ขอบเขตการใช้งานของวัสดุคอมโพสิตคาร์บอน/คาร์บอน

ตั้งแต่มีการประดิษฐ์ขึ้นในช่วงทศวรรษ 1960 เป็นต้นมาคอมโพสิตคาร์บอน-คาร์บอน C/Cได้รับความสนใจอย่างมากจากอุตสาหกรรมการทหาร อวกาศ และพลังงานนิวเคลียร์ ในระยะเริ่มแรก กระบวนการผลิตของคาร์บอน-คาร์บอนคอมโพสิตมีความซับซ้อน ยากทางเทคนิค และกระบวนการเตรียมใช้เวลานาน ต้นทุนในการเตรียมผลิตภัณฑ์ยังคงสูงเป็นเวลานาน และการใช้งานถูกจำกัดเฉพาะชิ้นส่วนบางส่วนที่มีสภาพการทำงานที่รุนแรง รวมถึงอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและสาขาอื่นๆ ที่ไม่สามารถทดแทนด้วยวัสดุอื่นได้ ในปัจจุบัน การวิจัยคอมโพสิตคาร์บอน/คาร์บอนเน้นไปที่การเตรียมต้นทุนต่ำ การต้านออกซิเดชัน และการกระจายประสิทธิภาพและโครงสร้างเป็นหลัก โดยเทคโนโลยีการเตรียมคอมโพสิตคาร์บอน/คาร์บอนประสิทธิภาพสูงและต้นทุนต่ำเป็นจุดสนใจของการวิจัย การสะสมไอเคมีเป็นวิธีการที่ต้องการสำหรับการเตรียมคอมโพสิตคาร์บอน/คาร์บอนประสิทธิภาพสูง และใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตทางอุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์คอมโพสิต C/Cอย่างไรก็ตาม กระบวนการทางเทคนิคใช้เวลานาน จึงมีต้นทุนการผลิตสูง การปรับปรุงกระบวนการผลิตของคาร์บอน/คาร์บอนคอมโพสิตและการพัฒนาคาร์บอน/คาร์บอนคอมโพสิตที่มีต้นทุนต่ำ ประสิทธิภาพสูง ขนาดใหญ่ และมีโครงสร้างที่ซับซ้อน ถือเป็นกุญแจสำคัญในการส่งเสริมการใช้วัสดุนี้ในอุตสาหกรรม และเป็นแนวโน้มการพัฒนาหลักของคาร์บอน/คาร์บอนคอมโพสิต

เมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์กราไฟท์แบบดั้งเดิมวัสดุผสมคาร์บอน-คาร์บอนมีข้อดีที่โดดเด่นดังนี้:

1) มีความแข็งแรงสูงขึ้น อายุการใช้งานผลิตภัณฑ์ที่ยาวนานขึ้น และลดจำนวนชิ้นส่วนที่ต้องเปลี่ยน ส่งผลให้ใช้อุปกรณ์ได้มากขึ้นและลดต้นทุนการบำรุงรักษา

2) มีค่าการนำความร้อนต่ำลงและประสิทธิภาพการป้องกันความร้อนที่ดีขึ้น ซึ่งเอื้อต่อการประหยัดพลังงานและการปรับปรุงประสิทธิภาพ

3) สามารถทำให้บางลงได้ เพื่อให้สามารถใช้อุปกรณ์ที่มีอยู่เพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ผลึกเดี่ยวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่ขึ้นได้ ช่วยประหยัดต้นทุนการลงทุนในอุปกรณ์ใหม่

4) ความปลอดภัยสูง ไม่แตกง่ายภายใต้สภาวะช็อกจากความร้อนที่อุณหภูมิสูงซ้ำๆ

5) การออกแบบที่แข็งแกร่ง วัสดุกราไฟต์ขนาดใหญ่ขึ้นรูปได้ยาก ในขณะที่วัสดุคอมโพสิตขั้นสูงที่ทำจากคาร์บอนสามารถขึ้นรูปได้เกือบเท่าตัวและมีข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพที่ชัดเจนในด้านระบบสนามความร้อนของเตาเผาผลึกเดี่ยวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่

ปัจจุบันนี้ การทดแทนแบบพิเศษผลิตภัณฑ์กราไฟท์เช่นกราไฟท์ไอโซสแตติกโดยวัสดุคอมโพสิตขั้นสูงที่ทำจากคาร์บอนมีดังนี้:

ความทนทานต่ออุณหภูมิสูงและความต้านทานการสึกหรอที่ยอดเยี่ยมของวัสดุคอมโพสิตคาร์บอน-คาร์บอนทำให้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบิน อวกาศ พลังงาน ยานยนต์ เครื่องจักรและสาขาอื่นๆ

การใช้งานที่เฉพาะเจาะจงมีดังต่อไปนี้:

1. สาขาการบิน:วัสดุคอมโพสิตคาร์บอน-คาร์บอนสามารถใช้ในการผลิตชิ้นส่วนที่ทนอุณหภูมิสูง เช่น หัวฉีดเครื่องยนต์ ผนังห้องเผาไหม้ ใบมีดนำทาง ฯลฯ

2. สาขาอวกาศ:วัสดุคอมโพสิตคาร์บอน-คาร์บอนสามารถนำไปใช้ในการผลิตวัสดุป้องกันความร้อนของยานอวกาศ วัสดุโครงสร้างของยานอวกาศ และอื่นๆ อีกมากมาย

3. สนามพลังงาน:วัสดุคอมโพสิตคาร์บอน-คาร์บอนสามารถนำไปใช้ในการผลิตส่วนประกอบของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ อุปกรณ์ปิโตรเคมี ฯลฯ

4. สาขายานยนต์:วัสดุคอมโพสิตคาร์บอน-คาร์บอนสามารถนำไปใช้ในการผลิตระบบเบรก คลัตช์ วัสดุเสียดทาน ฯลฯ

5. สาขาเครื่องกล:วัสดุคอมโพสิตคาร์บอน-คาร์บอนสามารถนำไปใช้ในการผลิตตลับลูกปืน ซีล ชิ้นส่วนเครื่องจักรกล ฯลฯ