Въглеродните влакна могат да образуват композитни материали с различни материали като смоли, пластмаси, керамика, стъкло и метали. Композитите от въглеродни влакна се характеризират с висока якост, леко тегло, добра твърдост и добра устойчивост на умора. Те се използват главно като структурни-материали за намаляване на теглото и за разсейване на топлината при аблация.
Матрични композити от смола, подсилени с въглеродни влакна
Подсилените с въглеродни влакна смолни матрични композити (CFRP) имат ниска плътност и по-висока специфична якост и специфичен модул от фибростъклото. Тяхната специфична якост е 5-6 пъти по-голяма от тази на високоякостната стомана и титанови сплави, два пъти по-голяма от фибростъклото, а техният специфичен модул е 3-4 пъти по-голям от този на тези материали. Следователно CFRP се използва като основен структурен материал в космическата индустрия. Например вратите за полезен товар на космическата совалка, елероните, вертикалната опашка, вратите на главния колесник и вътрешните съдове под налягане използват CFRP, което води до намаляване на теглото с до 2 тона за космическата совалка.
Въглерод/Въглеродни композити
Въглеродни/въглеродни композити (C/C) са базирани на въглерод -композитни материали, подсилени с въглеродни влакна и техните продукти (въглероден филц, въглероден плат и др.). Въглеродните влакна (C/C) са съставени само от един елемент-въглерод-и притежават предимствата, уникални за въглеродните и графитните материали, като ниска плътност и отлични топлинни свойства, включително устойчивост на аблация, устойчивост на термичен удар, висока топлопроводимост и нисък коефициент на топлинно разширение. Той също така показва висока якост и висок модул на композитните материали. Друго важно свойство на C/C са неговите отлични трибологични свойства. C/C също има добра биосъвместимост с човешкото тяло.
Метални матрични композити, подсилени с въглеродни влакна
Композитите с метална матрица, подсилени с въглеродни влакна (CFRM), притежават серия от отлични свойства, включително висока специфична якост, висок специфичен модул, устойчивост на висока температура, нисък коефициент на топлинно разширение, висока топлопроводимост и силна устойчивост на термична деформация. Алуминият, подсилен с въглеродни влакна, не само има по-висока якост от алуминиевите сплави, но също така предлага значително по-висока работна температура, запазвайки приблизително 90% от своята якост на опън дори при около 500K. Алуминият, -подсилен с влакна, показва отлична якост на умора, запазвайки 63%–84% от якостта си на умора дори след 10 цикъла на умора.
Подсилени с въглеродни влакна керамични матрични композити
Фаталната слабост на керамиката е нейната чупливост. Подсилването на керамиката с въглеродни влакна ефективно подобрява якостта, променя морфологията на счупване и увеличава якостта. Влакната също предотвратяват бързото разпространение на пукнатини. Подсилените с влакна -композити с керамична матрица показват по-висока якост, подобрени механични и термични свойства и значително повишена якост на счупване. В сравнение с обикновената керамика, тяхната якост на огъване се увеличава приблизително пет пъти, а якостта им на счупване стотици пъти.
Подсилени с въглеродни влакна каучукови композити
При същите условия на огъване подсилените с въглеродни влакна гумени композити показват значително по-дълъг експлоатационен живот в сравнение с обикновения каучук. Топлопроводимостта на каучука е с два порядъка по-ниска от тази на въглеродните влакна. Когато гумата е подсилена с влакна, въглеродните влакна образуват топлопреносна мрежа в композита, позволявайки топлината от триене да се разсейва и по този начин подобрява топлинните свойства, особено устойчивостта на термична умора.
