材料已各自的形態存在的材料，結合了各組成材料的優點，卻也保留著各個材料的缺點。

Ⅳ 金屬基復合材料的原位制備技術有哪些

金屬基復合材料制備技術班級： 班級：材料 085 號： 號：09024431 姓名版： 姓名：李培 前言： 前言：金權屬基復合材料金屬或合金基體並纖維、晶須、顆粒等增強 體復合材料其特點力面橫向及剪切強度較高

Ⅳ 復合材料的制備方法

羥基磷來灰石(HA)是骨組織自的主要無機成分，其生物相容性好，具有較高的生物活性，能夠與骨組織形成化學鍵合，但其脆性和不易加工性也限制了其應用。聚己內酯(PCL)是一種具有良好的生物相容性和物理機械性能的可降解聚酯材料，但缺乏生物活性。而天然骨主要是由納米HA和膠原質構成的，可看作在基體中含有納米晶體的雙相復合材料。因此，從仿生角度出發，模擬人體骨的結構，以有機高分子特別是可降解高分子材料為基體，以HA為增強相制備的復合材料可以綜合二者的性能，揚長避短，優勢互補，可望得到一種理想的骨修復材料。

Ⅵ 目前金屬基復合材料的制備工藝主要有哪些

（一）粉末冶金復合法
粉末冶金復合法基本原理與常規的粉末冶金法相同，包括燒結成形法、燒結制坯加塑法加工成形法等適合於分散強化型復合材料（顆粒強化或纖維強化型復合材料）的制備與成型。粉末冶金復合法的工藝主要優點是：基體金屬或合金的成分可自由選擇，基體金屬與強化顆粒之間不易發生反應；可自由選擇強化顆粒的種類、尺寸，還可多種顆粒強化；強化顆粒添加量的范圍大；較容易實現顆粒均勻化。缺點是：工藝復雜，成本高；製品形狀、尺寸受限制；微細強化顆粒的均勻分散困難；顆粒與基體的界面不如鑄造復合材料等。
（二）鑄造凝固成型法
鑄造凝固成型法是在基體金屬處於熔融狀態下進行復合。主要方法有攪拌鑄造法、液相滲和法和共噴射沉積法等。鑄造凝固成型鑄造復合材料具有工藝簡單化、製品質量好等特點，工業應用較廣泛。
1、原生鑄造復合法
原生鑄造復合法（也稱液相接觸反應合成技術Liquid Contact Reaction：LCR）是將生產強化顆粒的原料加到熔融基體金屬中，利用高溫下的化學反應強化相，然後通過澆鑄成形。這種工藝的特點是顆粒與基體材料之間的結合狀態良好，顆粒細小（0.25～1.5μm），均勻彌散，含量可高達40%，故能獲得高性能復合材料。常用的元素粉末有鈦、碳、硼等，化合物粉末有Al2O3、TiO2、B2O3等。該方法可用於制備A1基、Mg基、Cu基、Ti基、Fe基、Ni基復合材料，強化相可以是硼化物、碳化物、氮化物等。
2、攪拌鑄造法
攪拌鑄造法也稱摻和鑄造法等，是在熔化金屬中加入陶瓷顆粒，經均勻攪拌後澆入鑄模中獲得製品或二次加工坯料，此法易於實現能大批量生成，成本較低。該方法在鋁基復合材料的制備方面應用較廣，但其主要缺點是基體金屬與強化顆粒的組合受限制。原因有兩方面：①強化顆粒與熔體基本金屬之間容易產生化學反應；②強化顆粒不易均勻分散在鋁合金一類的合金熔體中，這是由於陶瓷顆粒與鋁合金的潤滑性較差，另一個問題是陶瓷顆粒容易與溶質原子一起在枝晶間產生偏析。
3、半固態復合鑄造法
半固態復合鑄造法是從半固態鑄造法發展而來的。通常金屬凝固時，初生晶以枝晶方式長大，固相率達0.2%左右時枝晶就形成連續網路骨架，失去宏觀流動性。如果在液態金屬從液相到固相冷卻過程中進行強烈攪拌則使樹枝晶網路骨架被打碎而保留分散的顆粒狀組織形態，懸浮於剩餘液相中，這種顆粒狀非枝晶的微組織在固相率達0.5%～0.6%仍具有一定的流變性。液固相共存的半固態合金因具有流變性，可以進行流變鑄造；半固態漿液同時具有觸變性，可將流變鑄錠重新加熱到固、液相變點軟化，由於壓鑄時澆口處及型壁的剪切作用，可恢復流變性而充滿鑄型。強化顆粒或短纖維強化材料加入到受強烈攪拌的半固態合金中，由於半固態漿液球狀碎晶粒對添加顆粒的分散和捕捉作用，既防止顆粒的凝聚和偏析，又使顆粒在漿液中均勻分布，改善了潤濕性並促進界面的結合。
