【关键词】合成纤维；混凝土建材；应用
引言：
混凝土是我建筑工程项目建设中重要材料，在我国工程项目建设中占有重要地位。随着近年来，建筑行业的不断发展以及建设工艺技术的强化与提升，建筑工程建设对混凝土建材提出了更高的要求与使用标准，其强度、稳定性、韧度、使用耐久性、抗震抗裂性成为混凝土建材研发与应用的重点。而纤维与混凝土的合理搭配，则有效促进了混凝土性能的优化，有利于促进我国建筑领域的优化发展。基于此，本文以合成纤维的应用为例，对其进行了简要分析。
1.合成纤维相关概述
合成纤维又被称为“纤聚合物”是化学纤维中的一种，是具有一定可溶性/可熔性，由人工合成与处理后，形成的线型聚合物[1]。因此，合成纤维除具有一般化学纤维本质特性外（包括高强度、高弹性、轻质量、可长期保存等），不同类型的合成纤维也具有一定的独特性，如聚丙烯腈纤维的机械抗张性较强；聚丙烯（PP）纤维的化学稳定性较强；聚乙烯（PE）纤维热稳定性、可塑性较强；聚酞胺（PA）纤维水泥融合性较强；芳香族聚酞胺纤维具有高强高模性等等。
2.合成纤维在国内混泥土建材中的应用
由于混凝土具有廉价性、可塑性以高抗压性，因此在我国建筑领域中具有重要的应用价值，是我国建筑工程项目建设常用的施工材料之一。但是由于混凝土具有一定的脆弱性，加之在水泥混凝土施工应用过程中，受自身本质因素的影响，易出现裂缝、下渗、腐蚀、冻裂等问题。而通过适当的添加合成纤维，则可有效改善上述问题，促进混凝土质量与性能的优化与提升，保证混凝土作用的最大化发挥，具体分析如下。
2.1用于提升混凝土建材抗裂性
在建筑工程混凝土施工工程中，由于混凝土材料存在一定的水分，因此在进行水泥搅拌过程中，会产生一定的“水化热反映”，从而在一定程度上使混凝土建材塑性收缩，出行干裂、硬化裂缝等问题，进而影响导致混凝土构件的性能（包括使用耐久性、稳定性、抗震可渗性等）。而据试验与实践证明，在混凝土中适当的添加合成纤维（如，0.045%～1.12%体积比例的聚丙烯纤维），可有效提升混凝土的抗裂性（62%～78%）[2]。与此同时，合成纤维的粘结力加强了混凝土的塑性，使混凝土构件在受力作用下，张力得到提升，从而避免了混凝土使用过程中早裂现象的从产生，有效加大了其使用耐久性。
2.2用于增强混凝土建材的强韧性
由于混凝土材料本质具有“脆弱性”，因此在建筑构成施工过程中，当混凝土受到一定的拉力时，很容易穿现裂缝问题。相关资料与实践证明，合成纤维所具有的延伸性、粘结性使其在混凝土建材应用过程中，形成“三维网状”结构，从而提升混凝土整体的粘结性。当纤维混凝土受力作用时，实现了“力”在纤维网中的有效传递，并在传递过程中，将力进行分散与削弱，这在一定程度上有效提升了混凝土建材的受力强度。与此同时，当混凝土受力出行开裂时（既定氛围内）合成纤维所具有的延伸性，促使混凝土出现变现，从而改善了混凝土自身的脆弱性，提升了其整体韧性。例如，在《聚酯牵伸丝纤维对水泥抗折强度的影响》（周锡武，吴本英，2002）实验分析中，得出在混凝土中加入聚酯纤维（体积比为0.5%），在既定时间内，混黏土抗折强度教原有状态提升了34.5%～37.3%。
2.3用于增强混凝土建材的抗渗性
据相关资料分析与实践经验整合发现，既定条件下（通常为1.29Mpa水压下）在混凝土中融入体积比“0.045%～0.13%”的聚丙烯合成纤维，混黏土的抗渗性相对与原本状态而言，提升了40%～48%（王依民，倪建华，2002）/（彭苗2012）[3]。其原因在于，由于混凝土是一种密度非均匀性复合型材料，在细微处存在诸多缝隙，加之混凝土在干燥环境下易出现开裂为题，因此在混凝土工程中，其抗渗性相对较低。而加入一定量的合成纤维后，合成纤维有效提升了混凝土内部沟通性与约束力，从而增强了混凝土密度，降低了混凝土内部孔隙直径，进而增强混凝土建材的抗渗性。
2.4用于增强混凝土建材的抗冻融性、抗化学腐蚀性
从阎利、王绍东《聚丙烯纤维增强混凝土概述》；史小兴《合成纤维在混凝土中的效果和机理综述》以及王浩宇《聚乙烯醇纤维水泥基复合材料的力学性能及抗冻性能试验研究》等文献资料中，均可探知合成纤维在混凝土建材中的科学应用，在提升混凝土抗裂性、抗渗性、抗压性等同时，合成纤维三维网状应用结构的布设，也在一定程度上提升了混凝土建材的抗冻融性以及抗化学腐蚀性[4]。
2.5用于增强混凝土建材的抗冲击性
