复合材料的最新发展迫切需要建模和模拟架构，这些架构可以表示复合材料的多尺度、多物理和高度不均匀行为。该综述对现代建模方法进行了全面和综合的评估，包括分析表达式、数值尺度、原子和中尺度模型、宏观尺度结构建模以及开发基于人工智能的方法。这项工作比较并批判性地分析了这些方法的基本假设、预测能力、计算需求和尺度特定的约束，而不是目前单独考虑这些方法的审查。机器学习、物理信息神经网络和数字孪生技术领域的最新进展得到了特别关注，并被称为有助于提高均匀化速度、允许不确定性感知预测和提供实时结构评估的因素。该审查还报告了重大的研究差距，如缺乏微观结构数据、界面表征、数据驱动模型可泛化性的有限数据，以及缺乏允许创建完全预测复合材料模拟模型的通用验证协议。

这篇综述提供了关于混合物理数据建模、自动化多尺度工作流和由数字孪生兄弟实现的预测系统的战略方向。总体而言，这项工作为高性能复合材料的下一代建模和模拟技术的发展提供了一个总结的、关键的和未来的观点。

图形摘要

该图形摘要展示了复合材料的分层建模框架，涵盖原子、介观和宏观尺度。它突出了基于物理的数值模拟（如分子动力学、细观力学和有限元分析）与新型数据驱动算法（如机器学习和数字孪生）的结合，以预测不同长度尺度下的复合材料行为。

1.引言

航空航天、汽车、船舶、能源和生物医学部门对轻质、高强度、热稳定和多功能材料的需求不断增加，这将使复合材料在高度先进的工程背景下占据核心地位。它们集成两个或更多不同相（通常是基体和增强）的特殊能力允许定制的机械和功能特性优于传统的整体材料。随着纳米复合材料、生物基复合材料和混合纤维结构成为现实，材料设计空间变得越来越复杂，需要强大的建模框架来捕捉微观结构相互作用、非线性变形行为和变化的损伤行为。

随着复合材料结构进入高性能领域，建模和模拟现在在最大限度地降低实验成本、优化材料设计、预测结构在最极端条件下的行为以及确认结构完整性的过程中至关重要。虽然适用于预测的早期阶段，但传统的分析和半经验模型在描述更复杂的现代复合材料的微观结构不均匀性时通常是不够的。通过有限元分析（FEA-finite element analysis）、有限体积问题（FVM- finite volume problems）、代表性体积元（RVE-representative volume element）建模和相场模拟等数值和计算技术，可以进行更真实的多物理和多尺度分析。最近，机器学习、人工智能和数字孪生技术进一步彻底改变了预测建模，使数据优化成为数据驱动、物理信息学习、不确定性量化和实时监控。

尽管这一情况有所改善，但仍存在重大挑战。微观结构、缺陷和制造相关缺陷的不确定性往往会限制建模精度。高保真多尺度模拟的计算成本很高，而且成本迅速增加。此外，就模型在各种复合体系结构中的可泛化性而言，它还没有很好地建立。因此，必须评估最先进的建模策略、挑战和未来的研究趋势，以领导下一代复合材料设计。

本综述旨在（i）总结复合材料建模和模拟的最新趋势，（ii）比较分析、数值、人工智能驱动和混合模型，（iii）讨论新兴的复合材料系统，如纳米复合材料、生物基和智能复合材料，（iv）指出可信、可扩展和智能复合建模模型的未来预测。

1.1本综述的范围和新贡献

该综述通过在单个多尺度框架内统一分析、数值、原子、中尺度、宏观尺度和人工智能驱动的建模方法，提供了独特的贡献—这在以前的工作中很少实现。它提供了这些方法的关键比较，强调了它们的能力、局限性和与规模相关的适用性。该综述还综合了机器学习、物理信息神经网络和数字孪生技术的新发展，介绍了它们在下一代复合材料模拟中的作用。此外，它还确定了主要的研究差距，包括微观结构数据挑战、高计算成本和数据驱动模型的有限通用性。最后，该工作提出了混合物理的前瞻性路线图—数据建模、自动多尺度管道和基于实时数字的双基础评估，为推进复合材料建模建立了一个全面和面向未来的视角。

