制備功能材料的常用方法(常用的功能材料)
1.常用的功能材料有哪些
(1)按照材料的化學(xué)鍵分類。分為功能性金屬材料、功能性無機非金屬材料、功能性有機材料和功能性復(fù)合材料。
(2)按照材料物理性質(zhì)分類。分為磁性材料、電性材料、光學(xué)材料、聲學(xué)材料、力學(xué)材料、化學(xué)功能材料等。
(3)按照功能材料的應(yīng)用領(lǐng)域分類。分為電子材料、軍工材料、核材料、信息工業(yè)用材料、能源材料、醫(yī)學(xué)材料等。
擴展資料
功能材料的發(fā)展前景：
世界各國功能材料的研究極為活躍，充滿了機遇和挑戰(zhàn)，新技術(shù)、新專利層出不窮。發(fā)達國家企圖通過知識產(chǎn)權(quán)的形式在特種功能材料領(lǐng)域形成技術(shù)壟斷，并試圖占領(lǐng)中國廣闊的市場，這種態(tài)勢已引起我國的高度重視。
我國在新型稀土永磁、生物醫(yī)用、生態(tài)環(huán)境材料、催化材料與技術(shù)等領(lǐng)域加強了專利保護。但是，我們應(yīng)該看到，我國功能材料的創(chuàng)新性研究不夠，申報的專利數(shù)，尤其是具有原創(chuàng)性的國際專利數(shù)與我國的地位遠不相稱。我國功能材料在系統(tǒng)集成方面也存在不足，有待改進和發(fā)展。
參考資料來源：百度百科-功能材料
2.常用的功能材料有哪些
功能材料是指那些具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)功能，特殊的物理、化學(xué)、生物學(xué)效應(yīng)，能完成功能相互轉(zhuǎn)化，主要用來制造各種功能元器件而被廣泛應(yīng)用于各類高科技領(lǐng)域的高新技術(shù)材料。
功能材料是新材料領(lǐng)域的核心，是國民經(jīng)濟、社會發(fā)展及國防建設(shè)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。它涉及信息技術(shù)、生物工程技術(shù)、能源技術(shù)、納米技術(shù)、環(huán)保技術(shù)、空間技術(shù)、計算機技術(shù)、海洋工程技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。功能材料不僅對高新技術(shù)的發(fā)展起著重要的推動和支撐作用，還對我國相關(guān)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和升級，實現(xiàn)跨越式發(fā)展起著重要的促進作用。
功能材料種類繁多，用途廣泛，正在形成一個規(guī)模宏大的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰(zhàn)略意義。世界各國均十分重視功能材料的研發(fā)與應(yīng)用，它已成為世界各國新材料研究發(fā)展的熱點和重點，也是世界各國高技術(shù)發(fā)展中戰(zhàn)略競爭的熱點。在全球新材料研究領(lǐng)域中，功能材料約占 85 % 。我國高技術(shù)（863）計劃、國家重大基礎(chǔ)研究[973]計劃、國家自然科學(xué)基金項目中均安排了許多功能材料技術(shù)項目（約占新材料領(lǐng)域70%比例），并取得了大量研究成果。
如：
1.納米材料
2.功能材料的陶瓷，稱為精細陶瓷。陶瓷的功能如表1所列，有電學(xué)、電子功能，磁學(xué)功能，光學(xué)功能，化學(xué)功能，熱功能，力學(xué)功能，生物體功能等。最近議論最多的氮化硅（Si3N4）、碳化硅（SiC）等高強度陶瓷，它們是具有力學(xué)功能的精細陶瓷之一。
