自序

谈及复合材料，应该首先从材料说起，对于材料，人们并不陌生，“材充环宇，料满天下”，我们生活的这个世界，可以说就是由各种材料组成，房屋、汽车、高速列车、航空航天、船舶、机械、电脑、互联网、医疗、运动、休闲等都离不开材料。尽管如此，但目前还没有一个共同约定的关于材料的准确定义。一般而言，材料是指具有一定的化学成分与分子结构，以及能提供一定的物理和化学性能，使其可用来制造各种产品和工具的物质。应该说，这个定义非常广泛，它几乎涉及人类生活、工作和学习的方方面面，以及所有的现代高技术领域和现代化产业体系。所以说材料是人类物质文明的基础，也是现代高新技术和产业的基础和先导。

人类数千年的物质文明发展，特别是200多年来的现代工业发展，成就了材料发展的无比辉煌，现在可供人类使用的材料达50000多种，而且高性能、高功能、多功能、智能化的新型材料还在陆续开发。一方面，随着现代高新技术的发展，材料的提取、合成、制造、加工、改性、应用等技术水平，达到了空前的高度，为人类的未来展现出非常光辉的前景。另一方面，所有的材料都是用资源换取的，全球的资源只有两大类，一类是不可再生资源，一类是可再生资源。目前全球资源的状况是：不可再生资源在日益枯竭，可再生资源还未得到充分的开发利用。这就是绿色材料和材料绿色化异军突起的根本原因，而其中绿色复合材料的开发和应用将发挥极其重要的作用。

材料按照其化学组成，可分为金属材料、无机非金属材料和有机非金属材料（以合成高分子材料为主）三大类。由于复合材料品种越来越多，产量越来越大，应用越来越广泛，在材料学科中的地位和作用越来越重要，因此现在有的分类把复合材料列为第四大类材料，但从材料的属性来看，复合材料只不过是上述三大类材料以不同方式进行组合或复合而得到的一大类材料。

在复合材料大家族中，绿色复合材料算是新增的成员。自20世纪90年代起，其地位迅速上升，原因不言而喻。人类赖以生存的地球所面临的资源、能源和环境问题日益迫切，促使人们去寻找一种新的发展理念和模式，也就是现在言必提及的可持续发展的理念和模式。“可持续发展是指既满足当代人需要，又不损害后代人满足需要的能力的发展。”（《我们共同的未来》，世界环境与发展委员会，1987年）对于材料科技和产业发展而言，就是要实现从产品设计、材料提取和选用、加工制造、服役和使用、回收再生的整个生命周期的绿色化和生态化，即要实现从传统的“从摇篮到坟墓”（from cradle to grave）到“从摇篮到再生”（from cradle to gate）的根本性转变，绿色材料和绿色复合材料在这方面大有作为。

绿色复合材料是一个内容极为丰富的概念，现在还没有一个普遍接受的定义。从“绿色”的概念出发，目前绿色复合材料可以分为两类：一是指至少有一种组分材料是可降解的复合材料，发展主流是用可全降解的高性能天然植物纤维与全降解的生物聚合物复合而成的一类复合材料，有人称为100％的绿色复合材料；二是其他复合材料，包括航空航天等高端应用的高性能复合材料的绿色化，涉及绿色设计、绿色制造、退役产品的回收和再生利用等。从可持续发展的要求出发，绿色复合材料将展现出非常广阔的发展前景。

近年来，绿色复合材料成了材料大家族中的新秀，究其原因，一是原材料来自取之不尽用之不竭的可再生自然资源，如纤维素、木质素、淀粉、蛋白质、核壳糖等，相对于石化原料，具有资源上的优势；二是绿色复合材料退役制品和废弃物可自然降解，最后变成CO2和H2O，回到大自然中去，不产生环境负荷。这两方面都是实现可持续发展的非常重要的条件。

绿色复合材料在全球范围内的研究、开发和应用已逐渐成为材料学科和材料技术发展的一种趋势，在材料设计、原材料提取、制造加工、产品使用、回收再生以及产业化等方面取得重要进展，在汽车、高铁、建筑、船艇、城市园林等方面的应用迅速扩大，随着石化高分子材料及其复合材料的资源日渐短缺，绿色复合材料对可持续发展的地位和作用将更为突出。

在签约本书之前，曾经有过犹豫，作为一个在航空航天复合材料圈子里转悠近40年的科技工作者，对复合材料自然有一种难以割舍的情结，但毕竟对“绿色”的知识、内容和前景的了解和掌握有限，最后恐难尽如人意，但怀着为可持续发展做一点努力的愿望，我完成了这部国内类似书籍尚属不多的著作，希望来为我国新材料绿色化的可持续发展能起到一点作用。

绿色复合材料仍未脱出复合材料的范畴，所以本书思路基本是沿着高性能复合材料主线，着重论述“绿色”的内容，包括设计、选材、制造、表征及评价等，本书可供从事复合材料的科研、生产、教学人员以及职能部门和中介咨询机构阅读和参考。

编著者

2016年6月于北京