Вуглярод/вугляродны кампазіт (Кампазіт C/C) — гэта цалкам вугляродны кампазітны матэрыял, які складаецца з вугляроднага валакністага армавання і вугляроднай матрыцы. Яго характэрнай рысай з'яўляецца цалкам вугляродны склад, дзе сетка з вугляроднага валакна служыць структурным каркасам, а вугляродная матрыца, утвораная шляхам піролітычнай карбанізацыі вугляроду або смалы, дзейнічае як напаўняльнік, дасягаючы трывалай і моцнай сувязі на мікраскапічным узроўні.
Найранейшы вядомы запіс пра гэты матэрыял датуецца яго выпадковым адкрыццём у амерыканскай лабараторыі ў 1958 годзе. Яго вытворчы працэс развіваўся дзякуючы тэхналагічным дасягненням, такім як хімічнае асаджэнне з паравой фазы (CVD) і вадкафазная прапітка, што зрабіла яго найважнейшай галіной сучасных высокатэмпературных матэрыялаў. Па сутнасці, вуглярод/вугляродныя кампазіты дасягаюць унікальнай структуры, якая спалучае ў сабе лёгкія ўласцівасці з высокай трываласцю, шляхам выраўноўвання вугляродных валокнаў і ўшчыльнення вугляроднай матрыцы, прапаноўваючы інавацыйныя рашэнні для экстрэмальных умоў.
Вуглярод/вугляродныя кампазіты дэманструюць рэвалюцыйныя фізічныя ўласцівасці ў розных вымярэннях, што робіць іх незаменнымі ў экстрэмальных умовах. Па-першае, іх шчыльнасць вагаецца ад 1,5 да 2,0 г/см³, што менш за чвэрць ад шчыльнасці суперсплаваў на аснове нікеля, але пры гэтым яны дасягаюць значных паляпшэнняў удзельнай трываласці і калянасці.
Характэрна, што іх цеплавыя характарыстыкі гэтак жа выключныя: яны захоўваюць структурную цэласнасць пры тэмпературах вышэй за 1650°C, з тэарэтычнай верхняй мяжой 2600-3500°C, што робіць іх адзіным высокатэмпературным канструкцыйным матэрыялам, здольным функцыянаваць пры тэмпературах вышэй за 3000°C.
З тэрмічнага пункту гледжання матэрыял мае нізкі каэфіцыент цеплавога пашырэння (<1×10⁻⁶/°C) і выдатную ўстойлівасць да цеплавых удараў, што мінімізуе расколіны пры хуткіх цыклах награвання або астуджэння. Механічная трываласць на выгіб павялічваецца з павышэннем тэмпературы, перавышаючы паказчыкі пры пакаёвай тэмпературы пры 2000°C.
Акрамя таго, ён мае высокую цеплаправоднасць (200 Вт/м·К уздоўж кірунку валокнаў), выдатныя трыбалагічныя ўласцівасці (каэфіцыент трэння 0,2-0,4) і выключную стабільнасць памераў. Гэта ўнікальнае спалучэнне ўласцівасцей забяспечвае стабільную працу ў жорсткіх умовах, у тым ліку пры экстрэмальных спякотах, высокіх нагрузках і моцнай карозіі, закладваючы аснову для прарыўных прымяненняў у аэракасмічнай прамысловасці, аднаўляльных крыніцах энергіі і іншых перадавых галінах.
Дзякуючы сваім унікальным уласцівасцям,вуглярод/вугляродныя кампазітызнайшлі шырокае прымяненне ў розных галінах прамысловасці.
Аэракасмічная прамысловасць
У аэракасмічнай галіне вуглярод/вугляродныя кампазіты з'яўляюцца пераважным матэрыялам для вырабу кампанентаў, якія працуюць пры высокіх тэмпературах. Напрыклад, гэтыя матэрыялы выкарыстоўваюцца ў соплах ракет, лапатках турбін у рухавіках самалётаў і сістэмах цеплавой абароны для вяртальных касмічных апаратаў. Іх выключная ўстойлівасць да высокіх тэмператур і лёгкасць робяць іх ідэальнымі для касмічных караблёў і самалётаў.
Аўтамабільная прамысловасць
З ростам патрабаванняў да эфектыўнасці выкарыстання паліва і аховы навакольнага асяроддзя ў аўтамабілях, вуглярод/вугляродныя кампазіты ўвайшлі ў аўтамабільную прамысловасць, асабліва ў гонках. Іх высокая трываласць і лёгкасць эфектыўна зніжаюць вагу аўтамабіля, паляпшаючы паскарэнне і кіравальнасць. Карбон/вугляродныя тармазныя дыскі таксама шырока выкарыстоўваюцца ў высакаякасных суперкарах і гоначных аўтамабілях.
Металургічная прамысловасць
У металургіі вуглярод/вугляродныя кампазіты ў асноўным выкарыстоўваюцца ў абсталяванні высокатэмпературных печаў і плавільных сістэмах. Іх выдатная цеплаўстойлівасць і каразійная ўстойлівасць забяспечваюць стабільную працу ў экстрэмальных умовах, забяспечваючы бесперабойныя працэсы плаўлення.
Электроніка і энергетыка
Электраправоднасць вуглярод/вугляродных кампазітаў дазваляе ім знаходзіць прымяненне ў электроніцы. Напрыклад, у некаторых магутных электронных кампанентах гэтыя матэрыялы спрыяюць эфектыўнаму адводу цяпла, тым самым паляпшаючы стабільнасць працы і тэрмін службы.
Акрамя таго, яго прымяненне працягвае пашырацца ў такіх сцэнарыях, як вытворчасць паўправадніковых пласцін у цеплавых палях, запавольвальнікі нейтронаў для ядзерных рэактараў і медыцынскія штучныя касцяныя імплантаты. Прагназуецца, што да 2025 года аб'ём сусветнага рынку перавысіць 17 мільярдаў юаняў.
Час публікацыі: 30 верасня 2025 г.