1）電學(xué)、電子功能材料 該領(lǐng)域中有各種類型的材料，例如：絕緣材料、壓電材料、半導(dǎo)體材料、離子傳導(dǎo)材料等，現(xiàn)將典型的材料列舉如下：氧化鋁（Al2O3）、鈦酸鋇（BaTiO3）、鈦鋯酸鉛（PbTiO3-PbZrO3）、氧化鋅系陶瓷（ZnO-Bi2O3）、β-Al2O3等，在表1所列領(lǐng)域中可以使用。
(2)磁學(xué)功能材料 鐵氧體就是在這種功能的材料，鐵氧體有軟質(zhì)和硬質(zhì)之分。在軟質(zhì)鐵氧體中，有尖晶石型（例如：NiFe2O4）和石榴石型（例如，Y3Fe5O12）；在硬質(zhì)鐵氧體中，有磁鉛酸鹽型（例如，BaFe12O19）。在表1所列領(lǐng)域中可以應(yīng)用。
(3)光學(xué)功能材料 透光陶瓷有氧化鋁（Al2O3）、氧化鎂（MgO）、氧化釔（Y2O3）；透光壓電陶瓷（光電陶瓷）已知有PLZT。在表1所列領(lǐng)域中可以應(yīng)用。
(4)化學(xué)功能材料 這一領(lǐng)域的材料中，作為敏感元件的有：氣敏元件、濕敏元件和催化劑；作為氧化物有的：氧化錫（SnO）、氧化鋅（ZnO）、復(fù)合氧化物（MgCr2O4-TiO2）等，應(yīng)用很廣。
(5)熱功能材料 作為紅外線輻射材料的有氧化鋯（ZrO2）、氧化鈦（TiO2）?？捎米鳠嵩?。
(6)生物體功能材料 生物體功能材料如表1所列之陶瓷。在各自的領(lǐng)域可以應(yīng)用。
等等。
3.制備納米材料的方法有哪幾種
1 物理方法1.1 真空冷凝法 用真空蒸發(fā)、加熱、高頻感應(yīng)等方法使原料氣化或形成等粒子體，然后驟冷。
其特點純度高、結(jié)晶組織好、粒度可控，但技術(shù)設(shè)備要求高。1.2 物理粉碎法 通過機械粉碎、電火花爆炸等方法得到納米粒子。
其特點操作簡單、成本低，但產(chǎn)品純度低，顆粒分布不均勻。1.3 機械球磨法 采用球磨方法，控制適當?shù)臈l件得到純元素、合金或復(fù)合材料的納米粒子。
其特點操作簡單、成本低，但產(chǎn)品純度低，顆粒分布不均勻。2 化學(xué)方法2.1 氣相沉積法 利用金屬化合物蒸氣的化學(xué)反應(yīng)合成納米材料。
其特點產(chǎn)品純度高，粒度分布窄。2.2 沉淀法 把沉淀劑加入到鹽溶液中反應(yīng)后，將沉淀熱處理得到納米材料。
其特點簡單易行，但純度低，顆粒半徑大，適合制備氧化物。2.3水熱合成法 高溫高壓下在水溶液或蒸汽等流體中合成，再經(jīng)分離和熱處理得納米粒子。
其特點純度高，分散性好、粒度易控制。2.4溶膠凝膠法 金屬化合物經(jīng)溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)低溫熱處理而生成納米粒子。
其特點反應(yīng)物種多，產(chǎn)物顆粒均一，過程易控制，適于氧化物和Ⅱ~Ⅵ族化合物的制備。2.5微乳液法 兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成乳液，在微泡中經(jīng)成核、聚結(jié)、團聚、熱處理后得納米粒子。
其特點粒子的單分散和界面性好，Ⅱ~Ⅵ族半導(dǎo)體納米粒子多用此法制備。
4.試述幾種功能材料的制備與應(yīng)用
光催化材料是由CeO2(70%-90%) ZrO2(30%-10%)組成，形成ZrO2穩(wěn)定CeO2的均勻復(fù)合物，外觀呈淺黃色，具有納米層狀結(jié)構(gòu)，在 1000℃ 經(jīng)4小時老化后，比表面仍較大（>15M# G），因此高溫下也能保持較高的活性。 用途：適用于高溫催化材料，如汽車尾氣催化劑 技術(shù)背景——能源危機和環(huán)境問題人類目前使用的主要能源有石油、天然氣和煤炭三種。根據(jù)國際能源機構(gòu)的統(tǒng)計，地球上這三種能源能供人類開采的年限，分別只有40年、50年和240年。