第四節 工程塑料的地位與作用

自20世紀中期工程塑料問世迄今，工程塑料為了滿足工程結構的性能要求，取代傳統結構材料、開拓新的應用領域、躋身于材料市場，采用各種改性手段，使其性能不斷提高，在激烈的市場競爭中逐步發展壯大起來，呈現出旺盛的生命力。其發展速度為年增長10%以上。到目前為止，工程塑料已成為國民經濟和國防建設及社會發展中的主導材料之一。

一、在國民經濟建設中的作用

由于工程塑料具有優良的力學性能、耐化學性能、耐蝕性、高比強度、高比模量、良好的結構特性及功能特性、靈活的可設計性、可配制性與低成本加工性等，在國民經濟各個部門具有廣闊的應用前景，已成為各工業部門不可替代的重要原材料。

（一）工程塑料已成為車輛應用和制造中的主體材料

工程塑料在車輛中的應用量占工程塑料總體用量的1/3，主要部件類型為結構部件、裝飾構件和功能制件等。

工程塑料的密度僅是鋼的1/4～1/5，將這些材料用于車輛可在很大程度上減小自重、提高車速，同時還可以減少軸和輪胎的磨損，延長使用壽命。尤其重要的是自重減小可在很大程度上降低油耗。采用工程塑料制造汽車部件，在相同條件下耗油不超過鋼制汽車的1/4，這是一個非常有誘惑力的比例，因此美國、日本等幾個大汽車公司如福特、豐田，都非常重視用工程塑料制造汽車構件。據報道，福特公司一輛由碳纖維增強塑料制造車身主要部件的小轎車，其燃料效率提高了38%。此外，由于工程塑料韌性好，受到撞擊后大幅度吸收沖擊，可避免重大的傷亡事故。英國曾展出一輛由芳綸增強塑料制造的轎車，展覽者用鐵錘猛擊車頂竟無破損，同時以100km/h速度碰撞也未損壞。用工程塑料制造的汽車部件很多，如駕駛室、擋泥板、保險杠、前臉、發動機罩、儀表盤、地板、座椅等。日本東麗公司研制成功用碳纖維/環氧做的驅動軸、板簧，這種板簧自重小、彈力大，僅用一片就可代替傳統的多片疊板彈簧。

工程塑料構件已逐步滲入火車結構。鐵路是國民經濟的動脈，鐵路運輸對整個國民經濟的發展具有重大影響。鐵路運輸約占一個國家運輸總量的60%。制造火車的主體材料是鋼材和木材，我國木材資源缺乏，使用鋼材又不能滿足要求，所以從20世紀50年代起人們就尋找可以替代的材料，通過國內外的試驗證明，工程塑料是制造鐵路運輸裝備較好的材料。世界上有許多國家已把工程塑料用到火車制造業中，并取得了良好的效果。日本新干線上的高速列車，其車箱外殼是由泡沫塑料夾芯的玻璃纖維增強聚酯制成的，這種材料結構剛度大，保溫、抗振、防水性好，在高速行駛時不會產生過度的顛簸。用工程塑料制造的還有水箱、整體衛生間、車門窗、冷藏車保溫車身、運輸液體的貯罐、集裝箱等。這種集裝箱自重小、耐沖擊性好、密封性好、防水、耐腐蝕、抗污染，因而運載效率高，又經久耐用，所以它將是取代鋼制或鋁制集裝箱的極好材料。

除用于車體結構外，工程塑料還是鐵道通信線路工程中使用的優良材料。通常用它做成信號機、變壓器箱、電纜盒、軌道絕緣材料。據報道，英吉利海峽連接英、法兩國的隧道鐵路，其電纜線絕緣材料就使用了工程塑料。

