Conspectus Materiorum Compositorum Carbonio-Carbonio
Materia composita carbonis/carbonis (C/C)Materia composita fibra carbonica firmata est, proprietates excellentes praedita, utpote altae roboris et moduli, gravitas specifica levis, coefficiens expansionis thermalis parvus, resistentia corrosionis, resistentia ictuum thermalium, bona resistentia frictionis, et bona stabilitas chemica. Novum genus materiae compositae temperaturae altissimae est.
Materia composita C/CMateria composita optima est, quae structuram thermalem et functionem integratam praebet. Sicut aliae materiae compositae summae efficaciae, structura composita est, quae ex phase fibris firmata et phase basica constat. Differentia est quod et phasis firmata et phasis basica ex carbone puro proprietatibus specialibus constant.
Materiae compositae carbonis/carbonisPlerumque ex feltro carbonico, panno carbonico, fibra carbonica ut robore, et carbone vapore deposito ut matrice fiunt, sed unum tantum elementum habent, quod est carbonium. Ad densitatem augendam, carbonium per carbonisationem generatum carbone imbuitur vel resina (vel bitumine) imbuitur, id est, materiae compositae carbonio/carbonio ex tribus materiis carbonicis fiunt.
Processus fabricationis materiarum compositarum carbonio-carbonio
1) Electio fibrae carbonis
Selectio fasciculorum fibrarum carbonicarum et designatio structurae textilium fibrarum sunt fundamentum fabricationis.Compositum C/CProprietates mechanicae et thermophysicae compositorum C/C determinari possunt per rationaliter selectionem generum fibrarum et parametrorum textorium, ut puta orientationem dispositionis fasciculorum filorum, spatium inter fasciculos filorum, quantitatem voluminis fasciculorum filorum, et cetera.
2) Praeparatio praeformae fibrae carbonis
Praeforma fibrae carbonis ad materiam semilaminarem refertur quae, secundum formam producti et requisita functionis, in formam structuralem fibrae requisitam formatur, ut processus densificationis perficiatur. Tres principales modi processus pro partibus structuralibus praeformatis sunt: textura mollis, textura dura, et textura mixta mollis et dura. Principales processus texendi sunt: textura fili sicci, dispositio coetuum virgarum praeimpregnatarum, punctura textus subtilis, convolutio fibrae, et textura tridimensionalis multidirectionalis. Hodie, principalis processus texendi in materiis compositis C adhibitus est textura tridimensionalis multidirectionalis. Per processum texendi, omnes fibrae textae in certa directione disponuntur. Quaeque fibra certo angulo secundum suam directionem inclinatur et inter se texta est ut textum forment. Eius proprietas est ut textum tridimensionalem multidirectionalem formare possit, quod efficaciter volumen fibrarum in unaquaque directione materiae compositae C/C moderari potest, ita ut materia composita C/C proprietates mechanicas rationabiles in omnibus directionibus exercere possit.
3) Processus densificationis C/C
Gradus et efficacia densificationis imprimis a structura textili et parametris processus materiae fundamentalis afficiuntur. Methodi processus quae nunc adhibentur includunt impregnationis carbonizationem, depositionem vaporis chemici (CVD), infiltrationem vaporis chemici (CVI), depositionem liquidi chemici, pyrolysim et alias methodos. Duo genera principalia methodorum processus sunt: processus impregnationis carbonizationis et processus infiltrationis vaporis chemici.
Impregnatio-carbonizatio phasis liquidae
Methodus impregnationis phasis liquidae apparatu satis simplex est et late applicabilis, itaque methodus impregnationis phasis liquidae magni momenti est ad materias compositas C/C praeparandas. Haec methodus consistit in immergendo praeformam e fibra carbonis factam in impregnationem liquidam, ut impregnatio plene penetret in inaqua praeformae per pressionem, deinde per seriem processuum, ut curationem, carbonizationem, et graphitationem, tandem obtineatur.Materiae compositae C/CIncommodum eius est quod repetitos cyclos impregnationis et carbonisationis requirit ad requisita densitatis assequenda. Compositio et structura impregnantis in methodo impregnationis phasis liquidae magni momenti sunt. Non solum efficientiam densificationis afficit, sed etiam proprietates mechanicas et physicas producti. Augmentum proventus carbonisationis impregnantis et diminutio viscositatis impregnantis semper inter quaestiones clavis fuerunt quae solvendae sunt in praeparatione materiarum compositarum C/C per methodum impregnationis phasis liquidae. Alta viscositas et humilis proventus carbonisationis impregnantis una ex causis gravibus sunt pro alto pretio materiarum compositarum C/C. Augmentum efficaciae impregnantis non solum efficientiam productionis materiarum compositarum C/C augere et sumptum earum reducere potest, sed etiam varias proprietates materiarum compositarum C/C emendare. Tractatio anti-oxidationis materiarum compositarum C/C Fibra carbonis oxidari incipit ad 360°C in aere. Fibra graphita paulo melior est quam fibra carbonis, et eius temperatura oxidationis oxidari incipit ad 420°C. Temperatura oxidationis materiarum compositarum C/C est circiter 450°C. Materiae compositae C/C facile oxidantur in atmosphaera oxidativa altae temperaturae, et celeritas oxidationis celeriter crescit cum incremento temperaturae. Si nullae mensurae anti-oxidationis adsunt, usus diuturnus materiarum compositarum C/C in ambitu oxidativo altae temperaturae necessario consequentias calamitosas causabit. Ergo, curatio anti-oxidationis materiarum compositarum C/C pars indispensabilis processus praeparationis facta est. Ex prospectu technologiae anti-oxidationis, dividi potest in technologiam anti-oxidationis internam et technologiam obductionis anti-oxidationis.
Phase Vaporis Chemici
Depositio chemica vaporis (CVD sive CVI) est carbonium directe in poris laminae deponere, ut propositum implendi poros et augendi densitatem consequatur. Carbonium depositum facile graphitizatur, et bonam compatibilitatem physicam cum fibra habet. Non contrahetur per recarbonizationem sicut methodus impregnationis, et proprietates physicae mechanicae huius methodi meliores sunt. Attamen, per processum CVD, si carbonium in superficie laminae deponitur, impediet ne gas in poros internos diffundatur. Carbonium in superficie depositum mechanice removendum est, deinde novum circuitum depositionis peragendum est. Pro productis crassis, methodus CVD etiam quasdam difficultates habet, et cyclus huius methodi etiam longissimus est.
Tempus publicationis: Decembris XXXI, anno MMXXIV