碳(tan)/碳(tan)復(fu)合材料發明於(yu)1958年(nian)。C/C復(fu)合材料壹出現(xian)，就(jiu)以(yi)其(qi)優(you)異(yi)的性(xing)能(neng)引(yin)起(qi)了全世界的關註(zhu)。壹些(xie)工(gong)業(ye)發達國家在這(zhe)種(zhong)材料上投(tou)入了大量的人力(li)、物力(li)和財力(li)。材料的研發促進了其(qi)性(xing)能(neng)的不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)和(he)應(ying)用(yong)範(fan)圍的不(bu)斷(duan)擴大。30多年(nian)來(lai)，碳/碳(tan)復(fu)合體(ti)材料在材料、制(zhi)備技(ji)術、性(xing)能(neng)和工(gong)程(cheng)應(ying)用(yong)方(fang)面(mian)都(dou)取(qu)得了很大(da)進展，可(ke)以(yi)分為(wei)有(you)四個(ge)發(fa)展階段(duan)。

  第(di)壹階段(duan)，從(cong)C/C復(fu)合材料發明到(dao)20世(shi)紀(ji)60年(nian)代(dai)中(zhong)期，是發(fa)展階段(duan)。人們(men)意(yi)識到制(zhi)備高(gao)性(xing)能(neng)C/C復(fu)合材料，高性(xing)能(neng)CF是第壹步，所(suo)以(yi)這(zhe)個(ge)階段(duan)可(ke)以(yi)說是CF發(fa)展。活(huo)躍期。1958年，美(mei)國聯(lian)合(he)碳(tan)化(hua)物公(gong)司(si)制(zhi)造(zao)了人造(zao)絲(再生纖(xian)維(wei)素)及(ji)其(qi)織物(wu)。和工(gong)業(ye)化(hua)生產(chan)CF織(zhi)物(wu)，並(bing)以(yi)商(shang)品(pin)的形(xing)式(shi)出(chu)售(shou)產品(pin)。1959年(nian)，加藤昭(zhao)夫使用(yong)純(chun)聚丙烯(xi)腈(jing)纖(xian)維(wei)。參考(kao)20世紀(ji)60年(nian)代(dai)初，Tanichiro Otani使(shi)用(yong)了通過聚氯乙(yi)烯(xi)熱(re)解(jie)獲得(de)的瀝(li)青，該瀝(li)青被熔融紡(fang)絲，然(ran)後(hou)風幹。CF[18]通過在氣(qi)體(ti)中(zhong)熔化(hua)和在惰(duo)性(xing)氣(qi)氛中碳化(hua)來制(zhi)備。皇(huang)家航空(kong)研(yan)究所(RAE)的瓦(wa)特(te)於1964年以(yi)及(ji)其(qi)他(ta)人在預(yu)氧(yang)化(hua)過程(cheng)中(zhong)對纖(xian)維(wei)施加張(zhang)力(li)，為制(zhi)備高(gao)強高模(mo)碳(tan)纖(xian)維(wei)開辟了壹條新的途徑。然(ran)後(hou)Bristol等(deng)公司開始利(li)用(yong)這(zhe)些(xie)技(ji)術生產聚丙烯(xi)腈(jing)CF。同(tong)時(shi)，人們(men)對C/C復(fu)合材料也很感(gan)興趣(qu)。人們(men)對C/C復(fu)合材料的制(zhi)備技(ji)術進行(xing)了大量的研究，發展了C/C復(fu)合材料的表征(zheng)方法和(he)各種(zhong)檢(jian)測方法。存在在應(ying)用(yong)方(fang)面(mian)，美(mei)國、法國等國家制(zhi)定(ding)了“運載(zai)火(huo)箭(jian)材料計(ji)劃”、“尋(xun)找C/C噴管機會(hui)計(ji)劃”等(deng)壹系列(lie)計(ji)劃。列(lie)出(chu)基(ji)於(yu)C/C復(fu)合材料的應(ying)用(yong)開發計(ji)劃。

