碳碳复合材料概述碳/碳复合材料碳/碳复合材料概述摘要本文介绍了碳碳复合材料的发展、工艺、特性以及应用。关键词碳碳复合材料制备工艺性能应用1前言C/C复合材料下面是小编为大家整理的碳碳复合材料概述6篇,供大家参考。
碳碳复合材料概述篇1
碳/碳复合材料
碳/碳复合材料概述
摘要 本文介绍了碳碳复合材料的发展、工艺、特性以及应用。关键词
碳碳复合材料 制备工艺 性能 应用 1前言
C/C复合材料是指以碳纤维或各种碳织物增强，或石墨化的树脂碳以及化学气相沉积（CVD）所形成的复合材料。碳/碳复合材料在高温热处理之后碳元素含量高于99%， 故该材料具有密度低，耐高温， 抗腐蚀， 热冲击性能好， 耐酸、碱、盐，耐摩擦磨损等一系列优异性能。此外， 碳/碳复合材料的室温强度可以保持到2500℃， 对热应力不敏感， 抗烧蚀性能好。故该复合材料具有出色的机械特性， 既可作为结构材料承载重荷， 又可作为功能材料发挥作用， 适于各种高温用途使用[1]。因而它广泛地应用于航天、航空、核能、化工、医用等各个领域。
2碳碳复合材料的发展
碳碳复合材料是高技术新材料，自1958年碳碳复合材料问世以来，经历了四个阶段：
60年代——碳碳工艺基础研究阶段，以化学气相沉积工艺和液相浸渍工艺的出现为代表； 70年代——烧蚀碳碳应用开发阶段，以碳碳飞机刹车片和碳碳导弹端头帽的应用为代表； 80年代——碳碳热结构应用开发阶段，以航天飞机抗氧化碳碳鼻锥帽和机翼前缘的应用为代表；
90年代——碳碳新工艺开发和民用应用阶段，致力于降低成本，在高性能燃气涡轮发动机航天器和高温炉发热体等领域的应用。
由于碳碳具有高比强度、高比刚度、高温下保持高强度，良好的烧蚀性能、摩擦性能和良好抗热震性能以及复合材料的可设计性，得到了越来越广泛的应用。当今，碳碳复合材料在四大类复合材料中就其研究与应用水平来说，仅次于树脂基复合材料，优先于金属基复合材料和陶瓷基复合材料，已走向工程应用阶段。从技术发展看，碳碳复合材料已经从最初阶段的两向碳碳复合材料发展为三向、四向等多维碳碳复合材料；从单纯抗烧蚀碳碳复合材料发展为抗烧蚀—抗侵蚀和抗烧蚀—抗侵蚀—稳定外形碳碳复合材料；从但功能材料发展为多功能材料。目前碳碳复合材料面对的最主要问题是抗氧化问题[2]。
3碳碳复合材料的制备加工工 艺[3]
C/ C 复合材料的制备工艺: 碳纤维的选择→胚体的预制成型→胚体的致密化处理→碳碳复合材料的高温热处理（如图）3.1 碳纤维的选择
CF 的选择可以改变碳碳复合材料的力学和热力学性能。纤维的选择主要依赖于成本、织物结构、性能及纤维的工艺稳定性。
常用CF 有三种， 即人造丝CF, 聚丙烯腈(PAN)CF 和沥青CF。
3.2坯体的预制成型
坯体的成型是指按产品的形状和性能要求先把CF 预先成型为所需结构形状的毛坯， 以便进一步进行C/ C 复合材料的致密化处理工艺。
1/4 [4]
碳/碳复合材料
短纤维增强的坯体成型方法有压滤法、浇铸法、喷涂法、热压法。
连续长丝增强的坯体， 有两种成型方法， 一是采用传统增强塑料的成型方法，预浸布、层压、铺层、缠绕等方法做成层压板， 回旋体和异形薄壁结构。另一种方法编织技术。
3.3体的致密处理化
C/ C 复合材料坯体致密化是向坯体中引入碳基体的过程， 实质是用高质量的碳填满 CF 周围的空隙， 以获得结构、性能优良的C/ C 复合材料。最常用的有液相浸渍工艺和化学气相沉积(CVD)工艺。
3.3.1液相浸渍工艺
液相浸渍工艺是制造C/ C 复合材料的一种主要工艺， 它是将各种增强坯体和树脂或沥青等有机物一起进行浸渍， 并用热处理方法在惰性气氛中将有机物转化为碳的过程。浸渍剂有树脂和沥青， 浸渍工艺包括低压、中压和高压浸渍工艺。
（1）基本原理
树脂、沥青含碳有机物受热后会发生一系列变化。以树脂为例: 树脂体膨胀→挥发物（残余溶剂、水分、气体等）逸出→高分子链断、自由基形成→芳香化， 形成苯环→芳香化结构增→结晶化， 堆积成平行碳层→堆积继续增长→无规则碳或部分石墨化碳。
（2）树脂系统的选择
为使树脂在热解过程中尽可能多的转变为碳且不出现结构缺陷， 要求树脂、沥青等含碳有机物应具备下列特性: ①残碳率高。②碳化时应有低的蒸汽压。③碳化不应过早地转变为坚硬的固态。④化后树脂、沥青的热变形温度高。⑤固化、碳化时不易封闭坯体的孔隙通道。
（3）液相浸渍法工艺
工艺过程是: 浸渍→碳化→石墨化。经过这些过程后， C/ C 复合材料制品仍为疏松结构， 内部含有大量孔隙空洞， 需反复进行浸渍→碳化等过程使制品孔隙逐渐被充满， 达到所需要的致密度。为了使含碳有机物尽可能多地渗入到纤维束中去， 可采用加压浸渍→加压碳化工艺（如［4］下图）。
液相浸渍法采用常规的技术容易制得尺寸稳定的制品， 缺点是工艺繁杂， 制品易产生 显微裂纹， 分层等缺陷。
