
碳碳复合材料(C/C复合材料)是一种以碳纤维或其织物为增强相、碳为基体组成的全碳质复合材料,由美国Chance-Vought实验室
于1958年意外发现并逐步发展而来。其独特之处在于整体由碳元素构成,兼具碳纤维的高强度、高模量与碳基体的耐高温特性,形成
“纯炭多相结构”。该材料在惰性气氛中可耐受2500℃高温,短期抗烧蚀温度超过3000℃,同时密度仅为1.65–2.0 g/cm³,是航空
航天、新能源等领域极端环境下的关键材料 。
超高温稳定性
在高温下表现出反常的力学性能——强度随温度升高不降反升,2200℃时仍保持稳定,优于多数合金和陶瓷;抗热震性优异,可承受
3000℃瞬态热冲击,如火箭喷管喉衬 。
极端热物理性能热膨胀系数低,与金属匹配度高;导热系数可达147 W/(m·K),且随石墨化程度提升而增强,有利于高温热管理,如航天飞机鼻锥散热 。
力学性能优势
比强度是镍基合金的3倍,断裂韧性显著高于石墨和陶瓷;抗弯强度达1300 MPa,摩擦系数稳定,0.2–0.45可调,寿命是金属刹车的
5–7倍,应用于飞机刹车盘可减重40% 。
化学与功能特性
耐酸碱腐蚀,抗氧化温度达450℃;高温下具有氧离子导电性,适配燃料电池电解质;通过碳纳米管/石墨烯增强可调控导电性和力学
性能 。
碳碳复合材料通过多维编织和增材制造技术,已实现复杂构件的高精度成型,未来将向高性能化、多功能化及绿色制造方向迭代 。
