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碳碳復合材料是最有發展前途的高溫材料

碳/碳復合材料是指以碳纖維及其織物增強的碳基體復合材料，具有低密度、高強度、高模量、高導熱性、低膨脹系數、摩擦性能好，以及抗熱沖擊性能好、尺寸穩定性高等優點，是如今在 1650℃以上應用的少數備選材料，最高理論溫度更高達 2600℃，因此被認為是最有發展前途的高溫材料之一。



碳/碳復合材料的制備工藝主要有化學氣相法和液相浸漬法。化學氣相法以有機低分子氣體為前驅體，液相浸漬法以瀝青等熱塑性樹脂或酚醛樹脂等熱固性樹脂為前驅體，這些原料在高溫下發生一系列復雜化學變化而轉化為基體碳。



其中，化學氣相法是直接在坯體孔內沉積碳，產品的物理機械性能比較好，但生產周期較長。液相浸漬法是將碳纖維制成的預成型體浸入液態的浸漬劑中，通過固化、碳化、石墨化等一系列過程的循環，最終得到碳/碳復合材料，生產工藝較簡單，但產品致密性不強影響其物理性能。為了得到更好的致密化效果，通常采用兩種方法相結合，制備具有理想密度的碳/ 碳復合材料。



碳/碳復合材料作為優異的熱結構和功能一體化工程材料，自誕生以來在軍工方面得到了長足的發展，其中最重要的用途是用于制造導彈的彈頭部件。由于其耐高溫、摩擦性好，目前已廣泛用于固體火箭發動機噴管、航天飛機結構部件、飛機剎車裝置、熱元件和機械緊固件、熱交換器、航空發動機的熱端部件等。



目前，固體火箭發動機噴管和剎車盤是碳/碳復合材料的兩大主要應用領域。其中一半以上的碳/碳復合材料用于飛機剎車裝置。碳/ 碳復合材料制作的飛機剎車盤重量輕、耐溫高、比熱容比鋼高2.5倍；同金屬剎車材料相比，可節省40％的結構重量，使用壽命可提升 5 ～7倍，剎車力矩平穩，剎車時噪聲小。因此，碳剎車盤的問世被認為是剎車材料發展史上的一次重大的技術進步。