（二）工程塑料是普遍應用的建筑材料，為推動高強輕質建筑結構的發展起了重要作用

用于建筑工業的工程塑料，絕大多數是高效低成本玻璃纖維增強塑料。由于這種材料具有優異的力學性能，較好的隔熱、隔聲性，吸濕和透水率低，電絕緣性能好，有很好的耐化學腐蝕性，特殊處理的玻璃纖維增強塑料具有較好的透光性，加之裝飾性好，尤其是其性能的可設計性和產品設計的高度靈活性，一直為建筑業所青睞，目前已在建筑結構、圍護、門窗、衛生潔具、供暖、通風、建筑裝飾等方面廣泛應用。玻璃纖維增強塑料制作承重結構和圍護結構，與傳統鋼材或混凝土等材料相比獨具特點，玻璃纖維增強塑料的輕質、高強，可做成大跨度、大幅面的屋梁及頂棚等建筑構件，用于寬敞明亮的展覽館、體育館、電影院、劇場等建筑尤為適宜。前蘇聯、德國已建成跨度為18～24m的溫室，上海玻璃鋼研究所在云南建造了一座直徑44m的玻璃纖維增強塑料球形雷達天線罩。按設計分析，如采用玻璃纖維增強塑料為雙曲面屋頂結構，其跨度可達200m，這樣無需任何梁柱支撐的大跨度結構只有用玻璃纖維增強塑料才能實現。同時由于它具有隔熱、隔聲、防水、阻燃、易裝飾等性能，也是圍護結構的極好材料。

用玻璃纖維增強塑料制備的涼水塔、衛生間潔具、高位水箱等制品在我國已形成較大的生產規模，目前已完全取代了鋼筋混凝土、金屬和木材等傳統建筑材料，而且具有耐腐蝕、高強度、自重小，并可根據建筑的風格設計成各種形狀。這一新的結構物對解決我國大多數城市供水缺乏問題無疑是件極大的好事。

（三）工程塑料已成為新型防腐材料，在化學防腐工程中具有無可替代的地位

玻璃纖維增強不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、呋喃樹脂和聚酰亞胺等增強塑料具有較高的耐化學介質腐蝕性。例如，在堿溶液中玻璃纖維增強環氧樹脂可使用10年，而普通鋼管只能使用1年多。在酸介質中玻璃纖維增強塑料比不銹鋼表現出優異的耐蝕性，因此在石油化工等防腐蝕工程中，近年來越來越廣泛地得到應用，已成為不可缺少的新型耐腐蝕材料。

目前用玻璃纖維增強塑料制造的化工耐腐蝕設備有大型的貯槽、容器、傳質用各種管道、彎頭、三通、管接頭等配件以及通風管道、煙囪、風機、泵等。對用于防腐工程的玻璃纖維增強塑料產品早在1965年美國就制定了有關的設計、制造和檢驗標準與規范。英國、加拿大和日本等國也都相繼制定了相應標準，如日本增強塑料技術協會1975年制定的“手糊法成型耐腐蝕玻璃纖維增強塑料設備制品標準”，美國1969年制定的“纏繞法制造玻璃纖維增強塑料貯槽制品規范”。由上述的定型標準和規范可見，工業發達地區的北美、西歐和日本等對玻璃鋼在防腐工程領域所發揮的作用十分重視，并已經形成了一個龐大的產業，在國民經濟中占有一定的地位。

我國20世紀60年代初引進玻璃纖維增強塑料技術后不久，即開始在化工防腐中的應用，并收到了良好的效果，預計玻璃纖維增強塑料作為防腐工程材料在我國將有極其光明的發展前景。

（四）工程塑料已逐漸成為基礎工業不可短缺的主導材料

1）在電器工業中用于制作層壓板、敷銅板、絕緣管、電機、護環、槽楔、絕緣子、燈具、電線桿、帶電操作工具等。

2）在農漁業方面用于制作蔬菜、花卉、水產養殖、養雞、養豬等溫室，以及糧倉、水渠、化糞池、糞便車等。

3）在機械制造工業中工程塑料的用途很廣，如風機葉片，紡織機械、化纖機械、礦山機械、食品機械等部件及齒輪、法蘭盤、防護罩等。

4）用于制作體育器材，如撐桿、弓箭、賽車、滑板、球拍、雪橇、賽艇、劃艇、劃槳等。

5）航空工業在大型的主航線民航飛機上也開始應用，如美國波音737至波音767，歐洲的空中客車A310～A340，前蘇聯的主航線客機等型號上用作機頭雷達罩、發動機罩、副翼、襟翼、垂直尾翼和水平尾翼的舵面、翼根整流罩以及內部的通風管道、行李架、地板、衛生間、壓力容器等。