3.3.2化学气相沉积(CVD)工艺
CVD 工艺是最早采用的一种C/ C 复合材料致密化工艺， 其过程为把CF坯体放入专用CVD 炉中， 加热至所要求的温度， 通入碳氢气体， 这些气体分解并在坯体内CF 周围空隙中沉积碳(如图[4]）。
（1）基本原理
碳氢气体（如CH4、C2H6、C3H3、C2H4）等受热时， 形成若干活性基， 与CF 表面接触时， 就沉积出碳， 以甲烷为例
CH4+△Q→C+ 2H2 式中△Q 为裂解必需的， 由外部加入的能量。
2/4
碳/碳复合材料
CVD 法的优点是工艺简单， 坯体的开口孔隙很多， 增密的程度便于精确控制， 易于获 得性能良好的C/ C 复合材料。缺点是制备周期太长， 生产效率很低。
（2）CVD C/ C 复合材料的基本方法
CVD 法包括等温法、热梯度法、压差法、脉冲法等。
① 等温法: 即将坯体放在等温适压的环境下， 让碳氢气体不断地从坯体表面流过， 靠气体的扩散作用， 反应气体进入样品孔隙内进行沉积， 其特点是工艺简单，但周期长， 制品易产生表面涂层， 密度不高。
② 热梯度法: 在坯体内外表面形成一定温度差， 让碳氢气体在坯体低温表面流过，依靠气体扩散作用， 反应气体扩散进孔隙内进行沉积，反应气体先接触低温表面， 样品里侧出现大量沉积， 表面很少或不沉积， 随着沉积过程的进行， 坯体里侧被致密化， 内外表面温差越来越小， 沉积逐渐外移， 最终得到里外完全致密的制品。此法周期较短， 制品密度较高， 但重复性差， 不能在同一时间内沉积不同坯体和多个坯体， 坯体的形状也不能太复杂。
③ 压差法: 压差法是均热法的一种变化， 是在沿坯体厚度方向上造成的一定的气体压力差， 反应气体被强行通过多孔坯体。此法沉积速度快， 沉积渗透时间较短， 沉积的碳均 匀， 制品不易形成表面涂层。
④ 脉冲法: 此法改进了的均热法， 在沉积过程中， 利用脉冲阀交替地充气和抽真空， 抽真空过程有利于气体反应产物的排除。由于脉冲法能增加渗透深度， 故适合于C/ C 复合材料后期致密化。
3.4碳碳复合材料的高温热处理
根据使用要求， 经常需要对致密化的C/ C 复合材料进行高温热处理， 常用温度为1650～2800℃（如果温度超过2000℃也称石墨化处理）， 其目的是使C/ C 复合材料中的N、H、O、K、Na、Ca 等杂质元素逸出；使碳发生晶格结构的变化， 调节和改善某些性质；缓解沉积过程中形成的应力。制品在致密化过程中进行热处理， 是为了开启其中的孔洞， 形成便于进一步增密的结构。
4碳碳复合材料的性能
4.1 物理性能
C/ C 复合材料在高温热处理后的化学成分， 碳元素高于99%， 像石墨一样， 具有耐酸、碱和盐的化学稳定性。其比热容大， 热导率随石墨化程度的提高而增大， 线膨胀系数随石墨化程度的提高而降低等。
4.2 力学性能
C/ C 复合材料的力学性能主要取决于碳纤维的种类、取向、含量和制备工艺等。单向增强的C/ C复合材料， 沿碳纤维长度方向的力学性能比垂直方向高出几十倍。C/ C 复合材料的高强高模特性来自碳纤维， 随着温度的升高， C/ C 复合材料的强度不降反升，比室温下的强度还要高。强度最低的C/ C 复合材料的比强度也较耐热合金和陶瓷材料的高。
C/ C 复合材料的断裂韧性比碳材料高，表现为逐渐破坏。经表面处理的碳纤维与基体碳之间结合强度强， 呈现脆性断裂。而未经表面处理的碳纤维与基体碳之间结合强度低， 呈现非脆性断裂方式。
4.3 热学及烧蚀性能
C/ C 复合材料导热性能好、热膨胀系数低， 热冲击能力很强， 可用于高温及温变较大的场合。较高的比热容适用于需要吸收大量能量的场合。
C/ C 复合材料是一种升华-辐射型烧蚀材料， 且烧蚀均匀。通过表层材料的烧蚀带走大量的热， 可阻止热流传入飞行器内部。
4.4
摩擦磨损性能
C/ C 复合材料中碳纤维的微观组织为乱层石墨结构， 其摩擦系数比石墨高， 在高速高能
3/4
碳/碳复合材料
量条件下摩擦升温高达1000℃ 以上时， 其摩擦性能仍然保持平稳， 这是它特有的。因此， C/ C 复合材料广泛应用于军用和民用飞机的刹车盘。
5碳碳复合材料的应用（如图[5]）
根据碳碳复合材料所具有的优异性能，碳纤广泛应用于国民经济的各个部门之中:（1）先进飞行器上的应用。飞机的二次结件， 如垂尾、刹车片、方向舵等均采用碳纤维复材料（航天飞机上的应用如图）。碳碳复合材料可用于导弹的鼻锥体、喷管、固体火箭的发动机（2）体育休闲用品碳纤维的用量占总量的80%。主要用在高尔夫球杆、钓鱼杆、羽毛球拍、乓球拍、赛艇、自行车等。
（3）氧化纤维、碳纤维密封垫料是工业用碳复合材料制品中用量最大的品种。主要用于发厂、化工厂、化肥厂和油田等耐高压、耐腐蚀的和阀。