通过对合成纤维的不同处理，如机械处理、表面活性剂处理、氧氟处理等，可有效提升合成纤维整体质量，而将处理后的合成纤维应用与混凝土施工工程中，可有效提升混凝土构件的抗压性与抗震性，当混凝土构件受到外力冲击时，纤维混凝土经负荷力进行转移、分散与削弱，从而提升了混凝土的抗冲击性。例如，经验整合发现在混凝土中掺入体积比为0.45%～1.55%的聚丙烯时，纤维混凝土整体的抗冲击性能提升了75%～146%[4]。由此可见，将合成纤维应用与混凝土建材中，可有效促进建筑工程项目的稳定性、固定性与安全性的提升，对建筑工程建设具有重要意义。
结论：综上所述，合成纤维在混凝土建材中的合理应用，不仅可有效提升混凝土本质性能，促进混凝土向高强度、高韧性、强抗震抗裂性等优化趋势发展，也可有效改善合成纤维行业废气材料对环境的污染，提升产品利用率，降低建筑成本，提升经济与社会效益。
参考文献：
[1]罗力中，刘露，刘舒阳，等.塑钢纤维混凝土的抗冲击性能初步试验研究[J].江西建材，2016，10：1-3.
[2]卜良桃，周云鹏.纤维水泥砂浆与混凝土界面黏结性能钻芯拉拔试验研究[J].河海大学学报（自然科学版），2016，04：291-296.
[关键词]成纤维细胞；平滑肌细胞；联合培养；组织工程；胶原
[中图分类号]Q813.1[文献标识码]A[文章编号]1008-6455（2007）11-1535-03
Effectoffibroblastsinco-culturemodelonsmoothmusclecellproliferationandmorphology
FENGYa-qin1，2，3，HUANGSha2，YUChun-yan1，WANGHai-lun1，2，FENGFeng1，2，ZOUYun-dong2，NIUJie3，JINYan2
(1.DepartmentofDermatology，TangduHospital，theFourthMilitaryMedicalUniversity,Xi'an710038,Shaanxi,China；2.CenterforTissueEngineering，theFourthMilitaryMedicalUniversity,Xi'an710032,Shaanxi,China；3.WeinanConvalescentHospitalofShaanxiMilitaryAreaCommandofPLA,Weinan714000,Shaanxi,China)
Abstract：ObjectiveToobservetheeffectsoffibroblasts(Fb)invitroco-cultureonmorphologyandproliferationofsmoothmusclecells(SMC),andbio-characteristicsaswellasinterrelationbetweenthem.ToprovidetheoreticalandpracticalfoundationforconstructingtissueengineeringskincontainedFbandSMC.MethodsFbandSMCwerecu1turedinvitrobydissociationandexplanationoftissueindividually，thenimplantedaccordingdifferentratios（SMC:Fb=1:1，1:2，1:3）incollagentoestablishco-culturemodel,mimickingthestructureoftissueengineeringskinandinteractionbetweenFbandSMC.MorphologyandmetabolismofSMCwasevaluatedintermsoffluorescence-labeling,histologicalobservationandMTT.ResultsCo-culturemodelisaneffectivemethodtoestablishtheinteractionbetweenFbandSMC;FbexhibitstheproliferatingeffectsonSMCin1:1modelofco-culture,whiletheeffectsweakenin1:3model.ConclusionFbplaysthepositiveroleinco-culturemodel(1:1)onmorphologyandproliferationofSMC,andthestudyoninteractionbetweenFbandSMCisveryimportantforconstructingtissueengineeringskincontainedFbandSMC.
