作為人類(lèi)最早使用的材料之- 是一類(lèi)既古老的技藝，又是一-項(xiàng)年輕的科學(xué)。由于組元原子間極強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合,陶瓷材料具有高強(qiáng)度、高模量、耐腐蝕、耐高溫等特性,這些賦子了其應(yīng)用于特殊惡劣環(huán)境的資本,然而,其內(nèi)在的脆性極大地限制了其作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。因此，強(qiáng)韌化是陶瓷材料實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用的前提。環(huán)氧板材料，尤其是連續(xù)纖維增強(qiáng)環(huán)氧板材料，從根本上克服了陶瓷的脆性,已成為科學(xué)和工程界研究的重點(diǎn)。

環(huán)氧板材料中承擔(dān)著保護(hù)增強(qiáng)體、傳遞應(yīng)力、實(shí)現(xiàn)功能等作用,基體的高性能是提高環(huán)氧板材料綜合性能的保障。玻璃陶瓷、氧化鋁、莫來(lái)石、氧化鋯等氧化物陶瓷在抗氧化、耐腐蝕等方面表現(xiàn)優(yōu)異，然而其高溫性能卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及非氧化物陶瓷。在非氧化物陶瓷中,SC,SisN ,BN等具有良好的綜合性能。一些新興陶瓷也吸引著人們的探索:MAX相集成了金屬材料與陶瓷材料的優(yōu)點(diǎn),其良好的韌性與特殊的電性能有望賦予陶瓷基環(huán)氧板材料強(qiáng)韌化和某些功能性;Si - B- C-N多元陶瓷新穎的顯微結(jié)構(gòu)使得其具有極優(yōu)的耐高溫性、環(huán)境性能和電磁吸收特性，在高溫吸波材料方面具有極大的應(yīng)用前景。

碳原子間可以通過(guò)鍵合，形成鏈狀、支鏈狀和環(huán)狀等結(jié)構(gòu)，這是碳原子的一大特性之一 .與其他同類(lèi)原子間的鍵合強(qiáng)度相比，碳碳之間的健合強(qiáng)度很高(C C單健 的鍵能為348 kJ/ mol),這意味著碳材料在結(jié)構(gòu)承載方面存在著天然優(yōu)勢(shì)。

碳存在者金剛石、石墨、富勒烯等幾類(lèi)同素異構(gòu)體。金剛石中的每個(gè)碳原子與周?chē)膫€(gè)碳原子通過(guò)sp雜化形成強(qiáng)烈的共價(jià)鍵結(jié)合，具有立方或六方的晶體結(jié)構(gòu)。金剛石具有良好的耐化學(xué)腐蝕性，是已知的硬度最高的物質(zhì),在切制刀具中被廣泛應(yīng)用:從遠(yuǎn)紅外區(qū)到深紫外區(qū)的范圍內(nèi)具有極高的透明度，電絕緣性良好;室溫下具有已知物質(zhì)中最高的熱導(dǎo)率;同時(shí)，還是一種性能優(yōu)越的寬禁帶半導(dǎo)體。石墨是常溫常壓下熱力學(xué)狀態(tài)最為穩(wěn)定的碳同素異構(gòu)體,其結(jié)構(gòu)和性能。富勒烯是碳原子間以六元環(huán)和五元環(huán)的形式連接形成的空心球形分子。依據(jù)分子中碳原子的數(shù)目，富勒烯有Coo,Cn,Cioo等類(lèi)型。富勒烯分子的平均直徑為1.1 nm，是一-類(lèi)0維材料。無(wú)缺陷的富勒烯是絕緣的,但摻雜其他元素可以成為半導(dǎo)體或?qū)w。目前，富勒烯主要通過(guò)電弧放電技術(shù)制備。

近年來(lái),碳納米線(xiàn)、納米管、石墨烯等低維碳材料因其優(yōu)異的結(jié)構(gòu)和功能、性能引發(fā)了研究熱潮，也為人們更深人地認(rèn)識(shí)納米效應(yīng)、材料的結(jié)構(gòu)性能關(guān)系等基礎(chǔ)問(wèn)題提供了一個(gè)視角。當(dāng)某個(gè)碳原子與其他原子成鍵結(jié)合時(shí)，碳原子中的電子可以處于不同種類(lèi)的雜化軌道中，如sp' ,sp°或sp等。碳原子電子軌道的多種雜化方式賦予了碳原子間及碳原子與其他原子間眾多的鍵合方式,形成了種類(lèi)繁多的有機(jī)分子和無(wú)機(jī)碳材料。為碳原子電子的多種成鍵方式所形成的不同有機(jī)分子，以及這些有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)經(jīng)拓展而形成的無(wú)機(jī)碳材料

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