2.复合材料的分类和关键特征

在这篇综述的范围内，复合材料建模是按物理长度尺度分类的，而不是按数值离散化或数值尺度分类的。原子尺度与纳米尺度的物理状态有关，通常使用原子模拟方法（如分子动力学）对其进行研究，其中确定了原子间相互作用、界面键和纳米尺度过程。介观尺度是物理结构的中间层次，如纤维结构、基体不均匀性和损伤进展，通常使用细观力学理论和代表性体积元（RVE-representative volume elements）进行分析。宏观尺度与部件和结构水平的行为有关，但使用连续介质理论的数值技术，包括有限元分析。因此，本文中的物理建模区域被称为原子尺度和介观尺度，并且数值方法（例如，FEM、FVM、MD）被用作这些区域内的工具，并且不用作尺度定义。

材料被认为是每个工业部门的基本组成部分。合金、复合材料和纯金属是制造业使用的材料之一。如此多的研究是为了将新产品带到世界的不同地区，这一事实有助于解释物体在现代世界中的重要性。复合材料正在改变今天的所有材料工程。复合材料已经取代纯金属作为首选材料，因为它们无法满足当代产品的需求。如今，复合材料产品广泛用于经典和非传统的生产方法。由于该材料具有非常高的比电阻、强的吸收能力和相当大的比模量等有前途的特性，它得到了显著的改进。纤维在20世纪40年代被用作增强材料，以开发第一种复合材料。

复合材料是由两种或多种成分组成的多相物质，每种成分都具有独特的特性。利用产生的新材料和改进材料的可能性使生产者能够降低价格，提高生产率，并更好地利用现有资源。如今，复合材料被越来越多地用于工程应用，包括装甲、航空航天和汽车。

2.1 复合材料类型

与传统材料相比，复合材料由于其优越的质量和众多的优点，可以在广泛的工业中使用。近年来，MMC、PMC和CMC在几个技术学科中的使用和开发更加频繁。各种加工方法的发展，新技术的引入，以及研究活动的增加，使复合材料具有更好的质量，可用于工程应用中的理想材料。作为复合材料的基体结构，通常选择各种金属，特别是低密度金属或合金。

2.1.1 聚合物基复合材料（PMC）

纤维增强复合材料中的树脂有时被称为“聚合物”。所有聚合物的一个基本特征是它们具有包含重复单元的长链结构。合成树脂或简称“树脂”是常用于描述人造聚合物的术语。这两种类型的聚合物是“热塑性”和“热固性”，这取决于热量如何转化其特性。像金属被加热时，热塑性塑料开始降解并最终熔化。材料的性能在熔化和软化过程的任何阶段都不受影响，这一过程根据需要经常重复。尽管使用ABS等热塑性塑料通常是这种情况，但尼龙和聚乙烯等塑料可以补充玻璃等短纤维。高速加工、安全保证和节能要求保持了增长势头，这导致复合材料在许多行业的使用扩大。

在现代，纤维增强聚合物（FRP），特别是碳纤维增强塑料（CFRP），是化学、运输和航空航天工业中最常用的复合材料。其特点包括耐用性、高比强度、出色的设计灵活性、大比模量和优异的耐腐蚀性。大型飞机现在主要使用碳纤维增强聚合物作为其结构部件，结束了选择基于铝合金材料的时代。实际上，汽车和航空航天部门由于其强度大、重量轻而广泛使用PMC-Polymer Matrix Composites。此外，它还用于海洋应用、建筑材料和运动项目。

2.1.2 金属基复合材料（MMC）

金属基复合材料（MMC-Metal Matrix Composites）由通常由金属制成的基体相和一个或多个增强相组成。在这类材料提供的许多优点中，有以下某些特定特性的改进，如导电性、抗磨性、生物相容性、催化活性等。在金属基复合材料中，降低温度热膨胀系数（CTE-Coefficient of expansion under heat），这最大限度地减少了温度对每个部件的影响，同时允许热循环；以及抗蠕强度的增加，这导致了高性能的热机械结构。

基于基体和增强，复合材料可分为两个主要类别。传统上，使用基于增强的划分来识别MMC的类型，例如用短而连续的纤维（例如纤维和晶须）增强的颗粒和复合材料。在MMC中，颗粒是最广泛使用的增强体，因为它们易于加工。由于其高强度、高韧性、缺乏密度、低CTE和其他特性，陶瓷颗粒是其他材料中最广泛使用的增强材料。通常，金属基复合材料的常规性能是优异的抗磨减摩性能、优异的热导率和电导率、高韧性和冲击性能、超机械性、减少磨损的轻质材料、良好的强度和特定的刚度、低密度和高强度。通常，MMC用于高强度、耐久性和耐热性至关重要的发动机部件，如排气系统和燃烧室部件。它为承受机械应力和高温的航空航天结构元件（如航天器和飞机中的元件）提供了坚固、轻便的解决方案。

