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。作為增強體的碳纖維可用多種形式和種類(lèi)，既可以用短切纖維，也可以用連續長(cháng)纖維及編織物。碳基體可以是通過(guò)化學(xué)氣相沉積制備的熱解碳，也可以是高分子材料熱解形成的固體碳。碳/碳復合材料具有低密度(<2.0g/cm3)、高強度、高比模量、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(yōu)點(diǎn)，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(fā)展前途的高溫材料之一。

碳/碳復合材料

碳/碳復合材料的制備工藝主要有化學(xué)氣相法和液相浸漬法。前者是以有機低分子氣體為前驅體，后者是以瀝青等熱塑性樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂等熱固性樹(shù)脂為基體前驅體，這些原料在高溫下發(fā)生一系列復雜化學(xué)變化而轉化為基體碳。其中，化學(xué)氣相法是直接在坯體孔內沉積碳，產(chǎn)品的物理機械陛能比較好，但生產(chǎn)周期較長(cháng)。液相浸漬法是將碳纖維制成的預成型體浸入液態(tài)的浸漬劑中，通過(guò)固化、碳化、石墨化等一系列過(guò)程的循環(huán)，最終得到碳/碳復合材料。其中，浸漬劑的組成和結構十分重要，不僅影響致密化效率，也影響制品的機械性能和物理性能。浸漬劑的高黏度和低碳化收率是造成碳/碳復合材料制備成本較高的重要原因之一。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。

化學(xué)氣相沉積爐

碳/碳復合材料作為優(yōu)異的熱結構和功能一體化工程材料，自1958年誕生以來(lái)，在軍工方面得到了長(cháng)足的發(fā)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(fā)動(dòng)機噴管、航天飛機結構部件、飛機及賽車(chē)的剎車(chē)裝置、熱元件和機械緊固件、熱交換器、航空發(fā)動(dòng)機的熱端部件等。其中，目前，固體火箭發(fā)動(dòng)機噴管和剎車(chē)盤(pán)是碳/碳復合材料的兩大主要應用領(lǐng)域。

火箭發(fā)動(dòng)機噴管

在固體火箭發(fā)動(dòng)機噴管上的應用，碳/碳復合材料自20世紀70年代首次作為固體火箭發(fā)動(dòng)機(SRM)喉襯飛行成功以來(lái)，極大地推動(dòng)了SRM噴管材料的發(fā)展。采用碳/碳復合材料的喉襯、擴張段、延伸出口錐，具有極低的燒蝕率和良好的燒蝕輪廓，可大大提高SRM的比沖，噴管效率可提高l％～3％。在剎車(chē)領(lǐng)域，碳/碳復合材料剎車(chē)盤(pán)的實(shí)驗性研究于1973年第一次用于飛機剎車(chē)。目前，一半以上的碳/碳復合材料用作飛機剎車(chē)裝置。碳/碳復合材料制作的飛機剎車(chē)盤(pán)重量輕、耐溫高、比熱容比鋼高2.5倍；同金屬剎車(chē)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(chē)力矩平穩，剎車(chē)時(shí)噪聲小。因此，碳剎車(chē)盤(pán)的問(wèn)世被認為是剎車(chē)材料發(fā)展史上的一次重大的技術(shù)進(jìn)步。

碳/碳復合材料自20世紀60年代發(fā)明以來(lái)，就受到軍事、航空航天、核能以及許多民用工業(yè)領(lǐng)域的極大關(guān)注。然而，由于碳/碳復合材料制造工藝復雜、技術(shù)難度大，原材料價(jià)格昂貴，產(chǎn)品成本長(cháng)期居高不下，其用途仍然限制在一些工作條件苛刻的部位，以及其它材料不能替代的航空航天和軍事領(lǐng)域。目前在碳/碳復合材料研究領(lǐng)域，最需要解決的問(wèn)題是：研究高效、低成本、快速制備工藝方法；研究能在1800℃以上長(cháng)期使用的抗氧化涂層；研究高性能耐燒蝕碳/碳復合材料并應用于固體火箭喉襯材料；改進(jìn)碳/碳復合材料的摩擦磨損性能，使之更加滿(mǎn)足于剎車(chē)材料的應用。
（文章來(lái)源于：新材料導讀）