热胀冷缩是材料的本质属性，而材料的这种固有属性可能会降低结构的稳定性和安全可靠性，削弱甚至破坏材料的功能特性。如高超声速飞行器表面热防护系统的温差会引发不同材料之间的热变形不匹配，极易造成层间热应力失效。人造地球卫星运行中经历的昼夜温差会引发热应力不匹配，造成结构破坏；通信卫星天线支架过大的热变形会影响天线与地面之间正常通信。因此对材料的热膨胀行为进行调控，使材料在环境温度变化时获得近零膨胀的优异性能具有极高的应用价值。

　　近零膨胀材料是指材料受到温度变化产生较小的几何尺寸变化，热膨胀系数接近于零。目前材料实现近零膨胀性能的方法主要分为两种：一是寻找自然界存在的近零膨胀材料；二是将具有不同热膨胀系数的材料进行复合，利用叠加效应获得近零膨胀性能。

　　热胀冷缩是材料的本质属性，自然界绝大部分材料在温度升高时几何尺寸增大膨胀，只有少数一些陶瓷氧化物、合金等具有反常的低负膨胀系数。如磷酸盐陶瓷材料具备较低的热膨胀系数，可作为催化剂载体和航天技术中的涂层材料，但其热膨胀性能呈各向异性，力学性能比较差；立方相硼酸盐具有各向同性的近零膨胀性质，能够将其应用在低温复杂环境的高精度光学仪器中；殷钢具有较好的力学性能但仅在0-100℃的范围内热膨胀系数较低；固体材料的热膨胀系数较低，但在大的温度变化下，力学性能和耐久性较差。鉴于均质材料在性能方面的不足，暂难同时满足近零膨胀、轻质、力学性能优异的要求。

　　碳纤维复合材料因其比强度高、可设计性强、抗疲劳性能好等优异性能，广泛应用于航空航天领域。碳纤维复合材料实现近零膨胀性能的方式除通过调整铺层方式、铺层角度外，还可通过选择热膨胀系数不同的材料以及设计微结构形式来使结构实现近零膨胀性能，满足近零膨胀性能的复合材料实现方式有如下几种：拉伸主导型、弯曲主导型、拓扑优化设计、泊松比效应等。

　　随着航空航天领域技术的发展，目前国内外对材料热膨胀系数可调控方面的研究逐渐增多，针对近零膨胀材料的研究，从实现机理和应用方面都取得了很大进展。材料实现近零膨胀性能的方式从最初的均质材料研究发展到通过多相复合材料设计实现，材料的性能也从满足近零膨胀到兼具轻质.高强、可设计性强等。但这些研究主要还是集中在理论研究的基础上，在理论研究的可行性与实际制备过程中还存在很多问题，尤其是材料研制及其制备工艺的可行性，材料的多功能一体化、制造加工成型技术等方面的还需更进一步的开发和研究，将获得综合性强的复合材料由研究转为应用。