（4）在纺织工业领域， 其中30%-40% 的机使用碳纤维剑杆头、剑杆带。具有良好的耐磨刚了胜和导电性， 能保证产品的几何尺寸稳定。
（5）刹车领域的应用， 碳碳复合材料制作飞机刹车盘符合高性能刹车材料要
碳电泵织性、的乒
[6]
维构合还等。
求高比热容、高熔点以及高温下的强度要就，刹车盘的使用寿命是金属基的5~ 7 倍， 刹车力矩平稳， 刹车时噪声小。现已广泛应用于赛车、火车和战斗机的刹车材料[7]。
另外，碳纤维还应用于眼镜框、音响设备、医疗器械、人体医学、生物工程、建筑材料等领域。
参考文献
[1] 康永，柴秀娟。碳/碳复合材料的性能和应用进展[J]。合成材料老化与应用， 2010,(03)。[2] 郭正，赵稼祥。碳／碳复合材料的研究与发展[J]。宇航材料工艺， 1995,(05)。[3] 罗瑞盈。碳/碳复合材料制备工艺及研究现状[J]。兵器材料科学与工程， 1998,(01)。[4] 赵俊国，徐君，周师庸。碳/碳复合材料制备方法及其新理论[J]。鞍山钢铁学院学报， 2002,(05)[5] 麦久翔，刘丽萍。碳－碳复合材料的现状及趋势[J]。上海航天， 1996,(06)[6] 任学佑，马福康。碳/碳复合材料的发展前景[J]。材料导报， 1996,(02)。[7] 李翠云，李辅安。碳/碳复合材料的应用研究进展[J]。化工新型材料， 2006,(03)。4/4
碳碳复合材料概述篇2
“低碳环保生活”，是指生活作息时所耗用的能量要尽力减少，从而减低碳，特别是二氧化碳的排放量，从而减少对空气的污染，减缓环境恶化，主要是从节电节气和回收三个环节来改变生活细节。
温室气体产生温室效应让地球发烧。多年来，随着工业化进程的深入，大量温室气体，主要是二氧化碳等含碳气体的排出，导致全球气温快速升高、气候发生变化，这已是不争的事实。从电影《2012》的地球末日预言，到哥本哈根全球气候大会，从当前中国西南百年一遇的大干旱，到横扫大半个中国的沙尘暴，都给人类敲响拯救地球的警钟。全球灾难性气候变化屡屡出现，已经严重危害到人类的生存环境和健康安全。由世界自然基金会发起的“地球一小时”环保活动，短短三年时间，吸引了全球6000多个城市、超过10亿人参与，一股旨在保护我们赖以生存的地球家园，实现可持续发展的“低碳”潮流已经开始席卷全球。应对气候与环境危机。近二十年来，全球灾难性气候变化屡屡出现，不仅使交通瘫痪，生产破坏，而且威胁着地球脆弱的生态系统，危害到人类的生存环境和健康安全。
有效化解能源危机。随时可能出现的能源危机将对我国经济的可持续发展造成严峻挑战。为有效化解能源危机，我们应在世界范围内拓展能源供应的渠道。基于低碳经济高效利用能源、开发清洁能源的实质，大力发展低碳经济正是化解能源危机的有效途径。
可以促进经济转型。金融危机使实体经济受到了严重打击，以低碳化能源发展为代表的低碳经济产业，不仅可以为传统产业的振兴提供支撑，其自身也可以在这一过程中找到发展机遇，特别是应对气候变化的低碳技术进步将填补经济增长所需技术进步的供需缺口。
低碳生活需改变以大量消耗能源为代价的面子消费。对于世界第一人口大国来说，每个人生活习惯中浪费能源和碳排放的数量看似微小，一旦以13亿人口基数计算，就是天文数字。勿以恶小而为之，勿以善小而不为，刘备的这个训诫同样适合我们对低碳生活的态度。从身边的点滴做起，培养低碳生活方式，这是个人社会责任的体现。
低碳——让生活更美好 拯救地球！学会低碳生活！随着世界工业经济的发展、人口的剧增、人类欲
世界气候面临越来越严重的问题，二氧化碳的排放量愈来愈大，地球臭氧层正遭受前所未有的危机，全球灾难性气候变化屡屡出现，已经严重危害到人类的生存环境和健康安全。这都是高碳的带来的！所以我们一定要学会低碳生活！
“低碳生活”是提倡大家从自己的生活习惯做起，控制或者注意个人的碳排量，通过减少生活作息时所耗用能量，从而减低碳，特别是二氧化碳的排放。“低碳生活”，对于我们普通人来说，是一种态度，而不是能力，我们应该积极提倡并去实践“低碳生活”，注意节电、节油、节气，从点滴做起，从身边做起。
现在我们国家对全世界公开承诺减排指标，决定到2020年温室气体排放比2005年下降40%-45%。低碳时代已经如约而至，正在改变着我们的生活。“低碳”就在我们身边。
夏天，我们在家用空调时，不要长时间开着，用了几个小时后，就关掉，再开电风扇。这样就能省50%的电；在冰箱内放食物时，食物的量以占容积的80%为宜，用塑料盒盛水制冰后放入冷藏室，这样能延长停机时间、减少开机时间，更节电；用微波炉加工食品时，最好在食品上加层无毒塑料膜或盖上盖子，这样被加工食品水分不易蒸发，食品味道好又省电；开车时尽量避免突然变速，选择合适档位，避免低档跑高速，定期更换机油，轮胎气压要适当和少开空调。短时间不用电脑时，启用“睡眠”模式，能耗可下降到50%以下；关掉不用的程序和音箱、打印机等外围设备；少让硬盘、软盘、光盘同时工作；适当降低显示器的亮度。
