碳碳復合材料特性及應用

   碳碳復合材料作為一種優良的熱結構和功能工程材料，自誕生以來在軍事工業上取得了巨大的進展，其重要用途是制造彈頭零件。由于其耐高溫和良好的摩擦性能，已廣泛應用于固體火箭發動機噴管、航天飛機結構、飛機剎車、熱元件和機械緊固件、熱交換器、航空發動機熱端部件等。

    目前，固體火箭發動機噴管和制動盤是碳/碳復合材料的兩個主要應用領域。超過一半的碳/碳復合材料用于飛機剎車。碳/碳復合材料制成的飛機剎車盤重量輕，溫度高，比熱容比鋼高2.5倍。與金屬制動材料相比，可節省40%的結構重量，延長使用壽命5-7倍，穩定制動扭矩，降低制動時的噪音。因此，碳剎車盤的問世被視為剎車材料史上的重大技術進步。

    碳/碳復合材料是由碳纖維及其織物增強的碳基復合材料，具有低密度、高模量、高熱導率、低膨脹系數、摩擦性能好、抗熱震性好、尺寸穩定性高等優點。它是為數不多的1650℃以上應用的候選材料之一，理論溫度高達2600℃，因此被認為是極具發展前景的高溫材料之一。

    碳/碳復合材料的制備方法主要包括化學氣相法和液相浸漬法。化學相法以有機低分子氣體為前驅體，液相浸漬法以熱塑性樹脂如瀝青或熱固性樹脂如酚醛樹脂為前驅體。這些原料在高溫下經過一系列復雜的化學變化，轉化為基體碳。

    其中，化學氣相沉積法是將碳直接沉積在坯體的孔隙中。產品物理機械性能良好，但生產周期長。液相浸漬法是將碳纖維預制體浸入液體浸漬劑中，然后進行固化、碳化、石墨化等處理。從而獲得碳/碳復合材料。生產工藝簡單，但產品的致密性不影響其物理性能。為了獲得良好的致密化效果，通常采用兩種方法制備具有理想密度的碳/碳復合材料。