Keywords:fibroblasts;smoothmusclecells;co-culture;tissueengineering;collagen
真皮为皮肤提供机械保护和必要的营养并决定它的外观特征，因此真皮替代物的研制是皮肤组织工程研究中的重点所在。近年来，用成纤维细胞与胶原等细胞外基质成分混合进行的三维培养，已成为制备组织工程皮肤的真皮替代物的主要方法[1]。在这样的三维培养中，成纤维细胞可产生胶原蛋白等细胞外基质成分形成真皮替代物，再和表皮细胞联合培养后形成组织工程皮肤，植入机体后经过数月甚至更长时间后才逐渐产生弹性纤维，因此，植入的组织工程皮肤在很长时间内会缺乏弹性[2]。本研究试图在模拟组织工程皮肤结构的基础上，利用平滑肌细胞更利于弹性纤维产生的优势，按照不同比例建立以胶原凝胶为基质的成纤维细胞与平滑肌细胞的联合培养模型，研究成纤维细胞和平滑肌细胞间的相互关系和生物学行为，为这两种细胞的组合作为真皮替代物种子细胞的可行性提供实验依据。
1材料和方法
1.1主要试剂：磷酸缓冲盐溶液(PBS)，胰蛋白酶，乙二胺四乙酸钠(EDTA)，胎牛血清(FBS)，M199培养基，DMEM培养基，谷氨酰胺，成纤维细胞生长因子(bFGF)等均为美国Gibco公司产品；胶原为Sigma公司生产；二甲基亚砜(MSOF)，四甲基噻唑二苯基四溴盐(MTT)，四季青公司生产；CX40普通光学显微镜和CK40倒置相差显微镜和荧光显微镜(日本Olympus公司)。
1.2平滑肌细胞的原代培养和体外扩增：取健康雄性小鼠(第四军医大学动物实验中心提供)，在无菌条件下迅速开胸取出心肺，分离肺动脉，将中膜剪成0.1～0.3mm2大小组织块，贴壁于培养瓶中置于37℃恒温培养箱内培养。当细胞密度接近融合时，用0.25％胰蛋白酶及0.02％EDTA消化传代，取第5代或6代的细胞用于以下实验。
1.3成纤维细胞的原代培养和体外扩增：取小鼠剩余皮片，尽可能彻底地修除表皮和皮下脂肪，将真皮剪成0.5～1.0mm2的组织块，接种于培养瓶内，消化下来的细胞置37℃恒温培养箱中培养4h后，再加入含150ml／L胎牛血清的DMEM培养液继续培养，每3天换液1次。原代培养细胞基本长满瓶壁后，进行传代培养。取第5代或6代的细胞用于以下实验。
1.4细胞形态学观察：取第5代细胞在相差显微镜下观察细胞形态、生长状态及贴壁时间，并摄片记录。
1.5MTT法测定细胞活性：取第5代平滑肌细胞和成纤维细胞分别以1:1、1:2、1:3（细胞数量为4000／孔）的比例接种于96孔培养板中，每孔加入200μl培养液于37℃，体积分数为0.05的CO2条件下培养。每天同一时间点随机抽取5孔细胞，加入5％MTT20μl/孔，培养4～6h，吸出液体，每孔加150μl二甲基亚砜振荡10min，酶联免疫测定仪测定波长490nm处的吸光度。取5孔吸光度的均值，以时间(天)为横坐标，吸光度值为纵坐标绘图。
1.6以胶原凝胶为基质的联合培养模型的构建：①1:1组：取生长状态良好的平滑肌细胞用Hoechst33342标记，将其与真皮成纤维细胞按1:1比例各以1.5×106／ml的密度与3mlI型胶原(胶原浓度8mg／ml，混合前加入10%的10×DMEM和胎牛血清，充分混匀，调节pH到7.4)混合，37℃孵育凝固后加入培养液培养5天获得组织工程真皮即平滑肌细胞与成纤维细胞的联合培养模型；用HE染色和荧光显微镜观察构建的模型中平滑肌细胞的形态和分布；②1:2组和1:3组以不同数量的成纤维细胞代替，其余处理及检测同1:1组。
2结果