平时我们勤动手动脑， 也可以实现 “低碳”。一般家庭都有很多废弃的盒子，如肥皂盒、牙膏盒、奶盒等，其实稍加裁剪，就可以轻松将它们废物利用，比如制作成储物盒，可以在里面放茶叶包、化妆品之类的物品；还可以利用方便面盒、罐头瓶、酸奶瓶制作一盏漂亮的台灯；喝过的茶叶渣，晒干做一个茶叶枕头，既舒适还能改善睡眠……
另外，将普通灯泡换成节能灯，尽量步行、骑自行车或乘公交车出行，随手拔下电器插头……你看这些看似不经意的小事，都是在为“减碳”做贡献。（左图是我设计的多次性使用便携袋，它不仅美观而且还实用低碳）1.随手关灯、拔插头，这是第一步，也是个人修养的表现；
2、每张纸都双面打印，相当于保留下半片原本将被砍掉的森林；
3、不坐电梯爬楼梯，省下大家的电，换自己的健康； 4.绿化不仅是去郊区种树，在家种些花草一样可以，还无须开车； 5.完美的浴室未必一定要有浴缸；已经安了，未必每次都用；已经用了，请用积水来冲洗马桶；
6、尽量少使用一次性牙刷、一次性塑料袋、一次性水杯、饭盒……因为制造它们所使用的石油也是一次性的；
7、未必红木和真皮才能体现居家品位；建议使用竹制家具，因为竹子比树木长得快；
8、婚礼仪式不是你憋足28年劲甩出的面子，更不是家底积累的PK。如今简约、低碳才更是甜蜜文明的王道；
9、可以理直气壮地说，衣服攒够一桶再洗不是因为懒，而是为了节约水电； 10.把一个孩子从婴儿期养到学龄前，花费确实不少，部分玩具、衣物、书籍用二手的就好；
11、如果堵车的队伍太长，还是先熄了火，安心等会儿吧；
12、有些人，尤其是女性，洗个澡用掉四五十升水，洁癖也不用这么夸张； 13.冰箱内存放食物的量以占容积的80%为宜，放得过多或过少，都费电； 14.没事多出去走走，“宅”是很费电的；
15、非必要的话，尽量买本地、当季产品，运输和包装常常比生产更耗能；
（左图是我设计的二氧化碳光能转化器，它可以吸收光能将二氧化碳转化为有机物和氧气，同时释放能量供人类做饭热水等使用，他是依照植物的光合作用来设计的，绿色环保低碳。）
工业造型班朱瑞
20090530125
碳碳复合材料概述篇3
低碳环保专题策划稿
口播：
当全球变暖威胁人类生存环境，当狂风、暴雨、地震、高温、严寒等各种极端气候事件在全球频繁出现，人们开始意识到人类活动对地球生态环境的巨大影响。自工业革命以来，人类不断消耗石油资源，产生大量二氧化碳，造成了全球变暖。而对森林的破坏，更加剧了全球变暖的速度。当地球温度上升6度时，地球上只有细菌可以生存。所以保护环境刻不容缓，而低碳生活是一种时尚而又实用的方式。
所谓低碳生活就是一种绿色、健康、环保的生活方式。它呼唤人们，从生活的各个细节出发，节约地球上的有限资源，保护地球环境，关心地球健康。（摄影棚抠像背景是各种关于环保的环境灾害的画面）
外景主持 口播: 200多年来，随着工业化进程的深入与发展，大量温室气体，尤其是二氧化碳的排出，导致全球气温升高、气候发生变化，这已是不争的事实。12月8日，世界气象组织提前公布的“2011年全球气候状况”报告指出，近10年是有记录以来全球最热的10年。此外，全球变暖也使得南极冰川开始融化，进而导致海平面升高。芬兰和德国学者公布的最新一项调查显示，本世纪末海平面可能升高1.9米，直接威胁从东京到上海至新奥尔良的数以百万计的城市居民
在人们的衣食住行各个方面，随时都会产生二氧化碳。因为我们或多或少的都在消耗着石油、煤炭、电能、水、木材等资源。一个人产生的温室气体虽少，但全人类产生的总和加在一起就是一个庞大的数字。低碳减排不光是国家的事，而是关系到我们每个人的日常生活，只要我们所有人都能共同面对，那么控制全球变暖，扭转气候变化，也决非难事。那么普通人能做什么呢？我们先来看看在我们学校大家对低碳生活了解多少吧
采访画面：你知道什么是低碳生活吗？
答：
外景主持 口播：大家对低碳生活有了浅层次的了解，那么在生活中大家又做了那些事情是有利和不利于低碳环保的呢？为此我们特地拍摄了大学校园男生女的典型生活。同时我们邀请了XXX老师和我们一起对其进行解答。现在梗着我们的镜头一起来看看吧。
画面资料
（拍摄具体内容待定，分别拍摄西区男生和东区女生的生活细节）
播放画面资料 主持人一边问问题老师一边解答一边总结低碳环保知识 计算每天排碳量 总结（还有一些细节问题）
换景
室内口播：通过我们的镜头和老师的答疑解惑原来在生活中只要我们稍微注意一些就能够过低碳生活。地球球是我们的家，我们只有一个，我们要爱护自己的家园，破坏它很容易，恢复却太难。低碳生活是一种态度，也是一种责任，也是一种爱，你的爱更宽广，更包容，更细致。敞开你的心菲，让来我们承担一个家庭成员的责任吧。
切低碳时尚T台秀、明星倡导低碳等画面
