複合材料(Composite materials)，是以一種材料為基體(Matrix)，另一種材料為增強體(reinforcement)組合而成的材料。各種材料在效能上互相取長補短，產生協同效應，使複合材料的綜合性能優於原組成材料而滿足各種不同的要求。複合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化矽纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。
複合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料複合而成。20世紀40年代，因航空工業的需要，發展了玻璃纖維增強塑膠（俗稱玻璃鋼），從此出現了複合材料這一名稱。50年代以後，陸續發展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度和高模量纖維。70年代出現了芳綸纖維和碳化矽纖維。這些高強度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體複合，構成各具特色的複合材料。
複合材料按其組成分為金屬與金屬複合材料、非金屬與金屬複合材料、非金屬與非金屬複合材料。按其結構特點又分為：①纖維複合材料。將各種纖維增強體置於基體材料內複合而成。如纖維增強塑膠、纖維增強金屬等。②夾層複合材料。由性質不同的表面材料和芯材組合而成。通常面材強度高、薄；芯材質輕、強度低，但具有一定剛度和厚度。分為實心夾層和蜂窩夾層兩種。③細粒複合材料。將硬質細粒均勻分佈於基體中，如彌散強化合金、金屬陶瓷等。④混雜複合材料。由兩種或兩種以上增強相材料混雜於一種基體相材料中構成。與普通單增強相複合材料比，其衝擊強度、疲勞強度和斷裂韌性顯著提高，並具有特殊的熱膨脹效能。分為層內混雜、層間混雜、夾芯混雜、層內／層間混雜和超混雜複合材料。
60年代，為滿足航空航天等尖端技術所用材料的需要，先後研製和生產了以高效能纖維（如碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化矽纖維等）為增強材料的複合材料，其比強度大於4×106釐米（cm），比模量大於4×108cm。為了與第一代玻璃纖維增強樹脂複合材料相區別，將這種複合材料稱為先進複合材料。按基體材料不同，先進複合材料分為樹脂基、金屬基和陶瓷基複合材料。其使用溫度分別達250～350℃、350～1200℃和1200℃以上。先進複合材料除作為結構材料外，還可用作功能材料，如梯度複合材料(材料的化學和結晶學組成、結構、空隙等在空間連續梯變的功能複合材料)、機敏複合材料（具有感覺、處理和執行功能，能適應環境變化的功能複合材料）、仿生複合材料、隱身複合材料等
複合材料中以纖維增強材料應用最廣、用量最大。其特點是比重小、比強度和比模量大。例如碳纖維與環氧樹脂複合的材料，其比強度和比模量均比鋼和鋁合金大數倍，還具有優良的化學穩定性、減摩耐磨、自潤滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等效能。石墨纖維與樹脂複合可得到膨脹係數幾乎等於零的材料。纖維增強材料的另一個特點是各向異性，因此可按製件不同部位的強度要求設計纖維的排列。以碳纖維和碳化矽纖維增強的鋁基複合材料，在500℃時仍能保持足夠的強度和模量。碳化矽纖維與鈦複合，不但鈦的耐熱性提高，且耐磨損，可用作發動機風扇葉片。碳化矽纖維與陶瓷複合，使用溫度可達1500℃，比超合金渦輪葉片的使用溫度（1100℃）高得多。碳纖維增強碳、石墨纖維增強碳或石墨纖維增強石墨，構成耐燒蝕材料，已用於航天器、火箭導彈和原子能反應堆中。非金屬基複合材料由於密度小，用於汽車和飛機可減輕重量、提高速度、節約能源。用碳纖維和玻璃纖維混合製成的複合材料片彈簧，其剛度和承載能力與重量大5倍多的鋼片彈簧相當。
複合材料的主要應用領域有：①航空航天領域。由於複合材料熱穩定性好，比強度、比剛度高，可用於製造飛機機翼和前機身、衛星天線及其支撐結構、太陽能電池翼和外殼、大型運載火箭的殼體、發動機殼體、太空梭結構件等。②汽車工業。由於複合材料具有特殊的振動阻尼特性，可減振和降低噪聲、抗疲勞效能好，損傷後易修理，便於整體成形，故可用於製造汽車車身、受力構件、傳動軸、發動機架及其內部構件。③化工、紡織和機械製造領域。有良好耐蝕性的碳纖維與樹脂基體複合而成的材料，可用於製造化工裝置、紡織機、造紙機、影印機、高速機床、精密儀器等。④醫學領域。碳纖維複合材料具有優異的力學效能和不吸收X射線特性，可用於製造醫用X光機和矯形支架等。碳纖維複合材料還具有生物組織相容性和血液相容性，生物環境下穩定性好，也用作生物醫學材料。此外，複合材料還用於製造體育運動器件和用作建築材料等。