4、含浸凝固法（MI技術）
含浸凝固法是一種將預先制備的含有較高孔隙率的強化相成形體含浸於熔融基體金屬之中，讓基體金屬浸透預成型體後，使其凝固以制備復合材料的方法。有加壓含浸和非加壓含浸兩種方法。含浸法適合於強化相與熔融基體金屬之間潤濕性很差的復合材料的制備。強化相含量可高達30%～80%；強化相與熔融金屬之間的反應得到抑止，不易產生偏折。但用顆粒作強化相時，預成形體的制備較困難，通常採用晶須、短纖維制備預成形體。熔體金屬不易浸透至預成形體的內部，大尺寸復合材料的制備較困難。
5、離心鑄造法
廣泛應用於空心件鑄造成形的離心鑄造法，可以通過兩次鑄造成型法成形雙金屬層狀復合材料，此方法簡單，具有成本低、鑄件緻密度高等優點，但是界面質量不易控制，難以形成連續長尺寸的復合材料。
6、加壓凝固鑄造法
該法是將金屬液澆注鑄型後，加壓使金屬液在壓力下凝固。金屬從液態到凝固均處於高壓下，故能充分浸滲，補縮並防止產生氣孔，得到緻密鑄件。鑄、鍛相結合的方法又稱擠壓鑄造、液態模鍛、鍛鑄法等。加壓凝固鑄造法可制備較復雜的MMCs零件，亦可局部增強。由於復合材料易在熔融狀態下壓力復合，故結合十分牢固，可獲得力學性能很高的零件。這種高溫下製成的復合坯，二次成型比較方便，可進行各種熱處理，達到對材料的多種要求。
7、熱浸鍍與反向凝固法
熱浸鍍與反向凝固法都是用來制備連續長尺寸包覆材料的方法。熱浸鍍主要用於線材的連續鍍層，主要控制通過鍍層區的長度和芯線通過該區的速度等。反向凝固法是利用薄帶作為母帶，以一定的拉速穿過反向凝固器，由於母帶的速度遠遠低於熔融金屬的速度，在母帶的表面附近形成足夠大的過冷度，熔融金屬以母帶表面開始凝固生長，配置在反向凝固器上方的一對軋輥，同時起到拉坯平整和焊合的作用。
8、真空鑄造法
真空鑄造法是先將連續纖維纏繞在繞線機上，用聚甲丙烯酸等能分解的有機高分子化合物方法製成半固化帶，把預成型體放入鑄型中，加熱到500℃使有機高分子分解。鑄型的一端浸入基體金屬液，另一端抽真空，將金屬液吸入型腔浸透纖維。
（三）噴射成形法
噴射成形又稱噴射沉積（Spray Forming），是用惰性氣體將金屬霧化成微小的液滴，並使之向一定方向噴射，在噴射途中與另一路由惰性氣體送出的增強微細顆粒會合，共同噴射沉積在有水冷襯底的平台上，凝固成復合材料。凝固的過程比較復雜，與金屬的霧化情況、沉積凝固條件或增強體的送入角有關，過早凝固不能復合，過遲的凝固則使增強體發生上浮下沉而分布不勻。這種方法的優點是工藝快速，金屬大范圍偏析和晶粒粗化可以得到抑制，避免復合材料發生界面反應，增強體分布均勻。缺點是出現原材料被氣流帶走和沉積在效應器壁上等現象而損失較大，還有復合材料氣孔率以及容易出現的疏鬆。利用噴射成形原理制備工藝有添加法（inert spray form-ing）和反應法（reactive spray forming）兩種。Osprey Metals研究的Osprey工藝是噴射成形法的代表，其強化顆粒與熔融金屬接觸時間短，界面反應得以有效抑制。反應噴射沉積法是使強化陶瓷顆粒在金屬霧或基體中自動生成的方法。
（四）疊層復合法
疊層復合法是先將不同金屬板用擴散結合方法復合，然後採用離子濺射或分子束外延方法交替地將不同金屬或金屬與陶瓷薄層疊合在一起構成金屬基復合材料。這種復合材料性能很好，但工藝復雜難以實用化。目前這種材料的應用尚不廣泛，過去主要少量應用或試用於航空、航天及其它軍用設備上，現在正努力向民用方向轉移，特別是在汽車工業上有很好的發展前景。