出现字幕 ：如今低碳生活也是一种时尚潮流
能够既时尚又能为自己的家园做贡献何乐而不为呢
低碳环保 我们在行动
碳碳复合材料概述篇4
低碳环保专题策划稿
口播：
当全球变暖威胁人类生存环境，当狂风、暴雨、地震、高温、严寒等各种极端气候事件在全球频繁出现，人们开始意识到人类活动对地球生态环境的巨大影响。自工业革命以来，人类不断消耗石油资源，产生大量二氧化碳，造成了全球变暖。而对森林的破坏，更加剧了全球变暖的速度。当地球温度上升6度时，地球上只有细菌可以生存。所以保护环境刻不容缓，而低碳生活是一种时尚而又实用的方式。
所谓低碳生活就是一种绿色、健康、环保的生活方式。它呼唤人们，从生活的各个细节出发，节约地球上的有限资源，保护地球环境，关心地球健康。（摄影棚抠像背景是各种关于环保的环境灾害的画面）
外景主持 口播: 200多年来，随着工业化进程的深入与发展，大量温室气体，尤其是二氧化碳的排出，导致全球气温升高、气候发生变化，这已是不争的事实。12月8日，世界气象组织提前公布的“2011年全球气候状况”报告指出，近10年是有记录以来全球最热的10年。此外，全球变暖也使得南极冰川开始融化，进而导致海平面升高。芬兰和德国学者公布的最新一项调查显示，本世纪末海平面可能升高1.9米，直接威胁从东京到上海至新奥尔良的数以百万计的城市居民
在人们的衣食住行各个方面，随时都会产生二氧化碳。因为我们或多或少的都在消耗着石油、煤炭、电能、水、木材等资源。一个人产生的温室气体虽少，但全人类产生的总和加在一起就是一个庞大的数字。低碳减排不光是国家的事，而是关系到我们每个人的日常生活，只要我们所有人都能共同面对，那么控制全球变暖，扭转气候变化，也决非难事。那么普通人能做什么呢？我们先来看看在我们学校大家对低碳生活了解多少吧
采访画面：你知道什么是低碳生活吗？
答：
外景主持 口播：大家对低碳生活有了浅层次的了解，那么在生活中大家又做了那些事情是有利和不利于低碳环保的呢？为此我们特地拍摄了大学校园男生女的典型生活。同时我们邀请了XXX老师和我们一起对其进行解答。现在梗着我们的镜头一起来看看吧。
画面资料
（拍摄具体内容待定，分别拍摄西区男生和东区女生的生活细节）
播放画面资料 主持人一边问问题老师一边解答一边总结低碳环保知识 计算每天排碳量 总结（还有一些细节问题）
换景
室内口播：通过我们的镜头和老师的答疑解惑原来在生活中只要我们稍微注意一些就能够过低碳生活。地球球是我们的家，我们只有一个，我们要爱护自己的家园，破坏它很容易，恢复却太难。低碳生活是一种态度，也是一种责任，也是一种爱，你的爱更宽广，更包容，更细致。敞开你的心菲，让来我们承担一个家庭成员的责任吧。
切低碳时尚T台秀、明星倡导低碳等画面
出现字幕 ：如今低碳生活也是一种时尚潮流
能够既时尚又能为自己的家园做贡献何乐而不为呢
低碳环保 我们在行动
碳碳复合材料概述篇5
碳/碳复合材料
碳/碳复合材料概述
摘要 本文介绍了碳碳复合材料的发展、工艺、特性以及应用。关键词
碳碳复合材料 制备工艺 性能 应用 1前言
C/C复合材料是指以碳纤维或各种碳织物增强，或石墨化的树脂碳以及化学气相沉积（CVD）所形成的复合材料。碳/碳复合材料在高温热处理之后碳元素含量高于99%， 故该材料具有密度低，耐高温， 抗腐蚀， 热冲击性能好， 耐酸、碱、盐，耐摩擦磨损等一系列优异性能。此外， 碳/碳复合材料的室温强度可以保持到2500℃， 对热应力不敏感， 抗烧蚀性能好。故该复合材料具有出色的机械特性， 既可作为结构材料承载重荷， 又可作为功能材料发挥作用， 适于各种高温用途使用[1]。因而它广泛地应用于航天、航空、核能、化工、医用等各个领域。
2碳碳复合材料的发展
碳碳复合材料是高技术新材料，自1958年碳碳复合材料问世以来，经历了四个阶段：
60年代——碳碳工艺基础研究阶段，以化学气相沉积工艺和液相浸渍工艺的出现为代表； 70年代——烧蚀碳碳应用开发阶段，以碳碳飞机刹车片和碳碳导弹端头帽的应用为代表； 80年代——碳碳热结构应用开发阶段，以航天飞机抗氧化碳碳鼻锥帽和机翼前缘的应用为代表；
90年代——碳碳新工艺开发和民用应用阶段，致力于降低成本，在高性能燃气涡轮发动机航天器和高温炉发热体等领域的应用。
由于碳碳具有高比强度、高比刚度、高温下保持高强度，良好的烧蚀性能、摩擦性能和良好抗热震性能以及复合材料的可设计性，得到了越来越广泛的应用。当今，碳碳复合材料在四大类复合材料中就其研究与应用水平来说，仅次于树脂基复合材料，优先于金属基复合材料和陶瓷基复合材料，已走向工程应用阶段。从技术发展看，碳碳复合材料已经从最初阶段的两向碳碳复合材料发展为三向、四向等多维碳碳复合材料；从单纯抗烧蚀碳碳复合材料发展为抗烧蚀—抗侵蚀和抗烧蚀—抗侵蚀—稳定外形碳碳复合材料；从但功能材料发展为多功能材料。目前碳碳复合材料面对的最主要问题是抗氧化问题[2]。