  第(di)二(er)階段(duan)，從(cong)20世紀(ji)60年(nian)代(dai)中(zhong)期到70年(nian)代中(zhong)期，隨著(zhe)C/C復(fu)合材料的發展和(he)研究逐漸深(shen)入。進入工(gong)程(cheng)研(yan)究階段(duan)。1969年(nian)，日本(ben)東麗公司(si)成(cheng)功研究出特(te)種(zhong)共聚聚丙烯(xi)腈(jing)纖(xian)維(wei)，並(bing)將其(qi)結(jie)合(he)美(mei)國聯(lian)合(he)碳(tan)化(hua)物公(gong)司(si)的碳化(hua)技(ji)術，生產出高(gao)強度、高(gao)模(mo)量的CF，有(you)效(xiao)提(ti)升(sheng)了C/C。復(fu)合材料的發展。人們(men)逐漸發(fa)展了C/C復(fu)合材料的編織技(ji)術，並(bing)大(da)力(li)發展其(qi)重(zhong)化(hua)工(gong)業(ye)。1966年，航天公(gong)司(si)已(yi)將碳/碳(tan)復(fu)合材料用(yong)於(yu)加熱(re)阿(e)波(bo)羅飛(fei)船(chuan)控制(zhi)艙內(nei)的光學(xue)儀(yi)器。以(yi)及(ji)X‐20飛機帶保護罩的頭錐(zhui)，桑迪亞實(shi)驗室(shi)1971年制(zhi)造(zao)的C/C復(fu)合材料飛機(ji)的再入頭。該錐(zhui)已(yi)成(cheng)功應(ying)用(yong)。1974年(nian)，英國鄧洛(luo)普公司航(hang)空(kong)分公(gong)司首(shou)次研制(zhi)出C/C復(fu)合材料。使用(yong)了飛機剎車盤，在協和式(shi)超(chao)音速飛(fei)機(ji)上試(shi)飛成(cheng)功，使每架(jia)飛機重(zhong)量(liang)可(ke)減輕544kg。制(zhi)動(dong)盤的使用(yong)壽(shou)命提(ti)高(gao)了5~6倍。

  第三階段(duan)，從(cong)20世紀(ji)70年(nian)代(dai)中(zhong)期到80年(nian)代中(zhong)期，是先(xian)進C/C復(fu)合材料時期。碳/碳(tan)復(fu)合材料材料的研究有(you)了進壹步的發展，綠(lv)色(se)織物(wu)的結(jie)構(gou)設(she)計(ji)和多向(xiang)織(zhi)物(wu)加工(gong)技(ji)術的成(cheng)熟(shu)已(yi)經成(cheng)為(wei)C/C復(fu)合材料的各向(xiang)異(yi)性(xing)問(wen)題得到了成(cheng)功解(jie)決(jue)，通過正確(que)選(xuan)擇(ze)和(he)設計(ji)增(zeng)強織物(wu)滿(man)足了復(fu)雜(za)性(xing)。結(jie)構(gou)的需(xu)要。研究了C/C復(fu)合材料的力(li)學(xue)性(xing)能(neng)、物理性(xing)能(neng)、抗氧(yang)化(hua)性(xing)能(neng)和制(zhi)備工(gong)藝(yi)。做了大量細致的研究，建立(li)了豐富的數據庫(ku)。C/C復(fu)合材料將應(ying)用(yong)於(yu)多元(yuan)噴(pen)管(guan)和(he)新壹代噴(pen)管(guan)。高(gao)推重(zhong)比渦輪(lun)發動(dong)機[21]，並(bing)進壹步拓寬了C/C復(fu)合材料飛機(ji)剎車盤的應(ying)用(yong)，已(yi)使用(yong)數(shu)十次。碳剎車盤用(yong)於(yu)軍用(yong)和(he)民(min)用(yong)飛(fei)機，C/C復(fu)合材料的應(ying)用(yong)從(cong)航空(kong)航(hang)天(tian)擴展到(dao)民(min)用(yong)。因(yin)為C/C復(fu)合材料具有(you)良(liang)好(hao)的生物相容(rong)性(xing)。80年(nian)代初，國內(nei)外(wai)也(ye)開展了C/C復(fu)合材料的應(ying)用(yong)。生(sheng)物應(ying)用(yong)的發展，如(ru)人工(gong)心(xin)臟(zang)瓣(ban)膜(mo)、人工(gong)骨(gu)關節(jie)等(deng)相繼投(tou)入使用(yong)。