2.1细胞形态观察：光镜下观察，第5代培养的平滑肌细胞呈细长梭形(图1)，成纤维细胞呈细长形、扁平星状结构(图2)，均处于功能活跃状态。
2.2MTT法测定细胞代谢活性：MTT检测结果显示（图3），平滑肌细胞和成纤维细胞在1:1的比例时，平滑肌细胞的增殖较快，代谢较为活跃（P＜0.05）；在成纤维细胞比例增加时（SMC:Fb=1:2、1:3），平滑肌细胞的活性一般，增殖作用不明显（P＞0.05）。
2.3共培养模型的大体观察：大体观察含两种细胞的共培养模型（图4），所见结果与常规培养的组织工程真皮在色泽、质地等方面未见明显差别[3]，然而由于所用平滑肌细胞和成纤维细胞比例不同，含较高比例的平滑肌细胞的皮肤模型（1:1）的外观明显好于含平滑肌细胞比例较低(1:2、1:3)的皮肤模型，尤其是1:3组模型的边缘收缩较为明显。
2.4共培养模型的组织学观察：HE染色结果显示，1:1组的细胞明显较其它组多，细胞密度较大。梭形细胞体积较大，核大、淡染，核仁明显，表明此时细胞的合成功能很活跃。而1:3组的细胞体积较小，核深染、核仁不明显，胞质少，各组合成的共培养模型都具有真皮替代物的结构(图5)。
本实验采用Hoechst33342标记平滑肌细胞的方法对共培养模型中成纤维细胞对平滑肌细胞的影响进行了分析。荧光显微镜下各组模型所形成的真皮层均能观察到标记为蓝色荧光的平滑肌细胞分布（图6）。
3讨论
随着细胞培养技术的发展和组织工程学的兴起，皮肤组织的体外重建正由设想变为现实。近年来，国内外已有不少学者将体外培养的皮肤替代物移植应用于临床修复创伤皮肤缺损创面[4-5]。由成纤维细胞作为种子细胞构建的真皮替代物具有较强的生物活性，不引起免疫排斥反应，而且可促进表皮细胞生长及表皮真皮连接形成，改善移植物的物理性能和美观效果。然而这样构建的真皮替代物植入机体后，往往需要在数月至2年后才逐渐产生弹性纤维。已有文献证实平滑肌细胞与胶原等多糖基质混合培养后可产生弹性纤维[6]。因此，我们考虑将平滑肌细胞也作为种子细胞引入真皮替代物的构建，进一步改善皮肤替代物的功能性。在本实验中，笔者将重点放在观察体外联合培养的成纤维细胞对平滑肌细胞形态和增殖的影响上，以此证实这两种细胞的相互关系和共同作为种子细胞体外构建组织工程皮肤的可行性和潜能。
实验结果显示，以胶原凝胶为基质建立的联合培养模型法，可有效评估成纤维细胞对平滑肌细胞的影响。1:1组的成纤维细胞对联合培养的平滑肌细胞有明显促增殖作用，1:3组的成纤维细胞比例过高，促增殖作用反而不明显。显微镜观察可见，平滑肌细胞在1:1联合培养组所构建的真皮替代物中分布均匀，细胞体积与胞核均较大，提示该细胞的合成功能活跃，这可能与成纤维细胞分泌的各种生长因子的作用有关。但成纤维细胞比例的增加，对平滑肌细胞的增殖作用反而会减弱，因此探讨合适的培养比例对它们联合培养和扩增以及相互关系的研究具有重要的意义。综上所述，通过观察联合培养的成纤维细胞对平滑肌细胞增殖和形态的影响，笔者认为用1:1联合培养的成纤维细胞对平滑肌细胞增殖有促进作用，这两种细胞的组合有望共同作为种子细胞构建一种新的真皮替代物。
[参考文献]
[1]杨颖藕,于淑贤,贾继章,等．利用胶原构建皮肤组织工程支架的研究[J].中国修复重建外科杂志，2003，17(4)：339-342.
[2]ShakesP.Bumwoundhealingandskinsubstitutes[J].Burns,2001,27(4)：517-522.
[3]胡葵葵,戴育成,袁敬东.组织工程活性真皮的构建研究[J].西安交通大学学报：医学版，2006,27（2）：117-119.