6）在船舶工業用于制作各種工作艇、漁船、交通艇、摩托艇、救生艇、游船、軍用掃雷艇和潛水艇等。

7）人造地球衛星幾乎全部是由不同的纖維增強塑料和復合材料制造的空間結構，如衛星儀器艙本體、框、梁、桁、蒙皮、支架、太陽能電池的基板、天線反射面等。特別是地球同步通信衛星的天線反射面，始終要準確地對準地面上某一個接收站，當衛星反復處于地球的向陽面和背陽面的交變過程，衛星上的溫差可達200℃以上，在這樣的交變溫差下要求天線反射面的支架不熱脹冷縮，需要由“零膨脹”材料制成。目前只有經過精心設計的工程塑料和復合材料才能具備“零膨脹”這一特殊性能。

二、在國防建設中的地位與作用

工程塑料特別是高性能纖維增強塑料，屬軍用新材料技術發展的重點材料。它不僅具有結構材料優良的結構性能、良好的綜合特性，而且還具備某些功能材料特性（如耐腐蝕、不銹蝕、隱身性、電磁波屏蔽性、絕熱耐熱和優良的電絕緣性等），以及質量小、比強度高、比模量高等性能。工程塑料是武器裝備實現輕量化、小型化、功能化以及智能化的重要材料技術，具有極其重要的軍事實用價值，也是未來武器裝備制造中極為重要的結構和功能材料。

未來戰爭對武器裝備的要求可概括為“三化”“三性”“三高”“一全”，即輕量化、小型化、功能化，隱蔽性、機動性和生存性，高精度、高威懾和高速度，以及全天候作戰的能力。這些要求具體體現在減小武器裝備質量、縮小其體積、提高戰爭的機動性和生存能力上，要制得這種武器裝備滿足未來戰爭需要，除了在武器裝備結構的設計上下功夫外，選用高性能材料是解決問題的關鍵。

（一）利用工程塑料密度低、比強度高、比模量高，使武器裝備輕量化和小型化

工程塑料特別是高性能纖維增強塑料已應用多年，其輕質高強的特性早已被軍方認可，這是那些對質量要求十分苛刻的武器裝備系統可選用的最佳材料。

1．航天武器裝備

20世紀60年代初期，美國采用玻璃纖維增強環氧塑料制備了“北極星”導彈第二級火箭發動機殼體，使其質量比原金屬殼體質量減小310kg，使其射程由1600km提高到2400km。而采用石墨纖維增強環氧塑料制備的三叉戟導彈儀器舵比用鋁制備的儀器舵質量減小146kg，減小質量率達30%，且簡化了部件組裝工藝。還用此增強塑料制備了陀螺儀支架、電池支架、發射筒支環等55個部件，使得此導彈增程達340km以上。美國的三叉戟-Ⅱ型、飛馬座和朱儒等導彈也大量采用碳纖維增強塑料制備，使彈體質量減小30%以上。美國愛國者和戰斧導彈的儀器艙和發射筒等重要部件也采用高性能纖維增強塑料制備，使其結構質量大幅減小。據設計計算，一枚洲際導彈如用高性能工程塑料取代金屬結構，可使其質量減小300kg以上，射程提高1000km。

目前，國外軍事強國導彈彈頭有效載荷與結構質量比已達4∶1，固體火箭發動機質量比已達0.92～0.93。這都是采用高性能工程塑料的結果。

2．航空武器裝備

軍用飛機也是最早采用工程塑料，特別是高性能纖維增強塑料的武器裝備之一。作戰飛機的機翼蒙皮、機身、垂尾、副翼、水平尾翼、側壁板、隔框、翼肋和加強筋等主承力構件大量采用高性能纖維增強塑料制備，不僅明顯減小了飛機結構質量，改善了機體總體結構和外形，而且減少了零部件數量和組裝工序，使飛機的整體性和可靠性得到顯著改善。就其減小質量效果而言，一翼梁采用鋁合金設計為220kg，用纖維增強塑料制備為157kg，減小質量率為28.6%；加強筋用鋁合金制備為67.9kg，用纖維增強塑料制備為58.4kg，減小質量率為14%；蒙皮用鋁合金制備為87.5kg，用纖維增強塑料制備為16.6kg，減小質量率為29.5%；而鋁合金口蓋為18.5kg，纖維增強塑料口蓋則為16.6kg，減小質量率為10%左右。

目前美國采用纖維增強塑料的軍用飛機中，F117采用量為42%，B-2采用量為38%，FY-22采用量為35%，FY-23采用量為50%，F-16采用量為39%，AV-86采用量為26%等。到目前為止，戰機纖維增強塑料用量已占結構質量的26%～65%；每架飛機的平均使用量為2.4～6.5t，且年增長率達20%左右。