值得注意的是，中國剩余可開采儲蓄僅為1390億噸標準煤，按照中國2003年的開采速度16.67億噸/年，僅能維持83年。中國石油資源不足，天然氣資源也不夠豐富，中國已成為世界第二大石油進口國。因此，開發(fā)新能源，特別是用清潔能源替代傳統(tǒng)能源，迅速地逐年降低它們的消耗量，保護環(huán)境改善城市空氣質(zhì)量早已經(jīng)成為關(guān)乎社會可持續(xù)發(fā)展的重大課題。中國能源發(fā)展方向可以鎖定在前景看好的五種清潔能源： 水電、風能、太陽能、氫能和生物質(zhì)。 太陽能不僅清潔干凈，而且供應(yīng)充足，每天照射到地球上的太陽能是全球每天所需能源的一萬倍以上。直接利用太陽能來解決能源的枯竭和地球環(huán)境污染等問題是其中一個最好、直接、有效的方法。為此，中國政府制定實施了“中國光明工程”計劃。模仿自然界植物的光合作用原理和開發(fā)出人工合成技術(shù)被稱為“21世紀夢”的技術(shù)。它的核心就是開發(fā)高效的太陽光響應(yīng)型半導(dǎo)體光催化劑。目前國內(nèi)外光催劑的研究多數(shù)停留在二氧化鈦及相關(guān)修飾。盡管這些工作卓有成效，但是在規(guī)模化利用太陽能方面還遠遠不夠。因此搜尋高效太陽光響應(yīng)型半導(dǎo)體作為新型光催化劑成為當前此領(lǐng)域最重要的課題。二， 光催化材料的基本原理 半導(dǎo)體在光激發(fā)下，電子從價帶躍遷到導(dǎo)帶位置，以此，在導(dǎo)帶形成光生電子，在價帶形成光生空穴。利用光生電子-空穴對的還原氧化性能，可以降解周圍環(huán)境中的有機污染物以及光解水制備H2和O2。 高效光催化劑必須滿足如下幾個條件： （1）半導(dǎo)體適當?shù)膶?dǎo)帶和價帶位置，在凈化污染物應(yīng)用中價帶電位必須有足夠的氧化性能，在光解水應(yīng)用中，電位必須滿足產(chǎn)H2和產(chǎn)O2的要求。（2）高效的電子-空穴分離能力，降低它們的復(fù)合幾率。（3）可見光響應(yīng)特性：低于420nm左右的紫外光能量大概只占太陽光能的4%，如何利用可見光乃至紅外光能量，是決定光催化材料能否在得以大規(guī)模實際應(yīng)用的先決條件。常規(guī)anatase-type TiO2 只能在紫外光響應(yīng)，雖然通過攙雜改性，其吸收邊得以紅移，但效果還不夠理想。 因此，開發(fā)可見光響應(yīng)的高效光催化材料是該領(lǐng)域的研究熱點。只是，現(xiàn)在的研究狀況還不盡人意。三， 光催化材料體系的研究概況 從目前的資料來看，光催化材料體系主要可以分為氧化物，硫化物，氮化物以及磷化物 氧化物：最典型的主要是TiO2及其改性材料。目前，絕大部分氧化物主要集中在元素周期表中的d區(qū)， 研究的比較多的是含Ti,Nb,Ta的氧化物或復(fù)合氧化物。其他的含W,Cr,Fe,Co,Ni,Zr等金屬氧化物也見報道。個人感覺，d區(qū)過渡族金屬元素氧化物經(jīng)過炒菜式的狂轟亂炸后，開發(fā)所謂的新體系光催化已經(jīng)沒有多大潛力。目前，以日本學(xué)者J. Sato為代表的研究人員，已經(jīng)把目光鎖定在p區(qū)元素氧化物上，如含有Ga,Ge,Sb,In,Sn,Bi元素的氧化物。 硫化物：硫化物雖然有較小的禁帶寬度，但容易發(fā)生光腐蝕現(xiàn)象，較氧化物而言，穩(wěn)定性較差。主要有ZnS,CdS等 氮化物：也有較低的帶系寬度，研究得不多。有Ta/N,Nb/N等體系 磷化物：研究很少，如GaP按照晶體/顆粒形貌分類： （1）層狀結(jié)構(gòu) **半導(dǎo)體微粒柱撐于石墨及天然/人工合成的層狀硅酸鹽 **層狀單元金屬氧化物半導(dǎo)體如：V2O5,MoO3,WO3等 **鈦酸，鈮酸，鈦鈮酸及其合成的堿（土）金屬離子可交換層狀結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體微粒柱撐于層間的結(jié)構(gòu) **含Bi層狀結(jié)構(gòu)材料，（Bi2O2）2+(An-1BnO3n+1)2- (A=Ba,Bi,Pb;B=Ti,Nb,W)，鈣鈦礦層 （An-1BnO3n+1）2-夾在（Bi2O2）2+層之間。典型的有：Bi2WO6,Bi2W2O9,Bi3TiNbO9 **層狀鉭酸鹽：RbLnTa2O7(Ln=La,Pr,Nd,Sm) (2)通道結(jié)構(gòu) 比較典型的為BaTi4O9,A2Ti6O