2.1.3 陶瓷基复合材料（CMC）

几十年来，陶瓷基复合材料（CMC- Ceramic Matrix Composites）等材料一直是各种情况下研究和测试的主题。它们被称为陶瓷和复合材料的子集。为了管理和解决其他广泛使用的陶瓷（包括碳化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝和氧化锆）的问题，创建了陶瓷复合材料。当机械和热机械压力施加到这种陶瓷上时，它们很容易断裂，露出划痕和裂缝。由于近年来多股陶瓷纤维复合的进步，其表现出抗开裂、拉伸和热冲击性，因此在制造、航空航天、汽车行业的其他应用成为可能。部件的组合已被用于航空航天应用，因为它增加了集成材料系统的断裂能力，使零件对恶劣环境更有弹性，增加了基体的强度和杨氏模量，并且比替代的、更传统的结构更轻。有许多不同的行业使用CMC。在为给定应用选择材料时，主要考虑的是其机械和热特性。

复合材料，特别是CMC，是由于其基础基体和加固组合的性质，可以承受极高温度和机械载荷的材料。考虑到这一点，近年来，航空航天发动机行业已经开始将CMC组件集成到发动机的热区和冷区，如图1所示。

图1. 燃气涡轮发动机陶瓷基复合材料部件示意图

2.1.4 结构和功能复合材料

材料结构的发展和创造一直是人类文明进步的一部分。自古以来，具有专门用途的结构材料的主要应用是桥梁、住宅、汽车和工业制造的建造。早期，复合材料的性能发展受到限制，因为其部件尺寸大，结构材料复杂性低，以及原始的制备技术。由于合成和控制技术的局限性，过去几十年的大部分应用研究集中在基本结构复合材料。这些轻质、高机械结构复合材料的设计和制造主要基于基本力学。与其他类型的材料相比，先进的建筑材料不仅提供了优越的机械质量，而且以合理、实用和环保的方式取得了进步。

随着制备技术的进步，结构复合材料具有各种能力和良好的机械性能，包括高耐久性和强度复合材料、用于自我修复和传感的智能材料、用于自清洁和药物管理的功能材料等。实际上，传统的复合材料可以通过增加不同的加强件和增强剂或改变其成分来具有特定的质量。科学家和研究人员仍然很难创造具有许多结构目的的实用复合材料。裂纹刚度、耐久性、延展性、弹性、耐热性和能量吸收是功能复合材料中应存在的最关键的结构特征。当创造轻质材料时，最关键的设计因素之一是复合材料的重量。

2.1.5 天然与合成复合材料

创造下一代复合材料的巨大灵感来源是自然。数千年来，自然已经开发了制造各种材料的有效方法。这些材料结合了多功能性，包括自修复、适应和传感等能力，具有显著的机械、热和光学特性。出于包括饮食、捕食者防御和结构支持在内的目的，生物体依赖于这些结构。由于自然界只有少数几个基本部件和构件材料可供使用，因此材料质量和功能的多样性是惊人的。因此，可用于建造其建筑物的天然成分材料的范围略小。

如今，许多具有高强度或高韧性的合成材料部件都可以用它来制造。因此，通过研究和理解合成与结构以及活性材料的结构与性能之间的联系，我们可以获得知识，这些知识将帮助我们高效地创造未来的高性能复合材料。另一方面，合成复合材料是纤维增强复合材料结构中极其重要的材料类型，其需求在全球范围内不断增长。由于其优越的质量，随着对轻质和独特复合材料需求的增加，合成材料变得越来越必要。

天然和合成复合材料相互直接竞争。尽管如此，陶瓷纺织品、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维和聚合物纤维等合成复合材料在过去20年中引起了特别的兴趣。由于其高强度和稳定性，这些纤维经常用于制造用于汽车和航空航天环境的复杂复合材料。天然复合材料和合成复合材料之间存在差异。如表1所示。

表1. 天然和合成复合材料之间的关键区别。

2.2 关键属性

组成材料的类型、特征、含量和分布，如纤维的表面化学和物理状态、基体的结构和特性，以及纤维·的配置、分布和体积，都会影响复合材料的性能。环境因素、复合工艺和复合材料制造都会影响其特性。元素的性质、它们的分布及其相互作用，无论是化学的还是物理的，都与复合材料的质量有关。复合材料的特性可以通过实验来确定。数学模型也可用于检查各种单向复合材料的纵向特性。

2.2.1.机械性能

近年来，复合材料的使用已经增长，这种材料被设计成非常耐用的工程应用。由于它们是不对称和非均匀的，因此必须以不同于金属的方式考虑它们的机械和物理特性。为金属合金设计的特定应用随机制造金属合金的能力是其最显著的优势。这一特性主要与复合材料的特性有关。实际上，它们至少由两个独立的阶段组成，这两个阶段共同产生最终的特征：基质和加固。与金属材料相比，层压板的损伤过程对复合材料的“部件”有显著影响，这些部件在宏观水平上彼此分离。当与轻质和高强度的结构优化相结合时，可以成功地利用控制这些类型的复合材料结构中的纤维排列来创建具有方向相关特征的独特材料。

与纯热塑性材料相比，热塑性树脂基复合材料表现出更好的特性。然而，这些复合材料的机械和热性能受到热性能以及使用温度的限制。由于纤维增强材料和热塑性基体之间的附着力差而导致的低强度限制了机械性能。热固性基体复合材料中的强纤维和基体界面促进了聚合物树脂和纤维之间的载荷传递，增加了复合材料的强度。

2.2.2 功能特性

复合材料现在在许多不同的领域都是必不可少的，并且对日常生活至关重要。然而，它们固有的低导热性带来了一个重大障碍，促使填充增强型导热复合材料的产生。通过添加诸如二氧化铝（Al2O3）、氮化铝（AlN）、铝（Al）、金属锌（Zn）、二氧化锌（ZnO2）、氮化钨、石墨烯碳化硅、碳纳米管和碳纳米纤维等高温导电天然存在的填充物，成功地增强了这些材料的热特性。试验和误差试验是最大限度地提高复合材料热传导的传统方法的支柱。然而，使用理论模型来预测精确的热导率已被证明是一种更实用和更经济的选择，大大简化了设计和制造过程。近年来，现代复合材料在交通和民用建筑中的使用有所增加。

当谈到阻尼能力时，复合材料的主要特征是它们能够将具有不同弹性和阻尼特性的部件（复合相）组合成单个企业集团，这一点以出现为标志。复合材料的对称性甚至各向异性是另一个关键特征。与材料及其合金相比，复合材料具有优越的耗散特性，其对数阻尼衰减比金属高几个数量级。除其他外，阻尼与材料的阻尼能力相关，这可能是很难确定的。研究了建筑空气动力学稳定性与复合材料阻尼的关系。

2.2.3 微观结构参数

通常，复合材料是通过将两种或多种具有不同质量的材料组合而成的，以创造一种具有优于原始材料的质量的新材料。其中，由嵌入聚合物基质中的具有优异机械质量的纤维组成的纤维材料特别有趣。玻璃、碳、玄武岩和剑麻和大麻等天然纤维都可以用作增强纤维。

纤维在整个基体中的取向和排列对这些复合材料的机械性能有显著影响。改变材料质量以满足各种需求的能力是复合材料的众多优点之一。纤维的最终结构直接影响复合材料的机械特性，因为它在某种程度上取决于其压缩行为。最高可能的压缩压力和永久变形随着纤维体积百分比的增加而增加，但应力松弛的比例量下降。众所周知，各种参数，包括体积变化、每个成分的应力-应变行为、相之间的几何排列，特别是界面特性，都会影响非均匀纤维增强聚合物复合材料的宏观行为。纤维可作为浸渍基体聚合物的定向组装体或作为纤维毡用于复合材料中。

纤维体积比是影响纤维增强聚合物复合材料力学特性的关键因素之一。复合材料将几个组成相与适当的微观结构结合起来，以实现必要的质量，代表了最显著的进步。为了提供整体材料无法提供的特征，陶瓷复合材料通常由两个或多个不同的陶瓷相在微观结构尺度上连接而成。复合材料的加工受到其微观结构和晶粒分布的显著影响。进行微机械加工的普通工程材料的晶粒尺寸在100之间 nm和100μm。供给速率值和工具边缘半径或圆度通常被认为在数百纳米到几微米的各种范围内，这也相当于晶体晶粒尺寸。因此，复合材料的整体晶体学结构、晶粒尺寸和分布的影响对于微机械加工至关重要。