3．陸軍武器裝備

（1）坦克裝甲車輛 坦克裝甲車輛，特別是主戰坦克是陸軍主戰武器裝備，也代表一個國家的武器裝備水平和威懾力。目前主戰坦克戰斗總質量在60t以上，已超過地面武器裝備的極限質量，再無限制地加厚裝甲，會給坦克機動性和生存力帶來極大的危害，坦克裝甲車輛輕量化已勢在必行。輕量化的途徑除結構設計外，關鍵技術仍是采用輕質結構材料技術。

美國和英國近年來研制并通過演示試驗的全纖維增強塑料裝甲車車體，與原金屬車體相比，可減小質量33%。為采用高性能纖維增強塑料制備坦克裝甲車輛奠定了技術基礎。

各國目前應用的復合裝甲，由于采用了纖維增強塑料，其抗彈能力比均質鋼裝甲有了明顯提高，而且減小質量30%。用纖維增強塑料為結構材料的電（磁）裝甲，又進一步提高了抗彈水平，在使車體無損傷的情況下，可抗御大口徑彈藥或串聯式彈藥的攻擊。最新研制的集成裝甲，將金屬、陶瓷、橡膠組合成一裝甲體系，其中的纖維增強塑料主要起保持裝甲結構的整體性和提高抗彈性能及隱身功能的作用。在同等體積下，比均質鋼裝甲減小質量30%～50%。

美國M1A1主戰坦克采用工程塑料制備的22個零部件，與以前所采用的金屬部件相比，減小質量近5t，降低制造成本1.2萬美元。

（2）戰術導彈火箭 彈箭武器裝備是對減小質量要求十分迫切的裝備，輕質結構材料應用較早，也比較普遍。世界各國的反坦克導彈、火箭和防空導彈等均大量采用工程塑料制備。所采用的工程塑料，以玻璃纖維增強塑料為主，芳綸增強塑料和碳纖維增強塑料也開始應用。可以說，戰術導彈火箭已基本實現塑料化。其質量比采用金屬結構件減小40%～65%。特別是法國的“阿匹拉斯”反坦克火箭發動機殼體和發射筒采用芳綸增強塑料制備，其他結構件采用通用工程塑料和改性通用塑料制備，除其中裝藥和戰斗部及發動機外，幾乎均用工程塑料制成，其質量僅為3kg。

（3）火炮和槍械 火炮制造采用工程塑料是從塑料附件代替金屬附件開始的。由碳纖維/環氧增強塑料制造的復合炮管、炮管延伸管等關鍵部件，其質量僅為鋼炮管質量的1/3。被稱為戰爭之神的大口徑火炮，由于本身質量極大，機動性較差，用工程塑料代替鋼構件，就能顯著地減小質量，提高機動性。例如，一個122mm口徑的加農炮，原來尾臂裝配質量為1115kg，改用玻璃纖維工程塑料后只有445kg，比原來減小了55%；再如步兵用迫擊炮原來鋼制底盤質量為41kg，改用工程塑料只有28kg，一個戰士可以背在背上機動。

槍械用工程塑料是從以塑代木應用開始的，而后以塑料代金屬制備結構件和承力件。目前正在研制在鋼襯筒上纏繞金屬纖維或碳纖維/環氧的復合槍管。到目前為止，世界各國的槍械槍托、握把、護木、彈匣、刺刀等均采用尼龍制造。使槍體質量減小50%以上，使用性能大幅度提高。最為典型的是奧地利的AHG步槍，其中30個零部件用9種工程塑料制成，占全槍零件的16%；法國的FAMA3步槍中33個部件用尼龍制成，占全槍部件的30%。以上兩種槍的質量減小程度高。美國雷明頓兵工廠研制出的全尼龍槍除槍管和自動結構外，其他部件均用尼龍制造而成，輕量化程度更高。

