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碳陶復合材料——陶瓷材料的未來之星

作者:美蘭德 日期:2017-05-06 15:02:00
       五一假期結束之后,聽到的不全是玩得如何的開心,更多的是出行路上的如何擁堵、無奈以及遇見的不少交通事故。
  
  在高速公路上,經常因為剎車失靈,發生大貨車、大客車及小汽車之間的碰撞,造成人命事故及車輛損毀。一般除人為因素外,其主要原因是剎車片過熱,尤其是重載大貨車長距離下坡時,高溫下剎車片材料強度急劇下降,造成剎車失效而釀成災害。因此常見到大貨車跑長途時,不斷地向輪軸處滴水,目的是為了給剎車片降溫。一種新型的碳陶復合材料將是解決這一難題的有效手段。
  
  碳陶復合材料(C/-SiC)是碳纖維增強碳化硅陶瓷復合材料。主要基體成分碳化硅決定著復合材料的硬度,碳化硅硬度僅次于金剛石;碳纖維的作用是提高材料的機械強度和斷裂韌度,其強度是鋼的5倍以上。碳陶復合材料具有密度低、高溫抗氧化性能好、耐腐蝕、是一種能滿足1650℃使用的新型高溫結構材料和功能材料。碳陶復合材料將成為新一代飛機和汽車剎車材料。作為剎車材料,美軍率先在F16戰機上應用,效果良好。近幾年保時捷、奔馳、奧迪、賓利、布加迪和蘭博基尼品牌的高端產品都使用碳陶剎車片。
  
  碳陶復合材料的制備工藝主要有兩種方法:化學氣相沉積法和液體浸漬法?;瘜W氣相沉積法工藝是先制備碳盤(即將碳纖維編織成產品所設計的形狀),然后在一定的溫度條件下以含氫氯硅烷熏蒸,反復多次,直至致密化。液體浸漬法工藝也需先制備碳盤,制備聚硅烷或聚碳硅烷,然后在真空、氮氣或氬氣保護的條件下,將聚硅烷或聚碳硅烷滲入碳盤中,再熱處理,反復多次,直至致密化。由于生產過程的技術及環境要求高,規?;a有一定的難度,短期內產品的價格會比較高,民用產品的普及還會有一段時間。目前發達國家對中國禁止輸入該項技術和產品。
  
  我國新材料行業產量雖大,由于技術水平相對落后,還不能稱為材料強國?!笆濉逼陂g,國家重點支持包括碳陶復合材料在內的新材料重大工程項目。中國經濟步入轉型升級的關鍵階段,國家提出要發展戰略性新興產業,產業升級材料先行,因此,推動新材料的發展至關重要。
  
  企業應當成為創新的主體,企業、高校及研究所應加強產學研合作,努力實現關鍵技術的突破。高端材料的核心內容在于配方、工藝參數等,只要有信心、敢于創新、善用科學方法,難題并不可怕,一定能攻克。碳陶復合材料能早日普及應用,交通安全就能早日有保障

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