（五）原位生成復合法
原位生成復合法也稱反應合成技術，金屬基復合材料的反應合成法是指藉助化學反應，在一定條件下在基體金屬內原位生成一種或幾種熱力學穩定的增強相的一種復合方法。這種增強相一般為具有高硬度、高彈性模量和高溫強度的陶瓷顆粒，即氧化物、碳化物、氯化物、硼化物、甚至硅化物，它們往往與傳統的金屬材料，如Al、Mg、Ti、Fe、Cu等金屬及其合金，或（NiTi）（、AlTi）等金屬間化合物復合，從而得到具有優良性能的結構材料或功能材料。
金屬基復合材料的原位復合工藝基本上能克服其它工藝中常出現的一系列問題，如基體與增強體浸潤不良、界面反應產生脆性、增強體分布不均勻、對微小的（亞微米和納米級）增強體極難進行復合等。它作為一種具有突破性的新工藝方法而受到普遍的重視，其中包括直接氧化法、自蔓延法和原位共晶生長法等。
1、直接氧化（DIMON）法
直接氧化法是由氧化性氣體在一定工藝條件下使金屬合金液直接氧化形成復合材料。通常直接氧化法的溫度比較高，添加適量的合金元素如Mg、Si等，可使反應速度加快。這類復合材料的強度、韌性取決於形成粒子的狀態和最終顯微組織形態。由於形成的增強體可以通過合金化及其反應熱力學進行判斷，因此可以通過合金化、爐內氣氛的控制來製得不同類型增強體的復合材料。
2、放熱彌散（XD）法
放熱彌散復合技術（Exothermic Dispersion）的基本原理是將增強相反應物料與金屬基粉末按一定的比例均勻混合，冷壓或熱壓成型，製成坯塊，以一定的加熱速率加熱，在一定的溫度下（通常是高於基體的熔點而低於增強相的熔點）保溫，使增強相各組分之間進行放熱化學反應，生成增強相。增強相尺寸細小，呈彌散分布。XD技術具有很多優點：①可合成的增強相種類多，包括硼化物、碳化物、硅化物等；②增強相粒子的體積百分比可以通過控制增強相組分物料的比例和含量加以控制；③增強相粒子的大小可以通過調節加熱溫度加以控制；④可以制備各種MMC；⑤由於反應是在融熔狀態下進行，可以進一步近終形成型。XD技術是合成顆粒增強金屬基及金屬間化合物基復合材料的最有效的工藝之一。但用XD工藝製成的產品存在著較大孔隙度的問題，目前一般採用在反應過程中直接壓實來提高緻密度。
3、 SHS-鑄滲法
SHS-鑄滲法是將金屬基復合材料的自蔓延高溫合成技術（Self-Propagating High Temperature Synthesis）和液態鑄造法結合起來的一種新技術，包括增強顆粒的原位合成和鑄造成型兩個過程。當前，SHS-鑄滲法是有競爭力的反應合成工藝之一，但過程式控制制非常困難。其典型工藝為：利用合金熔體的高溫引燃鑄型中的固體SHS系，通過控制反應物和生成物的位置，在鑄件表面形成復合塗層，它可使SHS材料合成與緻密化、鑄件的成形與表面塗層的制備同時完成。
4、反應噴射沉積技術（RSD）
反應噴射沉積工藝（Reactive Spray Deposition）生成陶瓷顆粒的反應有氣—液反應、液—液反應、固—液反應和加鹽反應等多種類型。它綜合了快速凝固及粉末冶金的優點，並克服了噴射共沉積工藝中存在的如顆粒與基體接近機械結合、增強相體積分數不能太高等缺點，成為目前金屬基復合材料研究的重要方向之一。反應噴射沉積工藝過程為：金屬液被霧化前噴入高活性的固體顆粒發生液固反應，導致噴入的顆粒在霧化過程中溶解並與基體中的一種或多種元素反應形成穩定的彌散相，控制噴霧的冷卻速率以及隨後坯件的冷卻速率可以控制彌散相的尺寸。