（4）單兵裝具 工程塑料在單兵裝具制造中的廣泛應用，將會引起裝備的重大革新。戰士的頭盔由鋼制改成工程塑料，不僅質量減小，同時還提高了防護能力，在陣地上構筑單人掩體，傳統的辦法是用鍬鎬挖坑填土，不僅費力，還要消耗時間，目前已用工程塑料做成對步槍子彈有很好的防護能力、可隨身攜帶作為裝具的掩體，臨戰時展開即可參加戰斗。此外，還有用工程塑料做成防彈衣、防彈盾牌、防地雷的防爆靴等，這些用工程塑料制造的單兵裝具一旦裝備部隊，無疑會大大地提高戰士的作戰能力。

（二）運用工程塑料的功能特性，使武器裝備功能化

1．隱身性

工程塑料特別是那些具有導電或導磁性能的導電塑料和磁性塑料對雷達波反射率低，且具有很高的吸波特性。一般認為，這類功能塑料對紅外和雷達波以及電磁波反射僅30%，而吸波能力為70%，且噪聲小、振動低、隔熱性優良。因而其良好的隱身功能，可防雷達波、熱成像儀等光電探測系統的探測，也可防止具有熱尋功能彈頭尋的。運用工程塑料可改性的特點，在加工過程中加入高性能吸收劑或納米劑可制成武器裝備隱身用結構件。

美國的F-117A飛機上采用了纖維增強塑料為主體的結構吸波材料，使雷達反射截面面積降低到只有0.1m2的程度。

能夠吸收雷達波的結構隱身材料，在設計中可能有如下幾個措施：

1）在基體材料構筑環形或方形的電阻材料幾何圖形中，制成復合材料蜂窩結構，在蜂窩中填充能吸收電磁波的鐵氧體材料。

2）在結構表面制成小的圓柱、半球或方形的凹坑，在其中填充吸收材料。

3）在樹脂基體材料中鑲嵌環形天線等吸收單元。

另外，可利用纖維增強塑料的非均質性、可透射雷達波的特點，常用工程塑料制造飛機或導彈雷達罩。

2．工程塑料可保障戰略武器突破熱障難題

眾所周知，導彈彈頭是導彈的戰斗部，在飛向敵方目標沖落時會受到高溫氣流的摩擦而產生極高溫度，例如射程為8000～12000km的洲際導彈鼻錐駐點溫度可達10000℃，這在戰略武器上稱為熱障，不突破熱障，威力再大的戰斗部在未到達敵方目標之前都將被燒毀。早期的防熱措施是采用高熱容材料的熱沉式結構和復雜的發汗冷卻結構，這些辦法使得彈頭質量很大，影響戰斗效應。采用纖維增強塑料燒蝕防熱結構不僅有效地解決了防熱問題，還減小了頭部質量。在未來戰爭中由于空中攔截技術的發展，要求導彈的彈頭小型化，并可多頭分導，能耐高溫、抗核爆、抗中子浸沏、抗強激光，并具有隱身等功能，預計解決這一問題的惟一途徑是在抗燒蝕纖維增強塑料的基礎上添加多種材料制成具有多功能的纖維增強塑料。

另外，還可將纖維增強塑料作為導彈和火箭發動機隔熱絕熱材料、耐燒蝕材料等。

（三）運用功能塑料的機敏特性開發智能材料與結構，使武器裝備智能化

利用壓電塑料或壓電陶瓷增強塑料可以制備智能材料與結構中的驅動機構和傳感機構。利用壓電聚合物或增強壓電聚合物材料制成的高速驅動機構可把電能轉化為機械能，且不發生相變，而是通過改變材料的自發偶極矩來改變材料尺寸，此種效應可產生200～300μm應變，88層壓電增強塑料制成驅動器可在20ms內產生50μm的應變位移，且可成膜，加工性良好。這種材料制成的傳感器或自適應結構具備可感知壓力、溫度、沖擊、彎曲等功能，并可利用不同模式識別出邊、角、棱等幾何特征，且具備熱釋放效應和溫度傳感功能。配合形態化材料、電磁流變材料和電致材料技術可組成智能結構。此材料與結構在武器裝備中具有很高的應用價值。美國國防部計劃研究局投資8900萬美元開發此項材料，預計在裝甲防護、武裝直升機、士兵作戰服裝、彈藥、導彈和火箭中具有巨大的應用潛力。

美、德等國已研制出智能復合裝甲和智能反應復合裝甲，從被動裝甲防護向主動裝甲防護邁進了一大步。美國陸軍預算投資300萬美元，把反應裝甲與短距離傳感器網絡及一臺計算機等組成一體，制成主動反應裝甲系統。美陸軍還把智能材料系統用于M1坦克防120mm動能彈、50mm動能彈。德國已研制出制備計算機或火控系統的薄膜傳感器、沖擊傳感器和加速傳感器的被動裝甲及反應裝甲，并將其改造為主動裝甲。英國也研制出類似的智能裝甲。

