Σύνθετο υλικό άνθρακα-άνθρακα

Σύνθετο υλικό άνθρακα-άνθρακα, που αναφέρεται επίσης συνήθως ως ενισχυμένος άνθρακας-άνθρακας. Τα υλικά αυτά είναι ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες (συνθήκες χωρίς οξυγόνο), έχουν υψηλή μηχανική αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, είναι ελαφριά σε βάρος και έχουν υψηλή ειδική αντοχή. Ειδικότερα, τα υλικά αυτά έχουν καλές ιδιότητες απορρόφησης ορισμένων κυμάτων. Ως εκ τούτου, τα σύνθετα υλικά άνθρακα-άνθρακα χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροδιαστημική και τη στρατιωτική βιομηχανία.

Ιδιότητες σύνθετων υλικών άνθρακα-άνθρακα

• Υψηλή αντοχή

Η δομή του σύνθετου άνθρακα άνθρακα είναι απίστευτα ισχυρή και σχηματίζεται από ίνες άνθρακα. Τα CCC παρουσιάζουν εξαιρετική αντοχή όχι μόνο σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά και σε υψηλές θερμοκρασίες, γεγονός που τα καθιστά κατάλληλο υποψήφιο για εφαρμογή σε απαιτητικές περιοχές.

• Θερμική σταθερότητα

Τα σύνθετα υλικά άνθρακα-άνθρακα είναι σε θέση να αντέχουν σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες και να μην γίνονται εύθραυστα. Έτσι, χρησιμοποιούνται επίσης συνήθως σε εφαρμογές εξαιρετικά υψηλής θερμότητας, συμπεριλαμβανομένων των αμυντικών εφαρμογών και των εφαρμογών στην αυτοκινητοβιομηχανία.

• Αντοχή στη διάβρωση

Τα σύνθετα υλικά άνθρακα-άνθρακα έχουν καλή αντοχή στη διάβρωση. Δεν σκουριάζουν και δεν διασπώνται από χημικές ουσίες ή υγρασία, όπως τα μέταλλα. Αυτό τα καθιστά ιδανικά για χρήση σε ακραία περιβάλλοντα, όπου τα παραδοσιακά υλικά δεν θα μπορούσαν να αντέξουν.

Κατασκευή σύνθετων υλικών άνθρακα-άνθρακα

Πρώτον, οι ίνες άνθρακα υφαίνονται σε ύφασμα ή χαλί για τη δημιουργία σύνθετων υλικών άνθρακα-άνθρακα. Ως εκ τούτου, οι ίνες αυτές εμποτίζονται με μια μήτρα άνθρακα, συνήθως με τη βοήθεια μιας διαδικασίας που ονομάζεται χημική διήθηση ατμών (CVI). Οι ίνες συγκρατούνται μεταξύ τους από μια μήτρα, θέτοντας έτσι μια στερεή δομή. Το σύνθετο αυτό υλικό θερμαίνεται στη συνέχεια σε υψηλές θερμοκρασίες για την ανάπτυξη των αεροπροωθητικών ιδιοτήτων του.

Πρόκειται για μια διαδικασία κατασκευής που επιτρέπει μεγάλη προσαρμογή- το τελικό προϊόν μπορεί να βελτιστοποιηθεί για συγκεκριμένες εφαρμογές. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα υλικό με εξαιρετικά υψηλή αντοχή και χαμηλό βάρος με εξαιρετική θερμική υπογραφή.

Τύποι σύνθετων υλικών άνθρακα-άνθρακα

Σύνθετα υλικά άνθρακα ενισχυμένα με ίνες

Ο πιο συνηθισμένος τύπος που κατασκευάζουμε είναι τα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με ίνες άνθρακα. Έχουν μια δομή από ίνες άνθρακα μέσα σε ένα άνθρακας-με βάση τον πίνακα. Οι ίνες συμβάλλουν στην αντοχή και την ακαμψία, ενώ η μήτρα προσδίδει σταθερότητα και ανθεκτικότητα. Το αποτέλεσμα αυτού του συνδυασμού είναι ότι τα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με ίνες είναι κατάλληλα για τένοντες και εφαρμογές υψηλών επιδόσεων.

Σύνθετα υλικά άνθρακα-άνθρακα με κεραμική μήτρα

Ορισμένα σύνθετα υλικά άνθρακα-άνθρακα ενισχύονται με κεραμική μήτρα. Το κεραμικό προσθέτει αντοχή στη φθορά και στο θερμικό σοκ. Αυτό καθιστά αυτά τα σύνθετα υλικά ακόμη πιο σταθερά και ανθεκτικά στη θερμότητα, ιδανικά για χρήση σε ακραία περιβάλλοντα, όπως ακροφύσια πυραύλων ή δίσκους φρένων.

Εφαρμογές σύνθετων υλικών άνθρακα-άνθρακα

• Αεροδιαστημική βιομηχανία

Αυτά χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροδιαστημική ως σύνθετα υλικά άνθρακα-άνθρακα. Αντέχουν σε ακραίες θερμοκρασίες και παρέχουν σημαντική αντοχή με χαμηλό βάρος, γεγονός που τα καθιστά ιδανικά για χρήση σε εξαρτήματα κινητήρων αεριωθούμενων αεροσκαφών, συστήματα φρένων και θερμικές ασπίδες.

Το σύνθετο υλικό άνθρακα-άνθρακα που χρησιμοποιείται ως τακάκια φρένων είναι ελαφρύ σε βάρος, έχει χαμηλό συντελεστή τριβής και υψηλή ικανότητα πέδησης σε υψηλές θερμοκρασίες.

Ως δομικά υλικά για αεροσκάφη, είναι ισχυρά και ανθεκτικά στη διάβρωση και η άτρακτος δεν παραμορφώνεται ούτε διαβρώνεται σε μακροχρόνια λειτουργία.

• Φωτοβολταϊκά

Τα σύνθετα υλικά άνθρακα-άνθρακα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την τήξη υλικών πυριτίου σε κλίβανοι κενού για την ανάπτυξη μονοκρυστάλλων υψηλής ποιότητας. Παρέχει ένα υψηλής ποιότητας θερμικό πεδίο για τη διαδικασία μονοκρυστάλλων CZ, ώστε να διασφαλίζεται η δομική ακεραιότητα του μονοκρύσταλλο.

• Στρατιωτικές εφαρμογές

Με βάση τη χρήση τους στο στρατό, τα σύνθετα υλικά άνθρακα-άνθρακα χρησιμοποιούνται σε πολυάριθμες εφαρμογές, όπως εξαρτήματα πυραύλων, θωρακισμένα βλήματα και θερμικές ασπίδες. Ακόμα και οι αμυντικές τεχνολογίες απαιτούν αισθητήρες με δυνατότητα λειτουργίας σε ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης.