早期观点认为，增强体均匀分布可以减小因增强体团聚存在而引起的材料提前断裂，但近年来研究发现，增强体合理地非均匀结构设计，如网状结构、双连续结构、仿生微叠层结构，相比具有均匀组织和结构的复合材料具有更优异的强韧性。但非均匀结构中各微区协调变形机理还不待深入理解；非均匀复合材料中各组元载荷分配关系不明；且非均匀的结构繁多，还未进行充分优化。这使得非均匀结构设计缺乏依据，因而对复合材料的非均匀构型开展研究十分必要。

　　对纳米氧化铝颗粒增强铝基复合材料，通过调控纳米氧化铝颗粒在铝基体中的分布梯度，从而利用氧化铝对铝基体的晶粒细化作用，实现对铝基体晶粒尺寸分布的调控。最终材料中呈现层状分级结构，即片状粗晶均匀分散在超细晶铝基体之中。在受载变形过程中，由于粗细晶在界面处产生应变梯度，从而诱发大量的几何必需位错生成，提高了复合材料的强度。同时，粗晶的片状分布使得材料的变形更加均匀，并能更有效地阻止裂纹扩展，提高了复合材料的延伸率。基于该研究，制备出强度、塑性同时超越氧化铝均匀分布的超细晶铝基复合材料。将该非均匀结构引入到CNT/Al复合材料中也取得良好的强韧化效果，在不明显降低抗拉强度的条件下，大幅提高其延伸率。

　　图1  碳纳米管/铝复合材料非均匀结构大幅提高强韧性