  第(di)四階段(duan)，80年(nian)代中期至(zhi)今(jin)，是(shi)C/C復(fu)合材料全面(mian)推(tui)廣(guang)應(ying)用(yong)時(shi)期。因為(wei)前三(san)個(ge)這(zhe)壹階段(duan)在研(yan)究和應(ying)用(yong)的各個方面(mian)獲得(de)了豐富的理論(lun)和(he)實(shi)踐經(jing)驗，這壹時期的發展和(he)應(ying)用(yong)是(shi)廣泛的。為深(shen)度和(he)廣度發展提(ti)供了基(ji)礎(chu)。這壹時期的主要目標(biao)是提(ti)高(gao)C/C復(fu)合材料的性(xing)能(neng)，降(jiang)低成(cheng)本(ben)。因(yin)此(ci)，人們(men)對其(qi)致密化(hua)技(ji)術進行(xing)了深(shen)入的研究。達信(xin)在美(mei)國的特殊材料快(kuai)速致密化(hua)(RD)工(gong)藝(yi)，制(zhi)備C/C復(fu)合剎車盤的時間減少了100倍。這項專(zhuan)利(li)可(ke)以(yi)在8小(xiao)時(shi)內(nei)生產直徑。33cm制(zhi)動(dong)盤。通常(chang)用(yong)CVD法壓(ya)實(shi)坯(pi)體(ti)需(xu)要幾千個(ge)小(xiao)時，碳很容(rong)易沈(chen)積(ji)在坯(pi)體(ti)表(biao)面(mian)。影響(xiang)內(nei)部積(ji)碳(tan)量(liang)。佐治(zhi)亞(ya)理工(gong)大(da)學(xue)在美(mei)國空(kong)軍的支持下(xia)改(gai)進了C/C復(fu)合材料的制(zhi)備。方(fang)法:研(yan)究了提(ti)高(gao)C/C復(fu)合材料沈(chen)積(ji)速率(lv)的強制(zhi)氣流/熱(re)梯度(du)氣體(ti)滲(shen)透(tou)法30次。樹脂(zhi)法致密化(hua)C/C復(fu)合材料的關鍵是提(ti)高(gao)樹(shu)脂(zhi)的殘(can)炭(tan)率(lv)和(he)石墨化(hua)度。熱(re)固性(xing)樹(shu)經過多次熱(re)解(jie)後(hou)，樹(shu)脂(zhi)的碳產率(lv)為(wei)50%~56%。Acallister發現(xian)某(mou)些(xie)樹(shu)脂(zhi)在800℃時(shi)的碳產率(lv)。高(gao)達73%。研(yan)究證實(shi)，在高(gao)溫(wen)高壓(ya)作(zuo)用(yong)下(xia)，聚合糠醇轉化(hua)成(cheng)的碳會(hui)石墨化(hua)Mcallister在用(yong)酚醛(quan)樹(shu)脂(zhi)制(zhi)備3D C/C復(fu)合材料的過程(cheng)中(zhong)也觀(guan)察到了這種(zhong)應(ying)力(li)石墨化(hua)現(xian)象(xiang)，CF周圍的壓應(ying)力(li)使酚醛(quan)熱(re)解(jie)碳(tan)石(shi)墨化(hua)，而(er)其(qi)他(ta)位置(zhi)的碳基(ji)體(ti)仍保持玻(bo)璃(li)態。Koto‐sononov等人發(fa)現(xian)酚醛(quan)樹(shu)脂(zhi)在400~600℃的溫度範圍內(nei)，外(wai)加壓(ya)力(li)(48。2MPa)，其(qi)熱(re)解(jie)碳(tan)2300℃以(yi)上(shang)易(yi)石墨化(hua)，說明在外(wai)壓(ya)的同(tong)時(shi)作(zuo)用(yong)下(xia)，分子在400~600℃範(fan)圍內(nei)束縛。該結(jie)構(gou)移(yi)動(dong)得更快(kuai)，導致其(qi)沿著(zhe)石墨晶(jing)體(ti)的取(qu)向(xiang)方(fang)向(xiang)生(sheng)長(chang)。根(gen)據外(wai)壓(ya)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)瀝(li)青殘(can)碳(tan)率(lv)的規(gui)律，開發了高壓浸漬(zi)-高(gao)壓(ya)碳化(hua)工(gong)藝(yi)。技(ji)能(neng)等靜(jing)壓用(yong)於(yu)使浸(jin)漬(zi)和碳化(hua)過程(cheng)更有(you)效(xiao)。該過程(cheng)在熱(re)等靜(jing)壓爐中完(wan)成(cheng)。PIC過程(cheng)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)殘(can)碳(tan)率(lv)，減(jian)少初始(shi)真空(kong)浸(jin)漬(zi)所能(neng)填充的孔隙，有(you)效(xiao)防止瀝(li)青熱(re)解(jie)。材料從(cong)氣孔中(zhong)擠(ji)出，大大(da)提(ti)高(gao)了致密化(hua)效(xiao)率(lv)。與(yu)此同(tong)時(shi)，各種(zhong)功能(neng)性(xing)C/C復(fu)合材料的發展引(yin)人註(zhu)目，如(ru)桑迪亞實(shi)驗室(shi)開發的壹種(zhong)蜂窩。

  C/C復(fu)合材料不(bu)僅(jin)重(zhong)量(liang)輕、強度高(gao)，而(er)且具有(you)良(liang)好(hao)的隔(ge)熱(re)性(xing)能(neng)。碳/碳復(fu)合材料抗氧(yang)化(hua)性(xing)能(neng)的研究也是(shi)壹個熱(re)點問(wen)題。C/C復(fu)合材料的應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)正從(cong)航空(kong)航(hang)天(tian)領域(yu)迅(xun)速擴展到(dao)核能(neng)領域(yu)。能(neng)源(yuan)、冶金(jin)、醫(yi)療(liao)、汽(qi)車(che)等(deng)許多部(bu)門(men)。