Композицио́нные материа́лы (композиты), материалы, представляющие собой объёмное сочетание компонентов с чётко выраженной границей раздела. Состоят из матрицы (связующего) и равномерно распределённых в ней упрочнителей и/или армирующих наполнителей.

Свойства композиционных материалов в основном зависят от физико-механических свойств компонентов и прочности связи между ними.

Матрица придаёт изделию из композиционного материала заданную форму и монолитность. Свойства матрицы определяют эксплуатационные характеристики (рабочую температуру, плотность, удельную прочность, сопротивление усталостному разрушению и воздействию окружающей среды) и технологические режимы получения композиционных материалов.

Армирующие наполнители вводят в композиционные материалы с целью увеличения прочности, жёсткости и пластичности, а также изменения электрофизических, теплофизических характеристик в различных направлениях или отдельных местах изделия.

Композиционные материалы характеризуются свойствами, которыми не обладает ни один из компонентов в отдельности.

Композиционные материалы классифицируют в зависимости от химической природы компонентов, а также размеров, формы и ориентации наполнителей.

По материалу матрицы композиционные материалы разделяют на полимерные, металлические, углеродные, керамические и др. По форме наполнителей различают дисперсно-упрочнённые, волокнистые и слоистые композиционные материалы.

Для армирования композиционных материалов применяются:

• для дисперсно-упрочнённых – мелкодисперсные порошки и наночастицы (металлические, стеклянные, углеродные и др.);

• для волокнистых – непрерывные и дискретные волокна (стеклянные, углеродные, борные, металлические, органические), нитевидные кристаллы (нитрида и оксида алюминия, оксида бериллия, карбида бора, нитрида кремния);

• для слоистых – ленточные, тканевые, сеточные (состоящие из любых видов волокон и их сочетаний) и др.

Армирующий наполнитель в структуре композиционных материалов может располагаться хаотически или быть ориентированным. Ориентированные армирующие наполнители различают на однонаправленные и перекрёстно-армированные (двумерно- и пространственно-армированные).

Композиционные материалы могут быть изо- и анизотропными; иногда в зоне армирующих наполнителей наблюдается анизотропия свойств композиционных материалов, которые в целом изотропны.

Наибольшее применение в технике получили композиционные материалы, армированные высокопрочными и высокомодульными непрерывными волокнами:

• полимерные композиционные материалы на основе термореактивных (эпоксидных, полиэфирных, феноло-формальдегидных, полиимидных и др.) и термопластичных связующих, армированные стеклянными (стеклопластики), углеродными (углепластики), органическими (органопластики), борными (боропластики) и другими волокнами;

• металлические композиционные материалы на основе сплавов алюминия (Al), магния (Mg), меди (Cu), титана (Ti), никеля (Ni), армированные борными, углеродными или карбидкремниевыми волокнами, а также стальной, молибденовой или вольфрамовой проволокой;

• композиционные материалы на основе углерода, армированного углеродными волокнами (углерод-углеродные материалы);

• композиционные материалы на основе керамики, армированные углеродными, карбидкремниевыми и другими жаростойкими волокнами.

Многообразие армирующих наполнителей и матриц, используемых при создании композиционных материалов, позволяет получать материалы с требуемым сочетанием эксплуатационных и технологических свойств.

Одним из направлений регулирования свойств является также создание гибридных композиционных материалов, содержащих более трёх компонентов – полиматричных и полиармированных. Например, локальное упрочнение материалов при чередовании слоёв волокнистого композиционного материала со слоями фольги из металла или стекла позволяет регулировать степень анизотропии свойств такого композиционного материала, улучшать его характеристики в зонах соединения.

Одно из важнейших достоинств композиционных материалов – возможность создания элементов изделий с заранее заданными свойствами, наиболее полно отвечающими характеру и условиям работы деталей и конструкций.

Для получения композиционных материалов и изделий из них используют различные технологические процессы:

• твердофазные – прессование, диффузионная сварка;

• жидкофазные – пропитка армирующих наполнителей растворами и расплавами матрицы;

• газофазные – нанесение металлических и керамических матричных покрытий на армирующие наполнители (волокна, ткани).

Композиционные материалы с комплексом присущих им специальных и функциональных свойств широко используются в различных областях техники:

• авиационной (например, при изготовлении лопастей вентиляторов для двигателей летательных аппаратов, фюзеляжа, крыльев, хвостового оперения);

• автомобильной (кузов автомобиля, детали двигателей);

• ядерной (тепловыделяющие элементы, поглощающие элементы);

• медицинской (датчики кардиографов, подшипники для бормашин);

• судостроительной (гребные винты, корпуса лодок и катеров);

• а также в производстве средств индивидуальной защиты (бронежилеты), спортивного инвентаря (лыжи, вёсла, теннисные ракетки) и др.