Ⅶ 化工學科中的原位復合技術指什麼

原位復合技術

原位復合技術是指共混物的增強相不是在樹脂加工以前就有的，如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等，而是在加工過程中就地形成的。通常採用液晶高分子（LCP）做為增強相。這是因為LCP的分子鏈具有棒狀剛性鏈或半剛性鏈的獨特結構。這種剛性鏈的大分子具有較長的鬆弛時間，在熔融加工過程中剛直大分子可沿流動方向上充分高度取向排列，在共混基體呈微纖結構，冷卻固化後這種剛性增強相被保持下來，故而具有「自增強」特性，呈現出高強度和高模量。其力學性能比普通工程塑料要高得多。因此，國外把LCP稱為超級工程塑料。原位復合技術改變了原有的填充、增強和共混改性的傳統觀念，在塑料改性技術上另闢蹊徑，被認為是20世紀末塑料改性技術上的重大進展之一。

採用原位復合技術可以改善超高分子量聚乙烯（UHMWPE）加工的流動性。UHMWPE是一種綜合性能十分優異的熱塑性工程塑料，尤其耐磨性能超群（是鋼鐵的8倍），摩擦系數很低（可與聚四氟乙烯媲美），應用范圍廣泛，倍受人們的青睞。但是，由於UHMWPE熔融粘度極高，加工流動性極差，其精密儀器體流動速率為零。因而不能採用通常熱塑性塑料加工的方法直接進行擠出或注射成型，使得超高分子量聚乙烯的應用受到了極大限制。如何有效解決這種「頑固不化」的難加工塑料的加工，使之採用普通的擠出和注射設備。通過通常熱塑性塑料加工的方法就可以進行中工是世界各國競相攻堅的科研課題。

清華大學高分子研究所經過多年攻關，採用高性能液晶高分子做為增強劑的獨特配方和原位復合新技術，成功地開發了一種嶄新的工藝，研製出加工流動性很好的LCP/UHMWPE新型耐磨合金。由於分散相LCP在熔融時處於液晶態，並且大分子平行排列，大分子鏈間無纏繞，所以粘度低，流動性好。這樣就帶動基體UHMWPE一起流動，極大地改善了其流動性。因此，這種新型UHMWPE耐磨合金就可以直接用普通的擠出和注射設備很方便的進行加工。這種新的原位復合加工技術是UHMWPE加工技術上的一個很大突破，可以製造各種耐磨齒輪、滑輪、耐磨管件、彎頭、三通、閥門及其他耐腐製件、擠出板材、異型材和工業耐磨管材。僅管材一項就可以廣泛應用於電廠輸灰管，江河湖海清淤輸泥管，糧食加工輸物管，煤、鐵、銅等礦業輸礦管，煤氣、天然氣、石油等輸送管。

利用原位復合技術提高聚四氟乙烯的耐磨性

聚四氟乙烯（PTFE）是一種摩擦系數低，耐溫高、耐腐蝕性優異的傑出自潤滑材料，素有「塑料王」之美譽。但因磨耗量大，蠕變大，線膨脹系數大，製品尺寸不穩定，使之應用受到限制。過去通常加入無機或金屬填料如二硫化鉬、銅粉、玻璃纖維等加以改性。然而加入這些成分後往往會使摩擦系數增加，對被磨材料損傷較大，因而這類改性材料不夠理想，不能滿足某些條件下的使用要求。採用高性能的
LCP與PTFE進行共混制備的新型氟塑料合金，由於LCP在高溫下熔融後有極好的流動性，在燒結過程中形成熱遷移。這種熱遷移使LCP在PTFE基體內沿PTFE的空隙向四周遷移流動形成微纖。這種微纖相互連接，在PTFE基體內形成緻密而均勻的立體網路，把PTFE基體包絡起來，起到了加固作用，極大的限制和阻止了PTFE的片狀磨損，變成細小的粒子犁耕磨損，改變了PTFE的磨損形成和歷程，因而大大提高了合金的耐磨性能，其耐磨性比純PTFE提高了100多倍。