2.3 新出现的趋势

最迷人和迅速扩大的研究领域之一是纳米复合材料，在该领域，不断发现以前在单个部件中没有认识到的新材料和独特特征。航空航天、汽车、电子、整形外科植入物、非线性光学技术、机械增强轻质材料、探测器、纳米线、电池、生物陶瓷、能量转换和许多其他智能系统只是纳米复合材料许多新用途中的一小部分。当今最迷人的研究领域是纳米技术和纳米科学。石墨烯是一种无与伦比的形态2-D碳物质，通过提供受控的功能构件，在纳米材料文明中创造了巨大的财富。此外，石墨烯的物理、电气和光学特性使其成为各种应用的可行选择，包括太阳能转换和电化学能源设备。除了通过各种过程生产燃料外，例如将白天转化为电能，以及通过光催化分解减少大气中的二氧化碳和水而产生的碳氢化合物生产燃料，纳米复合材料还可以将环境中发现的有毒化学物质分解成环境响应成分。

由于其在光热治疗、太阳能收集和光热成像方面的潜在用途，光热材料越来越受到关注。研究掺杂和未掺杂的纳米颗粒和纳米复合材料，其中掺杂材料和纳米复合物在能量收集目的上表现出显著的用途，是生产用于能量收集应用的太阳能电池过程的一部分。为了克服这些障碍，需要新的技术和配置来提高石墨烯的性能和特性。纳米复合材料在上述应用中的使用无疑是一项新的努力，表明未来的重大研究工作。在制造纳米复合材料时，保持石墨烯的特殊物理特性是挑战之一。图2是关于传统材料制造向复合材料制造趋势的转变。

图2. 传统材向复合材料制造趋势的转变

2.3.1 纳米复合材料

在纳米复合材料中，存在一些纳米填料，由于其有利的结构和功能特性，碳质纳米填料，如石墨烯及其衍生物，包括碳纳米管（CNT-carbon nanotubes），因其相当大的潜力而被承认。这些材料在各种应用中都是有吸引力的选择，因为它们具有特殊的质量，包括高展弦比、惊人的韧性以及特殊的导电性和导热性。纳米填料的性质，其在聚合物基体中的有效分散，纳米填料与聚合物基体之间的相互作用，以及纳米填料在基体中的排列，都是影响聚合物纳米复合材料（PNC-polymer nanocomposites）发展的重要因素。

另一方面，作为一种二维（2D）碳原子的单片，石墨烯是迄今为止发现的最坚硬和最强的纳米材料。层之间由范德华引起的弱相互作用是导致杨氏模量和强度随板数增加而略有下降的原因。由于其特殊的性质，石墨烯被广泛用作聚合物复合材料的增强体。由于空位和Stone Wales缺陷的存在，2D材料可以具有相当不同的特性。由于其易获取性，石墨烯纳米片（GNP）、氧化石墨烯（GO）、还原氧化石墨烯（rGO）以及更近期的石墨纳米带（GNR）均被广泛研究。

2.3.2 生物基复合材料

如今，回收不可生物降解材料的关键问题最近引起了全球对生物材料生产的兴趣，特别强调可生物降解和可再生原材料。这是因为使用通常由玻璃、碳或芳纶纤维在环氧树脂、聚酯等中分散而产生的传统聚合物复合材料被认为是环境健康下降的主要因素。

因此，制造使用生物纤维作为增强部件的生物复合材料以满足各种需求。由于其低成本和可生物降解的性质，这些天然纤维科学家现在正在考虑将生物复合材料作为解决与石油衍生的传统塑料相关的废物处理问题的潜在方法。在图3中，生物复合材料的分类显示，其是由石油衍生的非生物降解聚合物（如聚丙烯（PE）、聚烯（PP）、聚碳酸酯（PC）和环氧树脂）以及生物纤维（天然纤维）组成的复合材料。衍生物或生物聚合物，如聚羟基烷酸盐（PHA）和聚乳酸（PLA）。相反，使用生物聚合物作为基质制成的复合材料；生物复合材料还包括碳和玻璃等合成纤维。

