Co jsou to karbon-keramické kompozity?

S rostoucí poptávkou v oblasti výroby špičkových zařízení jsou uhlíko-keramické kompozity stále více považovány za slibné materiály pro novou generaci vysoce výkonných třecích systémů a vysokoteplotních konstrukčních součástí. Jaké jsou tedy uhlíkovo-keramické kompozity? Karbon-keramické kompozity jsou v zásadě vícefázovou kompozitní strukturou uhlík-keramika, která je tvořenakřemíkový uhlíkkeramické fáze do uhlíkové matrice vyztužené uhlíkovými vlákny prostřednictvím chemického nanášení par nebo reakčního slinování v kapalné fázi.

Tento kompozitní materiál si zachovává nízkou hustotu, odolnost vůči vysokým teplotám a tepelným šokům uhlíkových materiálů a zároveň řeší slabé stránky čistých uhlíkových materiálů, jako je slabá odolnost proti oxidaci a nedostatečná odolnost proti opotřebení. Vykazuje proto delší životnost a stabilnější výkon v extrémních pracovních podmínkách, jako je tření při vysokých teplotách, vysoké zatížení a vysokofrekvenční provozní cykly.

Výhody karbon-keramických kompozitů

1.Vynikající mechanické vlastnosti pro jejich vysokou pevnost, vysokou houževnatost a vysoký modul pružnosti.

2. Vynikající odolnost proti vysokým teplotám, odolnost proti tepelným šokům a odolnost proti oxidaci

3. Lehký výkon, hustota uhlíkovo-keramických kompozitů je kolem 1,8-2,2 g/cm³.

4. Stabilní třecí vlastnosti i za mokra, jejich koeficient tření je přibližně 0,30-0,45.

5. Vynikající odolnost proti korozi vůči kyselinám, zásadám, solím a dalším chemickým látkám.

Aplikace uhlíko-keramických kompozitů

Po dlouhou dobu se aplikace karbonových keramických materiálů soustředila především na špičkové scénáře, jako jsou letecké a závodní brzdové systémy. Jejich vysoká cena, složité výrobní procesy a omezená výrobní kapacita jim ztěžovaly pronikání na průmyslový trh ve větším měřítku. S neustálým zlepšováním domácí špičkové výroby a možností kontroly nákladů se však tento materiál přesouvá z laboratoře do průmyslové oblasti a je široce používán v dopravních zařízeních, nové energetice, polovodičích a dalších průmyslových oborech.

1. Ve srovnání s tradičními kovovými brzdovými kotouči mají karbon-keramické materiály výrazně nižší hmotnost při stejné pevnosti, přičemž mají vyšší tepelnou kapacitu a lepší odolnost proti tepelnému vyblednutí. Stále mohou udržovat stabilní koeficient tření v podmínkách vysokorychlostního brzdění a častého start-stop. Tento superponovaný efekt nízké hmotnosti a vysoké spolehlivosti činícarbon keramické brzdové kotoučeideální volba pro systémy železniční dopravy a automobilový trh, které usilují o úsporu energie, snížení spotřeby a provozní bezpečnost.

2. V procesu tahání a tepelného zpracování fotovoltaických krystalů musí konstrukční prvky tepelného pole dlouhodobě pracovat ve vysokoteplotních prostředích, které mají extrémně vysoké požadavky na odolnost vůči vysokým teplotám, odolnost proti tepelným šokům a rozměrovou stabilitu. Ačkoli tradiční grafitové materiály mají určitou tepelnou odolnost, mají nedostatky v mechanické pevnosti a odolnosti proti oxidaci při vysokých teplotách. Karbonkeramické materiály se svým lepším výkonem prodlužují životnost zařízení, snižují frekvenci výměny a postupně se staly směrem modernizace špičkových zařízení s tepelným polem.

3. Polovodičové pole je dalším typickým trhem s vysokou bariérou. V souvislosti s růstem krystalů, epitaxí a vysokoteplotním tepelným zpracováním je vyžadováno velké množství vysoce čistých, vysokoteplotně odolných a málo znečištěných konstrukčních součástí a materiálů nádob. Uhlíkové keramické kompozity mají jedinečné výhody v tepelné stabilitě a mechanické pevnosti a lze je použít prokelímkya související vysokoteplotní komponenty.