Вуглецеве волокно може утворювати композитні матеріали з різними матеріалами, такими як смоли, пластмаси, кераміка, скло та метали. Композити з вуглецевого волокна характеризуються високою міцністю, малою вагою, хорошою жорсткістю та хорошою стійкістю до втоми. Вони в основному використовуються як конструкційні матеріали-для зменшення ваги та для розсіювання тепла при абляції.
Армовані вуглецевим волокном матричні композити
Армовані вуглецевим волокном матричні композити (CFRP) мають низьку щільність і вищу питому міцність і питомий модуль ніж скловолокно. Їх питома міцність у 5-6 разів перевищує міцність високоміцних сталей і титанових сплавів, удвічі — скловолокна, а питомий модуль — у 3-4 рази більше, ніж у цих матеріалів. Тому CFRP використовується як основний конструкційний матеріал в аерокосмічній промисловості. Наприклад, двері вантажопідйомності космічного човника, елерони, вертикальне хвостове оперення, двері основного шасі та внутрішні резервуари під тиском використовують вуглепластик, що призвело до зменшення ваги космічного човника до 2 тонн.
Вуглець/вуглецеві композити
Карбон/вуглецеві композити (C/C) – це композитні матеріали на основі -вуглецю, зміцнені вуглецевими волокнами та виробами з них (вуглецевий повсть, вугільна тканина тощо). Вуглецеве волокно (C/C) складається лише з одного елемента-вуглецю-і має переваги, унікальні для вуглецевих і графітових матеріалів, такі як низька щільність і чудові термічні властивості, зокрема стійкість до абляції, стійкість до теплового удару, високу теплопровідність і низький коефіцієнт теплового розширення. Він також демонструє високу міцність і високий модуль композитних матеріалів. Іншою важливою властивістю C/C є його відмінні трибологічні властивості. C/C також має хорошу біосумісність з організмом людини.
Металеві матричні композити, армовані вуглецевим волокном
Армовані вуглецевим волокном металеві матричні композити (CFRM) мають низку чудових властивостей, включаючи високу питому міцність, високий питомий модуль, високу термостійкість, низький коефіцієнт теплового розширення, високу теплопровідність і сильний опір термічній деформації. Армований вуглецевим волокном алюміній не тільки має вищу міцність, ніж алюмінієві сплави, але також забезпечує значно вищу робочу температуру, зберігаючи приблизно 90% міцності на розрив навіть при температурі близько 500 К. Армований волокном-алюміній демонструє чудову втомну міцність, зберігаючи 63–84% своєї втомної міцності навіть після 10 циклів втоми.
Керамічні матричні композити, армовані вуглецевим волокном
Фатальним недоліком кераміки є її крихкість. Армування кераміки вуглецевим волокном ефективно покращує міцність, змінює морфологію руйнування та підвищує міцність. Волокна також запобігають швидкому поширенню тріщин. Армовані волокном -композити з керамічною матрицею демонструють вищу міцність, покращені механічні та термічні властивості та значно підвищену в’язкість до руйнування. У порівнянні зі звичайною керамікою їх міцність на вигин збільшена приблизно в п'ять разів, а в'язкість на руйнування - в сотні разів.
Армовані вуглецевим волокном гумові композити
За однакових умов вигину гумові композити, армовані вуглецевим волокном, мають значно довший термін служби порівняно зі звичайною гумою. Теплопровідність гуми на два порядки нижче, ніж у вуглецевого волокна. Коли гума зміцнюється волокнами, вуглецеві волокна утворюють теплообмінну мережу всередині композиту, дозволяючи розсіювати тепло від тертя і таким чином покращувати термічні властивості, зокрема опір термічній втомі.