3碳碳复合材料的制备加工工 艺[3]
C/ C 复合材料的制备工艺: 碳纤维的选择→胚体的预制成型→胚体的致密化处理→碳碳复合材料的高温热处理（如图）3.1 碳纤维的选择
CF 的选择可以改变碳碳复合材料的力学和热力学性能。纤维的选择主要依赖于成本、织物结构、性能及纤维的工艺稳定性。
常用CF 有三种， 即人造丝CF, 聚丙烯腈(PAN)CF 和沥青CF。
3.2坯体的预制成型
坯体的成型是指按产品的形状和性能要求先把CF 预先成型为所需结构形状的毛坯， 以便进一步进行C/ C 复合材料的致密化处理工艺。
1/4 [4]
碳/碳复合材料
短纤维增强的坯体成型方法有压滤法、浇铸法、喷涂法、热压法。
连续长丝增强的坯体， 有两种成型方法， 一是采用传统增强塑料的成型方法，预浸布、层压、铺层、缠绕等方法做成层压板， 回旋体和异形薄壁结构。另一种方法编织技术。
3.3体的致密处理化
C/ C 复合材料坯体致密化是向坯体中引入碳基体的过程， 实质是用高质量的碳填满 CF 周围的空隙， 以获得结构、性能优良的C/ C 复合材料。最常用的有液相浸渍工艺和化学气相沉积(CVD)工艺。
3.3.1液相浸渍工艺
液相浸渍工艺是制造C/ C 复合材料的一种主要工艺， 它是将各种增强坯体和树脂或沥青等有机物一起进行浸渍， 并用热处理方法在惰性气氛中将有机物转化为碳的过程。浸渍剂有树脂和沥青， 浸渍工艺包括低压、中压和高压浸渍工艺。
（1）基本原理
树脂、沥青含碳有机物受热后会发生一系列变化。以树脂为例: 树脂体膨胀→挥发物（残余溶剂、水分、气体等）逸出→高分子链断、自由基形成→芳香化， 形成苯环→芳香化结构增→结晶化， 堆积成平行碳层→堆积继续增长→无规则碳或部分石墨化碳。
（2）树脂系统的选择
为使树脂在热解过程中尽可能多的转变为碳且不出现结构缺陷， 要求树脂、沥青等含碳有机物应具备下列特性: ①残碳率高。②碳化时应有低的蒸汽压。③碳化不应过早地转变为坚硬的固态。④化后树脂、沥青的热变形温度高。⑤固化、碳化时不易封闭坯体的孔隙通道。
（3）液相浸渍法工艺
工艺过程是: 浸渍→碳化→石墨化。经过这些过程后， C/ C 复合材料制品仍为疏松结构， 内部含有大量孔隙空洞， 需反复进行浸渍→碳化等过程使制品孔隙逐渐被充满， 达到所需要的致密度。为了使含碳有机物尽可能多地渗入到纤维束中去， 可采用加压浸渍→加压碳化工艺（如［4］下图）。
液相浸渍法采用常规的技术容易制得尺寸稳定的制品， 缺点是工艺繁杂， 制品易产生 显微裂纹， 分层等缺陷。
3.3.2化学气相沉积(CVD)工艺
CVD 工艺是最早采用的一种C/ C 复合材料致密化工艺， 其过程为把CF坯体放入专用CVD 炉中， 加热至所要求的温度， 通入碳氢气体， 这些气体分解并在坯体内CF 周围空隙中沉积碳(如图[4]）。
（1）基本原理
碳氢气体（如CH4、C2H6、C3H3、C2H4）等受热时， 形成若干活性基， 与CF 表面接触时， 就沉积出碳， 以甲烷为例
CH4+△Q→C+ 2H2 式中△Q 为裂解必需的， 由外部加入的能量。
2/4
碳/碳复合材料
CVD 法的优点是工艺简单， 坯体的开口孔隙很多， 增密的程度便于精确控制， 易于获 得性能良好的C/ C 复合材料。缺点是制备周期太长， 生产效率很低。
（2）CVD C/ C 复合材料的基本方法
CVD 法包括等温法、热梯度法、压差法、脉冲法等。
① 等温法: 即将坯体放在等温适压的环境下， 让碳氢气体不断地从坯体表面流过， 靠气体的扩散作用， 反应气体进入样品孔隙内进行沉积， 其特点是工艺简单，但周期长， 制品易产生表面涂层， 密度不高。
② 热梯度法: 在坯体内外表面形成一定温度差， 让碳氢气体在坯体低温表面流过，依靠气体扩散作用， 反应气体扩散进孔隙内进行沉积，反应气体先接触低温表面， 样品里侧出现大量沉积， 表面很少或不沉积， 随着沉积过程的进行， 坯体里侧被致密化， 内外表面温差越来越小， 沉积逐渐外移， 最终得到里外完全致密的制品。此法周期较短， 制品密度较高， 但重复性差， 不能在同一时间内沉积不同坯体和多个坯体， 坯体的形状也不能太复杂。
③ 压差法: 压差法是均热法的一种变化， 是在沿坯体厚度方向上造成的一定的气体压力差， 反应气体被强行通过多孔坯体。此法沉积速度快， 沉积渗透时间较短， 沉积的碳均 匀， 制品不易形成表面涂层。
④ 脉冲法: 此法改进了的均热法， 在沉积过程中， 利用脉冲阀交替地充气和抽真空， 抽真空过程有利于气体反应产物的排除。由于脉冲法能增加渗透深度， 故适合于C/ C 复合材料后期致密化。
3.4碳碳复合材料的高温热处理