[4]HeimbachDM,WardenGD,LutermanA,eta1.MulticenterpostapprovalclinicaltrialofIntegra(r)dermalregenerationtemplateforburntreatment[J]．JBurnCareRehabil，2003,24(1)：42-48.
[5]HuM,SabelmanEE,CaoY,eta1.Three-dimensionalhyalurcacidgraftspromotehealingandreducescarformationinskinincisionwounds[J].JBiomedMaterRes,2003,15:586-592.
关键字：陶瓷基；复合材料；连续纤维；制备技术；发展趋势
1引言
科学技术的发展对材料提出了越来越高的要求，陶瓷基复合材料在破坏过程中表现出非脆性断裂特性，具有高可靠性，因此在新能源、国防军工、航空航天、交通运输等领域有广阔的应用前景。
陶瓷基复合材料是在陶瓷基体中引入第二相材料，使之增强、增韧，又称为多相复合陶瓷或复相陶瓷。陶瓷基复合材料是自20世纪80年代逐渐发展起来的新型陶瓷材料，包括纤维（或晶须）增强陶瓷基复合材料、异相颗粒弥散强化复相陶瓷、原位生长陶瓷复合材料、梯度功能复合陶瓷及纳米陶瓷复合材料。因具有耐高温、耐磨、抗高温蠕变、热导率低、热膨胀系数低、耐化学腐蚀、强度高、硬度大及介电、透波等特点，在有机材料基和金属材料基不能满足性能要求的工况下可以得到广泛应用，成为理想的高温结构材料[1]。
连续纤维增强复合材料是以金属、陶瓷等为基体材料，连续长纤维为增强材料制备而成。金属基复合材料是以金属、轻合金等为基体材料、陶瓷等为增强材料制备而成的。从20世纪60年代起各国都相继对金属基复合材料展开了大量研究，因其高比强度、高比模量和低热膨胀系数等特点，被广泛应用于航天航空及汽车工业。但是陶瓷材料的脆性大、塑韧性差，导致了其在使用过程中可靠性差，制约了它的应用范围。纤维增强陶瓷基复合材料，克服了陶瓷材料脆性断裂的缺点，提高了材料的抗热震冲击能力[2～5]。
2陶瓷基纤维复合材料
陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。陶瓷基体可以是氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，其弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂，导致材料失效。而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效方法。纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。
陶瓷基复合材料具有优异的耐高温性能，主要用作高温及耐磨制品，最高使用温度取决于其基体特征。陶瓷基复合材料已实用化或即将实用化的领域有刀具、滑动构件、发动机制件、能源构件等。法国已将长纤维增强碳化硅复合材料应用于高速列车的制动件的制造上，使用效果令人满意。
2.1陶瓷基体选择
用于连续纤维增强陶瓷基复合材料的基体材料有很多种，与纤维之间的界面相容性是衡量其好坏的重要指标之一，此外还应考虑其弹性模量、挥发性、抗蠕变和抗氧化等性能。基体材料主要有以下三类：
（1）玻璃及玻璃陶瓷基体。此类基体的优点是可以在较低温度下制备，增强纤维不会受到热损伤，具有较高的强度保留率；同时，在制备过程中可通过基体的粘性流动来进行致密化，增韧效果好。但其缺点是由于玻璃相的存在容易产生高温蠕变，玻璃相还容易向晶态转化而发生析晶，使用温度受到限制。目前，此类基体主要有：钙铝硅酸盐玻璃、锂铝硅酸盐玻璃、镁铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃及石英玻璃。
