碳碳複合材料

英文名：c-c composite or carbon-carbon composite material，碳/碳複合材料，是指以是以炭纖維(或石墨)及其織物為增強材料，以碳(或石墨)為基體，通過加工處理和碳化處理製成的全碳質複合材料。它源於1958年，美國Chance-Vought公司由於實驗室事故，在炭纖維樹脂基複合材料固化時超過溫度，樹脂炭化形成炭/炭複合材料。

碳/碳複合材料是炭纖維增強炭基本複合材料，具有質量輕、耐燒蝕性好、抗熱衝擊好、損傷容限高、高溫強度高、可設計性強等突出特點，現應用於航空、航天、電路級和太陽能級晶硅生產、高溫爐等應用領域。

（1）物理性能：C/C複合材料在高溫熱處理之後的化學成分，碳元素高於99%，密度低，具有極強親和力，由於碳元素熔點高，具有耐高溫，抗腐蝕和熱衝擊性能好的特性，耐酸、鹼、鹽。

（2）力學性能：體現C/C複合材料力學性能的是強度和彈性模量，耐摩擦磨損性能好。

（3）高溫穩定性：C/C複合材料的室溫強度可以保持到2500℃，對熱應力不敏感，抗燒蝕性能好。

（4）綜合性能評價：C/C複合材料在常溫下的強度和彈性模量好，生產C/C複合材料環節少，可節省材料和製造費用，安全性和可靠性高。

在選用何種工藝來製備C/C複合材料時，應先根據C/C的應用要求選擇使用什麼樣的纖維和基體，進而確定製備纖維和基體所要用的物質。

（1）碳纖維製備技術：製備碳纖維使用的原料不同，其工藝也稍有不同。若用聚丙烯腈，就將丙烯腈聚合、紡絲、作耐火焰處理、碳化處理，最終形成製品。若用瀝青，就將粗瀝青提煉，熔融紡絲，最後碳化處理。C/C的質量首先取決於碳纖維的質量。

（2）編織技術：編織技術可分為單向編織和多向編織。多向編織最少為兩向，最多為11向。還可分為機器編織和手工編織。機器編織又細分為徑向針織和緯向針織。機器針織技術因其產品易起毛或斷裂而未能得到廣泛應用；手工編織技術因其產品不存在針織品的缺點而得到國內外廣泛應用。目前使用較多的是手工纏繞編織和交叉編織，比較先進的是穿刺編織。

（3）緻密技術：形成編織品或紡織品后需對其作緻密化處理。緻密技術分為液態浸漬、固態浸漬和氣態浸漬技術。目前應用較多的是化學氣相沉積技術。

（4）工藝技術的發展：化學氣相滲透工藝、計算機模擬、高速C/C複合材料緻密技術、碳珠/碳工藝。

型號 表觀密度 抗彎強度 抗拉強度 膨脹係數 最高使用溫度

g/cm3 Mpa(Kgf/cm2) Mpa(Kgf/cm2) ×10-6/K ℃

JNC13 1.35±0.07 85（867） 80（612） 0.5 真空環境 2500

JNC15 1.63±0.07 130（1326） 130（765） 0.6

JNC17 1.68±0.07 168（1632） 150（969） 0.7 保護氣氛 3000