美國用壓電復合材料制造出直升機的固態自適應旋翼，這種智能壓電材料應用于直升機后其隱身能力提高2倍，機動性提高30%，速度提高15%，可靠性大有增強。

美國運用電致變色高分子材料設計出自動變色服。這是采用電致變色織物制成的，可隨外界環境變化而改變顏色，與背景保持一致，大大提高了偽裝功能。

隨著武器裝備的智能化進程，智能材料系統將會發揮越來越大的作用。

三、在高新技術中的地位與作用

工程塑料是新材料之一，也是高新技術的組成部分。高新工程技術的發展依賴于新材料技術的進步，新材料在整個高新技術發展中發揮著先導和推動作用。

（一）信息工程技術

信息技術是當前高技術群的核心，而用于信息技術中能接收、處理、定存和傳播信息的材料稱為信息材料。在這類材料中工程塑料占有重要地位。首先，任何一個信息技術裝備，如電話機、收錄機、電視機、錄音機、錄像機和計算機等都離不開導線和電纜。導線要求有良好的導電性，同時又要求具有很好的絕緣性，這種截然相反的性能要求絕不可能由單一材料完成，它是由導電的金屬和包圍其周圍的絕緣工程塑料構成的。其次，計算機等所用多層印制電路板是典型的層壓塑料，它是用纖維增強樹脂和覆銅層壓復合而成。多層混雜的層合板具有高散熱性、高度的尺寸穩定性，從而能滿足大規模集成電路高密度的裝配要求。用于錄音機、錄像機和計算機的錄音（像）帶和軟盤等信息記錄材料，是由將粉末狀磁性材料均勻摻混在樹脂中的磁性塑料制成的。最近出現的垂直記錄帶，用氣相沉積法在塑料基材上沉積一層鉻-鈷化合物，鈷的柱狀晶體和鉻之間有明顯界面，這種新型大存儲量的磁記錄器材實際上是一種高性能功能塑料。

（二）能源工程技術

人們早已想到了太陽能，并已在宇航飛行器等上面應用，但在地面上有效地利用太陽能還不普遍。盡管已有一些太陽能灶、太陽能加熱器裝備出現，可是在常年多雨的地域就很難利用。據報道，在20世紀80年代美國已擬定在太空中建造一座太陽能發電站的規劃，發電站長25km、寬3.8km，所有構件全部由碳纖維增強塑料制成，零件在地面成型后用航天飛機運到太空中安裝，電站上由太陽能轉換的電能用安裝在兩端的直徑為700m的微波天線發送到地面接收站，這個電站所生產的電能可供一個大城市用電。這個設在太空的太陽能電站不受地球天氣陰晴的影響。

原子能站發電的核燃料是具有放射性的鈾235。從天然鈾礦中提取鈾235是利用高速旋轉的離心機，提取效率與離心機轉筒的線速度的四次方成正比。為了提高效果需加大轉速，這就要求轉筒材料經得住高速旋轉的離心載荷的作用。對多種材料進行試驗，高強鋁合金的最大線速度為357m/s，鈦合金為400～460m/s，碳纖維增強塑料是800～900m/s。由此可見，碳纖維增強塑料是制造提取鈾235離心機轉筒的理想材料。

（三）生命工程技術

材料科學與醫學的結合發展了一系列醫用人體材料。為了人類延年益壽，正在研究用人造器官代替破損病變或衰老的器官，工程塑料特別是纖維增強塑料是這一領域的首選材料。用碳纖維增強塑料制成的心臟瓣膜已經成功地植入人體；以尼龍為增強材料的人造血管也已投入使用。此外，還有有機硅、尼龍等制成的鼻、耳等器官。試驗研究表明，碳-碳復合材料與人體有很好的相容性，做成的人體器官無排異反應，因此這方面的研究有廣闊的應用前景。據預測，碳-碳復合材料可以制成人造心臟、人造腎臟、人造肝臟等重要器官，一旦投入使用，人類對于破損病變的器官可以像機器調換零件一樣進行修理調換，這樣可大大地延長人類的壽命。