（2）氧化物基体。它是20世纪60年代以前应用最多的一类陶瓷材料，主要有Al2O3、SiO2、ZrO2和莫来石等；近年来，又相继开发了钇铝石榴石、ZrO2-TiO2、ZrO2-A12O3等。制备氧化物陶瓷基复合材料的最大问题是，在高温氧化环境下，纤维容易发生热退化和化学退化，且易与氧化物基体发生反应。因此，这些材料均不宜用于高应力和高温环境中。
（3）非氧化物基体。主要指SiC陶瓷和Si3N4陶瓷，因具有较高的强度、耐磨性和抗热震性及优异的高温性能，与金属材料相比还具有密度较低等优点，此类基体受到人们的广泛关注，其中SiC基复合材料是研究得最早，也是较成功的一种。比如，以化学气相渗透法制备的Nica-lon纤维增韧碳化硅基复合材料，其抗弯强度达600MPa，断裂韧性达27.7MPa・m-2[2]。其它研究较成功的非氧化物陶瓷基体有Si3N4、BN等。
2.2纤维的选择
虽然用于纤维增强陶瓷基复合材料的纤维种类较多，但迄今为止，能够真正实用的纤维种类并不多。高温力学性能是其决定因素，同时，纤维还应具有密度低、直径小、比强度和比模量高等特点，在氧化性气氛或其它有害气氛中有较高的强度保持率，能满足加工性能和使用性能的要求。以下是对增强纤维进行的简要介绍：
（1）氧化铝系列（包括莫来石）纤维。这类纤维的高温抗氧化性能优良，可用于1400℃以上的高温环境。但作为陶瓷基复合材料的增强材料使用时主要存在两个问题：
1）高温下晶体相变、晶粒粗化以及玻璃相的蠕变导致纤维的高温强度下降；2）在高温成型和使用过程中，氧化物纤维易与陶瓷基体（尤其是氧化物陶瓷）形成强结合的界面，导致纤维增强陶瓷基复合材料的脆性破坏，丧失了纤维的补强增韧作用。
（2）碳化硅系列纤维。目前制备碳化硅纤维的方法主要有两种：1）化学气相沉积法（CVD），用这种方法制备的碳化硅纤维高温性能好，但直径太大（大于100um），不利于制备形状复杂的构件，且价格昂贵，因此应用受到很大限制；2）有机聚合物先驱体转化法。在这种方法制备的纤维中，最典型的例子是日本碳公司生产的Nicalon和Tyranno纤维。它们的的共同特点是，纤维中不同程度的含有氧和游离碳杂质，影响纤维的高温性能。最近，日本碳公司生产的低含氧量碳化硅纤维（Hi-Nicalon）具有较好的高温稳定性，其强度在1500～1600℃温度下变化不大[6]。
（3）氮化硅系列纤维。它实际是由Si、N、C和O等组成的复相陶瓷纤维，现已有商品出售。这类纤维也是通过有机聚合物先驱体转化法制备的，目前也存在着与先驱体碳化硅纤维同样的问题，其性能与先驱体碳化硅纤维相近。
（4）碳纤维。碳纤维已有三十余年的发展历史，它是目前开发得最成熟，性能最好的纤维之一，已被广泛用作复合材料的增强材料。其高温性能非常好，在惰性气氛中，2000℃温度范围内强度基本不下降，是目前增强纤维中高温性能最佳的一类纤维。然而，缺点是高温抗氧化性能差，在空气中，温度高于360℃后即出现明显的氧化失重和强度下降，如能解决这个问题（如采用纤维表面涂层等方法），碳纤维仍不失为制备纤维增强陶瓷基复合材料的最佳侯选材料[7]。
3连续纤维增强陶瓷基复合材料的制备方法
3.1料浆浸渍和热压烧结法
料浆浸渍和热压烧结法的基本原理是：将具有可烧结性的基体原料粉末与连续纤维用浸渍工艺制成坯件，然后在高温下加压烧结，使基体材料与纤维结合成复合材料。工艺流程图如图1所示。
料浆浸渍是指让纤维通过盛有料浆的容器浸挂料浆后缠绕在卷简上，烘干，沿卷简母线切断，取下后得到无纬布，将无纬布剪裁成一定规格的条带或片，在模具中叠排成预成型坯件。经高温去胶和烧结得到复合材料制件。热压烧结应按预定规律（即热压制度）升温和加压。热压过程中，最初阶段是高温去胶，随粘结剂挥发、逸出，将发生基体颗粒重新分布、烧结和在外压作用下的粘性流动等过程，最终获得致密化的复合材料。此种工艺现己用于制备以玻璃相为基体的复合材料[8]。
3.2直接氧化沉积法
直接氧化沉积法（LANXIDE）最早被用于制备A12O3/A1复合材料，后推广用于制备连续纤维增强氧化物陶瓷基复合材料。LANXIDE法工艺原理为：将连续纤维预成型坯件置于熔融金属上面，因毛细管作用，熔融金属向预成型体中渗透。由于熔融金属中含有少量添加剂，并处于空气或氧化气氛中，浸渍到纤维预成型体中的熔融金属与气相氧化剂反应，形成氧化物基体，产生的氧化物沉积在纤维周围，形成含有少量残余金属的、致密的连续纤维增强陶瓷基复合材料。这种方法适用于制备以氧化铝为基体的陶瓷基复合材料，如SiC/A12O3，在1200℃的抗弯强度为350MPa，断裂韧性为18MPa・m1/2，室温时的抗弯强度为450MPa，断裂韧性为21MPa・m1/2[9]。
