- $
說起材料，似乎挺復雜的，其實不盡然。大家肯定都聽說過石器時代、銅器時代和鐵器時代。這很通俗、又很清楚的表明了人類歷史發展與材料的關系。到今天，全球材料結構中仍然有有大約一半是鋼鐵或其合金，從這個意義上講，我們現在仍然處于鐵器時代。
一種用于結構的好材料，一般應具有較大的強度，或者外力作用下發生形變相對較小，或者重量較輕。而有時候，我們要求材料必須同時具備強度高、變形小和重量低這三種特性。因此，材料科學領域提出了比強度和比模量的概念。
比強度（specific strength）是材料的強度（斷開時單位面積所受的力）除以其密度。又被稱為強度－重量比。比強度高，簡單的說，就是材料又要結實，又要輕。
舉個例子來說，比普通鋼強度高7倍的合金鋼，夠結實?？墒翘?。要用合金鋼增加結構強度，就必須同時增加重量，這對需要高速運動的物體，意義就不大了。因此我們說，合金鋼的比強度還是不夠高。
各種工程材料，比如木材、鋁、鋼，它們的比強度差別很大，但比模量其實都差不多，從比模量角度，他們之間相互替代的意義也并不大。
對了，就是航空和航天工業。飛行器的運動速度高，過載大，對材料強度和變形有嚴格要求。而且，商用飛機每減重一公斤，一年就能節約3000美元的燃料。遠程火箭、太空飛船每減重一公斤，就能節約10，000美元的燃料。能夠減少重量，就能夠增加有效載荷，降低飛行成本。因此高速飛行領域對材料重量是很敏感的。
當然，大家可以聯想到，航空航天領域的材料，還需要一個特質，就是耐高溫。
有朋友說：那鈦合金呢？沒錯，鈦合金確實比鋼鐵更加符合飛行器的要求。但問題是鈦資源很少，開采、提煉和加工又很麻煩，因此鈦合金的價格相當昂貴。這部分的限制了鈦的大規模商用，甚至是大規模軍用。對于鈦合金，兵器迷將來另有專貼分析，這里就不贅述了。
強度高、變形小、重量低、耐高溫、不太貴。這五個要求像是密集的交叉火力，把絕大部分已知材料封殺殆盡。就在這個時候，咱們故事的主角，碳纖維復合材料，終于登場了。