複合材料(Composite materials)，是以一種材料為基體(Matrix)，另一種材料為增強體(reinforcement)組合而成的材料。各種材料在效能上互相取長補短，產生協同效應，使複合材料的綜合性能優於原組成材料而滿足各種不同的要求。複合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化矽纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。
複合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料複合而成。20世紀40年代，因航空工業的需要，發展了玻璃纖維增強塑膠（俗稱玻璃鋼），從此出現了複合材料這一名稱。50年代以後，陸續發展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度和高模量纖維。70年代出現了芳綸纖維和碳化矽纖維。這些高強度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體複合，構成各具特色的複合材料。
複合材料按其組成分為金屬與金屬複合材料、非金屬與金屬複合材料、非金屬與非金屬複合材料。按其結構特點又分為：①纖維複合材料。將各種纖維增強體置於基體材料內複合而成。如纖維增強塑膠、纖維增強金屬等。②夾層複合材料。由性質不同的表面材料和芯材組合而成。通常面材強度高、薄；芯材質輕、強度低，但具有一定剛度和厚度。分為實心夾層和蜂窩夾層兩種。③細粒複合材料。將硬質細粒均勻分佈於基體中，如彌散強化合金、金屬陶瓷等。④混雜複合材料。由兩種或兩種以上增強相材料混雜於一種基體相材料中構成。與普通單增強相複合材料比，其衝擊強度、疲勞強度和斷裂韌性顯著提高，並具有特殊的熱膨脹效能。分為層內混雜、層間混雜、夾芯混雜、層內／層間混雜和超混雜複合材料。
60年代，為滿足航空航天等尖端技術所用材料的需要，先後研製和生產了以高效能纖維（如碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化矽纖維等）為增強材料的複合材料，其比強度大於4×106釐米（cm），比模量大於4×108cm。為了與第一代玻璃纖維增強樹脂複合材料相區別，將這種複合材料稱為先進複合材料。按基體材料不同，先進複合材料分為樹脂基、金屬基和陶瓷基複合材料。其使用溫度分別達250～350℃、350～1200℃和1200℃以上。先進複合材料除作為結構材料外，還可用作功能材料，如梯度複合材料(材料的化學和結晶學組成、結構、空隙等在空間連續梯變的功能複合材料)、機敏複合材料（具有感覺、處理和執行功能，能適應環境變化的功能複合材料）、仿生複合材料、隱身複合材料等
複合材料中以纖維增強材料應用最廣、用量最大。其特點是比重小、比強度和比模量大。例如碳纖維與環氧樹脂複合的材料，其比強度和比模量均比鋼和鋁合金大數倍，還具有優良的化學穩定性、減摩耐磨、自潤滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等效能。石墨纖維與樹脂複合可得到膨脹係數幾乎等於零的材料。纖維增強材料的另一個特點是各向異性，因此可按製件不同部位的強度要求設計纖維的排列。以碳纖維和碳化矽纖維增強的鋁基複合材料，在500℃時仍能保持足夠的強度和模量。碳化矽纖維與鈦複合，不但鈦的耐熱性提高，且耐磨損，可用作發動機風扇葉片。碳化矽纖維與陶瓷複合，使用溫度可達1500℃，比超合金渦輪葉片的使用溫度（1100℃）高得多。碳纖維增強碳、石墨纖維增強碳或石墨纖維增強石墨，構成耐燒蝕材料，已用於航天器、火箭導彈和原子能反應堆中。非金屬基複合材料由於密度小，用於汽車和飛機可減輕重量、提高速度、節約能源。用碳纖維和玻璃纖維混合製成的複合材料片彈簧，其剛度和承載能力與重量大5倍多的鋼片彈簧相當。
複合材料的主要應用領域有：①航空航天領域。由於複合材料熱穩定性好，比強度、比剛度高，可用於製造飛機機翼和前機身、衛星天線及其支撐結構、太陽能電池翼和外殼、大型運載火箭的殼體、發動機殼體、太空梭結構件等。②汽車工業。由於複合材料具有特殊的振動阻尼特性，可減振和降低噪聲、抗疲勞效能好，損傷後易修理，便於整體成形，故可用於製造汽車車身、受力構件、傳動軸、發動機架及其內部構件。③化工、紡織和機械製造領域。有良好耐蝕性的碳纖維與樹脂基體複合而成的材料，可用於製造化工裝置、紡織機、造紙機、影印機、高速機床、精密儀器等。④醫學領域。碳纖維複合材料具有優異的力學效能和不吸收X射線特性，可用於製造醫用X光機和矯形支架等。碳纖維複合材料還具有生物組織相容性和血液相容性，生物環境下穩定性好，也用作生物醫學材料。此外，複合材料還用於製造體育運動器件和用作建築材料等。