根据使用要求， 经常需要对致密化的C/ C 复合材料进行高温热处理， 常用温度为1650～2800℃（如果温度超过2000℃也称石墨化处理）， 其目的是使C/ C 复合材料中的N、H、O、K、Na、Ca 等杂质元素逸出；使碳发生晶格结构的变化， 调节和改善某些性质；缓解沉积过程中形成的应力。制品在致密化过程中进行热处理， 是为了开启其中的孔洞， 形成便于进一步增密的结构。
4碳碳复合材料的性能
4.1 物理性能
C/ C 复合材料在高温热处理后的化学成分， 碳元素高于99%， 像石墨一样， 具有耐酸、碱和盐的化学稳定性。其比热容大， 热导率随石墨化程度的提高而增大， 线膨胀系数随石墨化程度的提高而降低等。
4.2 力学性能
C/ C 复合材料的力学性能主要取决于碳纤维的种类、取向、含量和制备工艺等。单向增强的C/ C复合材料， 沿碳纤维长度方向的力学性能比垂直方向高出几十倍。C/ C 复合材料的高强高模特性来自碳纤维， 随着温度的升高， C/ C 复合材料的强度不降反升，比室温下的强度还要高。强度最低的C/ C 复合材料的比强度也较耐热合金和陶瓷材料的高。
C/ C 复合材料的断裂韧性比碳材料高，表现为逐渐破坏。经表面处理的碳纤维与基体碳之间结合强度强， 呈现脆性断裂。而未经表面处理的碳纤维与基体碳之间结合强度低， 呈现非脆性断裂方式。
4.3 热学及烧蚀性能
C/ C 复合材料导热性能好、热膨胀系数低， 热冲击能力很强， 可用于高温及温变较大的场合。较高的比热容适用于需要吸收大量能量的场合。
C/ C 复合材料是一种升华-辐射型烧蚀材料， 且烧蚀均匀。通过表层材料的烧蚀带走大量的热， 可阻止热流传入飞行器内部。
4.4
摩擦磨损性能
C/ C 复合材料中碳纤维的微观组织为乱层石墨结构， 其摩擦系数比石墨高， 在高速高能
3/4
碳/碳复合材料
量条件下摩擦升温高达1000℃ 以上时， 其摩擦性能仍然保持平稳， 这是它特有的。因此， C/ C 复合材料广泛应用于军用和民用飞机的刹车盘。
5碳碳复合材料的应用（如图[5]）
根据碳碳复合材料所具有的优异性能，碳纤广泛应用于国民经济的各个部门之中:（1）先进飞行器上的应用。飞机的二次结件， 如垂尾、刹车片、方向舵等均采用碳纤维复材料（航天飞机上的应用如图）。碳碳复合材料可用于导弹的鼻锥体、喷管、固体火箭的发动机（2）体育休闲用品碳纤维的用量占总量的80%。主要用在高尔夫球杆、钓鱼杆、羽毛球拍、乓球拍、赛艇、自行车等。
（3）氧化纤维、碳纤维密封垫料是工业用碳复合材料制品中用量最大的品种。主要用于发厂、化工厂、化肥厂和油田等耐高压、耐腐蚀的和阀。
（4）在纺织工业领域， 其中30%-40% 的机使用碳纤维剑杆头、剑杆带。具有良好的耐磨刚了胜和导电性， 能保证产品的几何尺寸稳定。
（5）刹车领域的应用， 碳碳复合材料制作飞机刹车盘符合高性能刹车材料要
碳电泵织性、的乒
[6]
维构合还等。
求高比热容、高熔点以及高温下的强度要就，刹车盘的使用寿命是金属基的5~ 7 倍， 刹车力矩平稳， 刹车时噪声小。现已广泛应用于赛车、火车和战斗机的刹车材料[7]。
另外，碳纤维还应用于眼镜框、音响设备、医疗器械、人体医学、生物工程、建筑材料等领域。
参考文献
[1] 康永，柴秀娟。碳/碳复合材料的性能和应用进展[J]。合成材料老化与应用， 2010,(03)。[2] 郭正，赵稼祥。碳／碳复合材料的研究与发展[J]。宇航材料工艺， 1995,(05)。[3] 罗瑞盈。碳/碳复合材料制备工艺及研究现状[J]。兵器材料科学与工程， 1998,(01)。[4] 赵俊国，徐君，周师庸。碳/碳复合材料制备方法及其新理论[J]。鞍山钢铁学院学报， 2002,(05)[5] 麦久翔，刘丽萍。碳－碳复合材料的现状及趋势[J]。上海航天， 1996,(06)[6] 任学佑，马福康。碳/碳复合材料的发展前景[J]。材料导报， 1996,(02)。[7] 李翠云，李辅安。碳/碳复合材料的应用研究进展[J]。化工新型材料， 2006,(03)。4/4
碳碳复合材料概述篇6
“低碳环保生活”，是指生活作息时所耗用的能量要尽力减少，从而减低碳，特别是二氧化碳的排放量，从而减少对空气的污染，减缓环境恶化，主要是从节电节气和回收三个环节来改变生活细节。
温室气体产生温室效应让地球发烧。多年来，随着工业化进程的深入，大量温室气体，主要是二氧化碳等含碳气体的排出，导致全球气温快速升高、气候发生变化，这已是不争的事实。从电影《2012》的地球末日预言，到哥本哈根全球气候大会，从当前中国西南百年一遇的大干旱，到横扫大半个中国的沙尘暴，都给人类敲响拯救地球的警钟。全球灾难性气候变化屡屡出现，已经严重危害到人类的生存环境和健康安全。由世界自然基金会发起的“地球一小时”环保活动，短短三年时间，吸引了全球6000多个城市、超过10亿人参与，一股旨在保护我们赖以生存的地球家园，实现可持续发展的“低碳”潮流已经开始席卷全球。应对气候与环境危机。近二十年来，全球灾难性气候变化屡屡出现，不仅使交通瘫痪，生产破坏，而且威胁着地球脆弱的生态系统，危害到人类的生存环境和健康安全。