图3. 生物复合材料的分类

2.3.3 增材制造（3D打印）

近年来，随着工业需求的不断增长，复合材料在增材制造中的应用已成为一项成熟的技术。当开发和改变材料以提高机械质量和功能时，纤维增强材料被添加到增材制造中。为了增加强度和刚度，不连续纤维（即短纤维）分散在整个聚合物基体中。高结构设计灵活性是额外制造的复合材料的一个优点，但很难达到类似于传统复合材料（注射成型、压缩成型、层压板）的质量。复杂的高精度设计可以使用打印机的计算机控制来生产，这也能够控制纤维对准和铺设。在增材制造中，短纤维对准因此是可预测和可控的。由于较高的纤维取向导致较高的强度和模量，因此纤维取向直接影响最终性能，并在工艺-结构-性能相关性中发挥重要作用。然而，各向异性也受到纤维方向的影响，因为纤维在加强纵向的同时削弱了横向。图4显示了矩形样品构建块中的纤维方向。

图4. 矩形试样构建块中的纤维取向

2.4 应用

复合材料在许多行业都有应用，如建筑（用于建筑物和桥梁）、汽车（用于车身）、航空（需要具有出色强度但低密度的材料）、外壳以及工业部件制造（用于储罐、浴缸、洗衣机水槽以及淋浴间）和医药。生物医学工程师将工程概念应用于医学生物学，与材料研究人员和工程师合作改善人类健康。因为它能够生产纳米材料，一旦在人体中生产和植入，就可以执行其预期的活动，而不会损害周围的组织或整个免疫系统，所以了解人类的生理学和解剖学对这两个专业都至关重要。生物材料根据其执行指定功能的程度分为各种类别。

复合生物材料因其众多优点而广泛应用于实验室和生活环境中。这些多相材料可以具有各种形状和特性，并且易于创建。通过调整关键元素（如成分体积比、粒子的细丝尺寸、形状、位置、分布、矩阵类型等），可以精确地创建所需的材料特性。与传统金属、聚合物和陶瓷相比，复合生物材料提供了更大的设计灵活性，并且可以定制为具有几乎任何所需的性能混合物。由于其提高的耐用性、低密度和高比强度，复合材料表现出广泛的工业重要性。纤维增强聚合物复合材料在汽车和航空航天工业中提供了轻质结构设计和增强的疲劳性能。提供一致机械性能和耐腐蚀性的兼容聚合物和陶瓷复合材料对于生物医学应用至关重要。FRP系统越来越多地用于民用基础设施，以提高结构部件的抗拉强度和长期环境弹性。

玻纤和碳纤维复合材料用于可再生能源系统，以提供巨大的疲劳耐久性以及在不同热载荷下的稳定性。综上所述，复合材料的选择允许重点性能优化，使材料性能与行业特定的工程规范相匹配。以下是复合材料应用的表2。

表2. 复合材料在各工业领域的应用

2.4.1 未来展望

未来，复合材料可以通过制造传感器来使用，传感器嵌入有许多好处。由于它们比表面粘合的替代方案对结构损伤更敏感，并且具有较低的噪声级，因此永久放置在复合材料构件内的传感器提供了一种以更稳定的响应监测元件整个寿命期间的骨架强度的方法。传感器集成是一种通过最大限度地减少多余的布线并将传感器与周围环境分离来获得更实用解决方案的策略。传感器通过集成到结构中来屏蔽环境。由于其与周围介质的极其强烈的机械相互作用，嵌入式传感器比表面粘合传感器具有更大的损伤检测能力。体积小、重量轻、永久运行和出色的灵敏度是嵌入式传感器的最低规格。现在，最常见的选择是压电传感器（PZT-piezoelectric），因为它具有正压电和逆压电特性，这使得它们能够用作传感器类型和致动器。

柔性印刷电路板（FPCB- Flexible printed circuit boards）技术的进步使得将廉价的压电传感器集成到复合材料层压板中成为可能。复合材料还可以包括在基于纤维的电气小工具中，其比其平面等效物更灵活、更透气，并且在一定程度上可拉伸。它们在时尚界也很引人注目，因为它们的时尚外观。当考虑到构成我们智能身体的基于纤维素的生物神经、肌肉、韧带和皮肤时，优势可以大大扩展。因此，最终目标是将基于光纤的电子设备集成到像人体这样的智能结构中。此类系统整合并协调数据处理、通信、环境感知、能源生成、能源存储及响应生成等功能。然而，截至目前，该系统仍处于极为早期的阶段。