直接氧化沉积法工艺优点是：对增强体几乎无损伤，所制得的陶瓷基复合材料中纤维分布均匀；在制备过程中不存在收缩，因而复合材料制件的尺寸精确；工艺简单，生产效率较高，成本低，所制备的复合材料具有高比强度，良好韧性及耐高温等特性。
3.3溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法（Sol-ge1）是用有机先驱体制成的溶胶浸渍纤维预制体，然后水解、缩聚，形成凝胶，凝胶经干燥和热解后形成复合材料。此工艺组分纯度高，分散性好，而且热解温度不高（低于1400℃），溶胶易于润湿纤维，因此更利于制备连续纤维增强陶瓷基复合材料。该工艺缺点是：由于是用醇盐水解来制得基体，所以复合材料的致密性差，不经过多次浸渍很难达到致密化，且此工艺不适于部分非氧化物陶瓷基复合材料的制备[10]。
3.4化学气相法
化学气相法主要包括化学气相沉积法（CVD）、化学气相渗透法（CVI）等。最常用的复合材料制备方法是CVI法，它是在CVD法的基础上发展起来的。该制备方法是将纤维预制体置于密闭的反应室内，采用气相渗透的方法，使气相物质在加热的纤维表面或附近产生化学反应，并在纤维预制体中沉积，从而形成致密的复合材料[11，12]。
该技术的主要优点是：（1）由于是在低于基体熔点的温度下制备合成陶瓷基体材料，避免了纤维与基体材料的高温化学反应，所以制备过程中对纤维损伤小，材料内部的残余应力小；（2）通过改变工艺条件，能制备多种陶瓷材料，有利于材料的优化设计和多功能化；（3）能制备形状复杂、近净尺寸和纤维体积分数大的复合材料。主要缺点是：生产周期长，设备复杂，制备成本高；制成品孔隙率大，材料致密度低，从而影响复合材料的性能；不适于制备厚壁部件。
3.5先驱体转化法
先驱体转化法（PIP法）又称聚合法浸渍裂解法或先驱体裂解法，是近年来发展迅速的一种连续纤维增强陶瓷基复合材料的制备工艺。与溶胶-凝胶法一样，先驱体转化法也是利用有机先驱体在高温下裂解而转化为无机陶瓷基体的一种方法。溶胶-凝胶法主要是用于氧化物陶瓷基复合材料，而先驱体转化法主要用于非氧化物陶瓷，目前主要以碳化物和氮化物为主。
PIP法的主要特点是：（1）在单一聚合物和多相聚合物中浸渍，能得到组成均匀的单向或多相陶瓷基体，具有比CVI法更高的陶瓷转化率；（2）预制件中没有基体粉末，因而纤维不会受到机械损伤；（3）裂解温度较低（小于1300℃），无压烧成，因而可减轻纤维的损伤和纤维与基体间的化学反应；（4）可以对先驱体进行分子设计，制备所期的单相或多相陶瓷基体，杂质元素容易控制；（5）充分利用聚合物基和C/C复合材料的成型技术，可制造出形状复杂的异型件。该法的主要缺点在于：致密周期较长，制品的孔隙率较高；基体密度在裂解前后相差很大，致使基体的体积收缩很大（可达50～70%）。由于增强材料的骨架牵制着基体的体积收缩，因而在基体内部容易产生裂纹和气孔，破坏了复合材料的整体性，并最终影响复合材料的性能。
4陶瓷基复合材料的应用前景
陶瓷材料是一种本质脆性材料，在制备、机械加工以及使用过程中，容易产生一些内在和外在缺陷，从而导致陶瓷材料灾难性破坏，严重限制了其应用的广度和深度，因此提高陶瓷材料的韧性成为影响陶瓷材料在高技术领域中应用的关键。
近年来，受自然界高性能生物材料的启发，材料界提出了模仿生物材料结构制备高韧性陶瓷材料的思路。1990年，Clegg等创造性制备了SiC薄片与石墨片层交替叠层结构复合材料与常规SiC陶瓷材料相比，其断裂韧性和断裂功提高了几倍甚至几十倍，成功地实现了仿贝壳珍珠层的宏观结构增韧。随后，国内外科研人员在陶瓷基层状复合材料力学性能方面进行了大量的试验研究，取得了很大进展。