利用液晶氟塑料合金優異的耐磨性，其應用領域十分廣闊，可以用在壓延機蒸汽加熱系統的密封件上，比原先使用的聚四氟乙烯+石墨+玻纖材料的使用奉命提高5倍。用在進口轎車發動機節溫器和進口大型液壓機的密封件上，可代替進口，滿足國產化要求。此外還可用於飛機、坦克、船舶等密封件、無油潤滑軸承、半導體工業中所需的耐酸鹼和耐溶劑軸承、耐熱輥、止推墊圈、煤氣壓縮機活塞環、城市煤氣考克栓塞等。利用液晶聚合物線膨脹系統小的特點，還可以制備尺寸精度高的氟塑料合金製品，滿足電子工業需要的小型、形狀復雜的立體電路板和各種插件以及汽車、航空、宇航、核技術等高技術領域的精密製件，為高新技術和國防軍工領域提供高性能的自潤滑耐磨材料。

綜上所述，原位復合技術及原位增強復合材料，雖然起步較晚，但發展迅速，異軍突起，獨領風騷，是當前塑料改性領域最活躍，最熱門的研究課題之一。經過多年眾多研究工作者的努力，在共混工藝，原位復合技術，原位增強機理，合金的微觀結構，以及共混體系的力學模型等基礎理論的研究上都取得了令人矚目的進展。今後隨著研究工作的不斷深入，原位復合材料新產品逐漸產業化，生產規模不斷擴大，原位復合技術在塑料改性方面的貢獻將顯示出強大的生命力。原位復合技術不僅可以作為塑料改性的良好手段，也是發展塑料新品種的重要途徑，還將推動新材料的競爭，促進高技術的發展，為改性塑料在新技術和高技術領域中的應用，開拓更為廣闊的前景。

Ⅷ 原位制備可以用於復合材料的制備嗎

（一）粉末冶金復合法 粉末冶金復合法基本原理與常規的粉末冶金法相版同，包括燒結成形法權、燒結制坯加塑法加工成形法等適合於分散強化型復合材料（顆粒強化或纖維強化型復合材料）的制備與成型。粉末冶金復合法的工藝主要優點是 ：基體金屬或合金的

Ⅸ 什麼是復合材料如何設計和制備復合材料

復合材料在彈性模量、線脹系數和材料強度等方面具有明顯的各向異性性質。復合材料的各向異性雖然使分析工作復雜化了，但也給復合材料的設計提供了一個契機。人們可以根據不同方向上對剛度和強度等材料性能的特殊要求來設計復合材料及結構，制砂機生產廠家以滿足工程實際中的特殊需要。復合材料的不均勻性也是其顯著的特點。復合材料的幾何非線性及物理非線性也是要特殊考慮的。復合材料的可設計性是它超過傳統材料的最顯著的優點之一。
復合材料具有不同層次上的宏觀、細觀和微觀結構，如復合材料層合板中的纖維及纖維與基體的界面可視為微觀結構，而層合板作為宏觀結構，因此可採用細觀力學理論和/
或數值分析手段對其進行設計。1520反擊破設計的復合材料可以在給定方向上具有所需要的剛度、強度及其他性能，而各向同性的傳統材料則不具有這樣的設計性。從復合材料的宏觀、細觀和微觀結構角度來看，可將復合材料分為圖3.1
所示的幾種類型。
復合材料設計涉及多個變數的優化及多層次設計的選擇。復合材料設計問題要求確定增強體的幾何特徵（連續纖維、顆粒等）、基體材料、增強材料和增強體的微觀結構以及增強體的體積分數。要想通過對上述設計變數進行系統的優化是一件比較復雜的事情。數值優化技術對材料設計問題提供了一種可行的替代方法。例如，對復合材料的層合板進行設計，為沖擊式破碎機
使其強度達到要求，可利用有限元法並結合適當的強度准則及本構模型對其進行材料及結構參數的優化；對復合材料殼體進行設計，為使其穩定性達到要求，可利用有限元法並結合相應的失穩模式及准則對其進行系統優化。