5.梯度功能材料的制備方法
1.1 自蔓延高溫合成法 自蔓延高溫合成法（self-prepagating high-temprature synthesis，以下簡稱SHS）作為制備金屬-陶瓷復(fù)合材料的新方法起源于20世紀80 年代，目前在梯度材料制備中應(yīng)用非常廣泛。
它是利用本身的化學(xué)反應(yīng)熱使材料固結(jié)的一種方法，其基礎(chǔ)是組元之間的化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，形成燃燒波能使化學(xué)反應(yīng)自發(fā)地維持下去。該法具有制備過程簡單、反應(yīng)迅速且能耗少、產(chǎn)品純度高、反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點，但是，利用SHS法制備金屬- 陶瓷復(fù)合材料也存在合成產(chǎn)物孔隙率大以及反應(yīng)過程速度快、溫度高，致使陶瓷相的大小和形貌難以控制等不足，如果在材料制備過程中同時施加壓力，則可以得到高密度的燃燒產(chǎn)品。
李益民等人分別采用無壓SHS 法及爆炸固結(jié)+SHS兩種方法制備了完整的Al2O3系梯度材料。結(jié)果表明，用無壓SHS法制備的FGM致密度比較低，只有82%，而且材料各個方向收縮率不同，軸向收縮較多，徑向收縮不均勻；而采用爆炸 固結(jié)+SHS 法制備的FMG的致密度達到94%，制品完整無裂紋。
1.2 激光加熱合成法 激光是一種受激輻射的特殊光源，經(jīng)聚焦后可以達到極高的功率密度。20世紀90年代初期，日本學(xué)者結(jié)成正弘等開創(chuàng)附加溫度激光掃描燒結(jié)PSZ-Mo系梯度材料的新方法，將激光加工技術(shù)引入梯度材料的研究，探討梯度材料常規(guī)燒結(jié)技術(shù)即爐內(nèi)恒溫燒結(jié)法難以解決的不同成分梯度層的燒結(jié)溫度差異和收縮量差異的重大難題，展示了激光加熱源溫度梯度燒結(jié)無污染、高效率等優(yōu)點。
目前激光在梯度材料制備中的應(yīng)用還比較少，李克平等人采用激光加熱制備了Al2O3系FGM，這是國內(nèi)首例使用激光加熱法燒結(jié)梯度材料粉末坯體。1.3 干式噴涂+溫度梯度燒結(jié)法 A.OTSUKA]等利用該法在Ti基體上制備了Ti/Al2O3梯度涂層。
其主要工藝過程是先將一定混合比的，Ti與Al2O3混合粉末放入等離子氣體室中，利用高頻射流使原料粉末變成超細粒子，然后冷卻，使其轉(zhuǎn)化成氣溶膠狀態(tài)噴涂在Ti基體上，通過控制喂料過程中Ti/Al2O3比例的連續(xù)變化，得到Ti/Al2O3梯度涂層，然后將所得涂層連同基體一起放入自制的特殊燒結(jié)爐中，利用溫度梯度燒結(jié)。為了控制燒結(jié)過程中基體與涂層間收縮率差異，制備過程中在Ti 基體中加入5%左右的Ti-或Zr-的氫化物，使二者收縮達到一致，最終得到了與基體結(jié)合良好的致密的Ti/Al2O3梯度涂層。
該工藝中運用超細顆粒可以降低制品的燒結(jié)溫度，得到的梯度涂層結(jié)晶細小、良好，使涂層的性能大大提高，但實驗過程比較復(fù)雜，設(shè)備要求高。1.4 顆粒共沉降制備工藝探索 可見，上述Ti/Al2O3系梯度材料現(xiàn)有制備工藝各有利弊，而且都不適合制備大體積以及特異形狀的梯度材料。