陶瓷基层状复合材料力学性能的优劣关键在于界面层材料，能够应用在高温环境下，抗氧化的界面层材料还有待进一步开发。此外，在使用C、B、N等弱力学性能的材料作为界面层时，虽然能够得到综合性能优异的层状复合材料，但是基体层与界面层之间结合强度低的问题也有待进一步解决。
陶瓷基层状复合材料的制备工艺具有简便易行、易于推广、周期短而廉价的优点，可以应用于制备较大或形状复杂的陶瓷部件。这种层状结构还能够与其它增韧机制相结合，形成不同尺度多级增韧机制协同作用，实现简单成分多重结构复合，从本质上突破了复杂成分简单复合的旧思路。这种新的工艺思路是对陶瓷基复合材料制备工艺的重大突破，将为陶瓷基复合材料的应用开辟广阔前景。
5结语
连续纤维增强复合材料因其优异的性能得到广泛的关注，但是纤维增强复合材料的研究还处于起步阶段，已经开发应用的制备技术都存在着各自的问题，普遍存在的问题有以下几点：（1）制备工艺复杂，很难应用于连续生产；（2）基体与增强体润湿问题也给复合材料的制备带来很大的难题；（3）复合材料的制备需要在较高温度下进行，所以基体与增强体之问不可避免地会发生不同程度的界面反应。界面反应促进了增强体与基体的润湿，是对制备有利的因素，但是反应生成的脆性相反而会影响复合材料的性能。
综上所述，陶瓷基复合材料的制备存在着很多问题。在高温、高压下制备出的复合材料虽然可以保证材料的致密性，但同时也对纤维造成一定的损伤；降低制备温度，低压下制备复合材料，使得基体孔隙率高，严重影响复合材料的性能[13]。因此，发展新的连续纤维增强复合材料的制备工艺是实现大规模生产的当务之急，也是今后连续纤维增强复合材料研究的主要方向，随着研究的不断深入，高性能复合材料的不断创新，连续纤维增强复合材料的应用将会更加广阔。
参考文献
[1]陆有军，王燕民，吴澜尔.碳/碳化硅陶瓷基复合材料的研究及应用进展[J].材料导报，2010，21（6）：14～19.
[2]NASLAINR.Design，preparationandpropertiesofnon-oxideCMCsforapplicationinenginesandnuclearreactors：anoverview[J].CompositesSciTechnology，2004，64（2）：155～170.
[3]张立同，成来飞，徐永东.新型碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展[J].航空制造技术，2003，44（1）：24～32.
[4]IMUTAM，GOTOHJ.DevelopmentofhightemperaturematerialsincludingCMCsforspaceapplication[J].KeyEngineeringMater，1999，（164）：439～444.
[5]冯倩，王文强，王震，等.C纤维和SiC纤维增强SiC基复合材料微观结构分析[J].实验室研究与探索，2010，19（3）：24～26.
[6]ICHIKAWAH，OKAMURAK，SEGUCHIT.Oxygen-freeceramic；fibersfromorganosiliconprecursorsandEbeamcuring[J].ManufacturingandMaterialsDevelopment，1995，58（2）：65～69.
[7]何新波，杨辉，张长瑞，等.连续纤维增强陶瓷基复合材料概述[J].材料科学与工程，2002，20（7）：273～278，262.
[8]PrewoKM，BrennanJJ，LaYdenGK.Fiberreinforcedglassesandglasses-ceramicsforhighperformanceapplications[J].AmerCeramSocBull，1986，65（2）：305～308.
[9]刘雄亚，谢怀勤.复合材料工艺及设备[M].武汉：武汉工业大学出版社，1994.
[10]周曦亚.复合材料[M].北京：化学工业出版社，2005.
[11]NaslainR.Processingofceramicmatrixcomposites[J].KeyEngMater，1999，164（1）：3～8.