有效化解能源危机。随时可能出现的能源危机将对我国经济的可持续发展造成严峻挑战。为有效化解能源危机，我们应在世界范围内拓展能源供应的渠道。基于低碳经济高效利用能源、开发清洁能源的实质，大力发展低碳经济正是化解能源危机的有效途径。
可以促进经济转型。金融危机使实体经济受到了严重打击，以低碳化能源发展为代表的低碳经济产业，不仅可以为传统产业的振兴提供支撑，其自身也可以在这一过程中找到发展机遇，特别是应对气候变化的低碳技术进步将填补经济增长所需技术进步的供需缺口。
低碳生活需改变以大量消耗能源为代价的面子消费。对于世界第一人口大国来说，每个人生活习惯中浪费能源和碳排放的数量看似微小，一旦以13亿人口基数计算，就是天文数字。勿以恶小而为之，勿以善小而不为，刘备的这个训诫同样适合我们对低碳生活的态度。从身边的点滴做起，培养低碳生活方式，这是个人社会责任的体现。
低碳——让生活更美好 拯救地球！学会低碳生活！随着世界工业经济的发展、人口的剧增、人类欲
世界气候面临越来越严重的问题，二氧化碳的排放量愈来愈大，地球臭氧层正遭受前所未有的危机，全球灾难性气候变化屡屡出现，已经严重危害到人类的生存环境和健康安全。这都是高碳的带来的！所以我们一定要学会低碳生活！
“低碳生活”是提倡大家从自己的生活习惯做起，控制或者注意个人的碳排量，通过减少生活作息时所耗用能量，从而减低碳，特别是二氧化碳的排放。“低碳生活”，对于我们普通人来说，是一种态度，而不是能力，我们应该积极提倡并去实践“低碳生活”，注意节电、节油、节气，从点滴做起，从身边做起。
现在我们国家对全世界公开承诺减排指标，决定到2020年温室气体排放比2005年下降40%-45%。低碳时代已经如约而至，正在改变着我们的生活。“低碳”就在我们身边。
夏天，我们在家用空调时，不要长时间开着，用了几个小时后，就关掉，再开电风扇。这样就能省50%的电；在冰箱内放食物时，食物的量以占容积的80%为宜，用塑料盒盛水制冰后放入冷藏室，这样能延长停机时间、减少开机时间，更节电；用微波炉加工食品时，最好在食品上加层无毒塑料膜或盖上盖子，这样被加工食品水分不易蒸发，食品味道好又省电；开车时尽量避免突然变速，选择合适档位，避免低档跑高速，定期更换机油，轮胎气压要适当和少开空调。短时间不用电脑时，启用“睡眠”模式，能耗可下降到50%以下；关掉不用的程序和音箱、打印机等外围设备；少让硬盘、软盘、光盘同时工作；适当降低显示器的亮度。
平时我们勤动手动脑， 也可以实现 “低碳”。一般家庭都有很多废弃的盒子，如肥皂盒、牙膏盒、奶盒等，其实稍加裁剪，就可以轻松将它们废物利用，比如制作成储物盒，可以在里面放茶叶包、化妆品之类的物品；还可以利用方便面盒、罐头瓶、酸奶瓶制作一盏漂亮的台灯；喝过的茶叶渣，晒干做一个茶叶枕头，既舒适还能改善睡眠……
另外，将普通灯泡换成节能灯，尽量步行、骑自行车或乘公交车出行，随手拔下电器插头……你看这些看似不经意的小事，都是在为“减碳”做贡献。（左图是我设计的多次性使用便携袋，它不仅美观而且还实用低碳）1.随手关灯、拔插头，这是第一步，也是个人修养的表现；
2、每张纸都双面打印，相当于保留下半片原本将被砍掉的森林；
3、不坐电梯爬楼梯，省下大家的电，换自己的健康； 4.绿化不仅是去郊区种树，在家种些花草一样可以，还无须开车； 5.完美的浴室未必一定要有浴缸；已经安了，未必每次都用；已经用了，请用积水来冲洗马桶；
6、尽量少使用一次性牙刷、一次性塑料袋、一次性水杯、饭盒……因为制造它们所使用的石油也是一次性的；
7、未必红木和真皮才能体现居家品位；建议使用竹制家具，因为竹子比树木长得快；
8、婚礼仪式不是你憋足28年劲甩出的面子，更不是家底积累的PK。如今简约、低碳才更是甜蜜文明的王道；
9、可以理直气壮地说，衣服攒够一桶再洗不是因为懒，而是为了节约水电； 10.把一个孩子从婴儿期养到学龄前，花费确实不少，部分玩具、衣物、书籍用二手的就好；
11、如果堵车的队伍太长，还是先熄了火，安心等会儿吧；
12、有些人，尤其是女性，洗个澡用掉四五十升水，洁癖也不用这么夸张； 13.冰箱内存放食物的量以占容积的80%为宜，放得过多或过少，都费电； 14.没事多出去走走，“宅”是很费电的；
15、非必要的话，尽量买本地、当季产品，运输和包装常常比生产更耗能；
（左图是我设计的二氧化碳光能转化器，它可以吸收光能将二氧化碳转化为有机物和氧气，同时释放能量供人类做饭热水等使用，他是依照植物的光合作用来设计的，绿色环保低碳。）
工业造型班朱瑞
20090530125