因此，要加快該體系梯度材料的實用化進程，就必須對現(xiàn)有工藝進行改進或者探索材料制備新工藝。對于金屬—陶瓷梯度材料來說，即要充分發(fā)揮其優(yōu)越的耐熱性能，同時又要大大緩和熱應(yīng)力，就必須使所得梯度材料的成分和組織在厚度方向上盡可能連續(xù)變化，以最大限度地緩和熱應(yīng)力。
為達到這一要求，作者目前正在探索利用共沉降法制備Ti/Al2O3系梯度材料。共沉降法制備梯度材料是近年發(fā)展起來的一種材料制備新技術(shù)，其理論基礎(chǔ)就是stokes定律. 球形顆粒在重力作用下的沉降速度與顆粒的大小與密度有關(guān)。
可以推論，在一定條件下，同種粉末沉降時，顆粒大的沉降快；不同種粉末共沉降時，顆粒度大的，密度大的沉降快。因而，對于給定的2種粉末，通過調(diào)整沉降參數(shù)和選擇合適的粉末特性，就可以控制2種粉末的沉降行為，制備出組分連續(xù)分布的梯度材料。
利用該方法制備FGM具有設(shè)備簡單、操作簡便、得到的梯度材料成分漸變性更好等許多特點。共沉降法已經(jīng)成為梯度功能材料領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向，到目前為止，在其理論研究，如沉降模型的建立以及實驗研究等方面已取得了較大進展，利用該法制備Ti/Al2O3系梯度材料既有理論基礎(chǔ)又有實踐優(yōu)勢.1.5 氣相沉積法 通過兩種氣相物質(zhì)在反應(yīng)器中均勻混合，在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使生成的固相物質(zhì)在基板上沉積以制備FGM。
然而，材料制備工藝的選取以及制備過程中各項參數(shù)的確定都不是隨意的，必須建立在對復(fù)合體系特性的全面了解和對材料制備工藝、結(jié)構(gòu)形成與性能三者之間關(guān)系的深入研究基礎(chǔ)之上。Ti/Al2O3系梯度功能材料是一種具有優(yōu)良性能及廣闊應(yīng)用前景的超高溫耐熱材料。
目前，對其制備技術(shù)及Ti與Al2O3之間的潤濕性、界面反應(yīng)情況有了較多的研究，但是對其界面反應(yīng)的評價體系、界面反應(yīng)對潤濕性及材料宏觀性能的影響，界面反應(yīng)模型的建立及2相材料同時燒結(jié)致密化等方面還缺乏研究，只有對體系界面反應(yīng)、潤濕性的特點和燒結(jié)致密化機理等進行全面的認識、研究，才能開發(fā)出適宜的制備技術(shù)，并通過采用相應(yīng)的措施控制其顯微組織，改善材料的宏觀性能，推進Ti/Al2O3系梯度功能材料的實用化進程。2.2.1 干法 周靜等人報道了采用等離子噴涂法獲得合金基復(fù)合梯度潤滑涂層。
采用梯度化結(jié)構(gòu)使得涂層與基體的結(jié)合力明顯地提高。蔡建平等人報道了采用等離子噴涂羥基磷灰石涂層，指出此涂層設(shè)計成梯度功能涂層是解決涂層與基體熱應(yīng)力的行之有效的方。
6.制備梯度功能復(fù)合材料有哪幾種方法,各自有什么優(yōu)缺點
主要分為高溫和低溫制備法。 方法名稱 優(yōu)點 缺點
氣相沉積法
氣體的壓力、組成及反應(yīng)溫度可以控制；
可制備大尺寸的功能梯度材料。
沉積速率慢；成份分布不能連續(xù)控制；不能制備出大厚度的梯度膜，涂層與基體結(jié)合強度低、設(shè)備比較復(fù)雜。
自蔓延燒結(jié)法
合成時間短、操作簡單；產(chǎn)品純度高、效率高、能耗少、工藝相對簡單；能夠制備大體積的梯度材料。
成分不均勻，造成反應(yīng)熱相差較大；需要專用設(shè)備。
等離子噴涂法
可以調(diào)整粉末的組成、沉積率高、無需燒結(jié)、不受基體面積大小的限制；涂層的界面結(jié)合強度、抗熱沖擊性和熱疲勞性均明顯改善。
梯度涂層與基體間的結(jié)合強度不高，并存在涂層組織不均勻、空洞疏松、表面粗糙等缺陷。
粉末冶金法
易于操作，控制靈活，適于工業(yè)生產(chǎn)，可以制備大尺寸材料，可靠性高、適合于制造形狀比較簡單的功能梯度材料部件。
工藝比較復(fù)雜、制備的梯度材料有一定的孔隙率；不能做到材料成分的連續(xù)過渡。
離心鑄造法
能制備高致密度、大尺寸的梯度材料。
限于管狀或環(huán)形零件。
激光融覆法
熔覆速度非常快。
需要特殊的設(shè)備。
7.制備有機/無機雜化材料的常用方法有哪些,選取其中的兩種方法進行論
復(fù)合材料（Compositematerials），是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。
各種材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。
金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。
增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細粒等。復(fù)合材料是一種混合物。
在很多領(lǐng)域都發(fā)揮了很大的作用，代替了很多傳統(tǒng)的材料。復(fù)合材料按其組成分為金屬與金屬復(fù)合材料、非金屬與金屬復(fù)合材料、非金屬與非金屬復(fù)合材料。
按其結(jié)構(gòu)特點又分為：①纖維復(fù)合材料。將各種纖維增強體置于基體材料內(nèi)復(fù)合而成。
如纖維增強塑料、纖維增強金屬等。②夾層復(fù)合材料。
由性質(zhì)不同的表面材料和芯材組合而成。通常面材強度高、薄；芯材質(zhì)輕、強度低，但具有一定剛度和厚度。
分為實心夾層和蜂窩夾層兩種。③細粒復(fù)合材料。
將硬質(zhì)細粒均勻分布于基體中，如彌散強化合金、金屬陶瓷等。④混雜復(fù)合材料。
由兩種或兩種以上增強相材料混雜于一種基體相材料中構(gòu)成。與普通單增強相復(fù)合材料比，其沖擊強度、疲勞強度和斷裂韌性顯著提高，并具有特殊的熱膨脹性能。
分為層內(nèi)混雜、層間混雜、夾芯混雜、層內(nèi)/層間混雜和超混雜復(fù)合材料。復(fù)合材料中以纖維增強材料應(yīng)用最廣、用量最大。
其特點是比重小、比強度和比模量大。例如碳纖維與環(huán)氧樹脂復(fù)合的材料，其比強度和比模量均比鋼和鋁合金大數(shù)倍，還具有優(yōu)良的化學(xué)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。
石墨纖維與樹脂復(fù)合可得到膨脹系數(shù)幾乎等于零的材料。纖維增強材料的另一個特點是各向異性，因此可按制件不同部位的強度要求設(shè)計纖維的排列。
以碳纖維和碳化硅纖維增強的鋁基復(fù)合材料，在500℃時仍能保持足夠的強度和模量。碳化硅纖維與鈦復(fù)合，不但鈦的耐熱性提高，且耐磨損，可用作發(fā)動機風扇葉片。
碳化硅纖維與陶瓷復(fù)合，再生樹脂復(fù)合材料使用溫度可達1500℃，比超合金渦輪葉片的使用溫度（1100℃）高得多。碳纖維增強碳、石墨纖維增強碳或石墨纖維增強石墨，構(gòu)成耐燒蝕材料，已用于航天器、火箭導(dǎo)彈和原子能反應(yīng)堆中。
非金屬基復(fù)合材料由于密度小，用于汽車和飛機可減輕重量、提高速度、節(jié)約能源。用碳纖維和玻璃纖維混合制成的復(fù)合材料片彈簧，其剛度和承載能力與重量大5倍多的鋼片彈簧相當。
有機無機雜化材料是一種分散均勻的多相材料，兼?zhèn)溆袡C聚合物或無機聚合物的性能優(yōu)勢。它可以是無機改性有機聚合物，也可以是有機改性無機玻璃。
可以通過調(diào)節(jié)有機相與無機相的組分及比例，實現(xiàn)對材料功能的“剪裁”和“組裝”。
