Fibra de carbon poate forma materiale compozite cu diverse materiale, cum ar fi rășini, materiale plastice, ceramică, sticlă și metale. Compozitele din fibră de carbon se caracterizează prin rezistență ridicată, greutate redusă, rigiditate bună și rezistență bună la oboseală. Sunt utilizate în principal ca materiale structurale-de reducere a greutății și pentru disiparea căldurii prin ablație.
Compozite cu matrice de rășină armată cu fibră de carbon
Compozitele cu matrice rășină armată cu fibră de carbon (CFRP) au o densitate scăzută și o rezistență specifică mai mare și un modul specific mai mare decât fibra de sticlă. Rezistența lor specifică este de 5-6 ori mai mare decât cea a oțelului și aliajelor de titan de înaltă rezistență, de două ori față de cea a fibrei de sticlă, iar modulul lor specific este de 3-4 ori mai mare decât al acestor materiale. Prin urmare, CFRP este utilizat ca material structural principal în industria aerospațială. De exemplu, ușile de sarcină utilă ale navetei spațiale, eleronoanele, coada verticală, ușile trenului de aterizare principal și vasele sub presiune interioare folosesc toate CFRP, ceea ce duce la o reducere a greutății de până la 2 tone pentru naveta spațială.
Compozite carbon/carbon
Compozitele carbon/carbon (C/C) sunt materiale compozite pe bază de carbon-armate cu fibre de carbon și produsele acestora (pâslă de carbon, pânză de carbon etc.). Fibra de carbon (C/C) este compusă dintr-un singur element-carbon- și are avantajele unice ale materialelor de carbon și grafit, cum ar fi densitatea scăzută și proprietăți termice excelente, inclusiv rezistența la ablație, rezistența la șoc termic, conductivitate termică ridicată și un coeficient scăzut de dilatare termică. De asemenea, prezintă rezistența ridicată și modulul ridicat al materialelor compozite. O altă proprietate importantă a C/C este proprietățile sale tribologice excelente. C/C are, de asemenea, o bună biocompatibilitate cu corpul uman.
Compozite cu matrice metalică armată cu fibră de carbon
Compozitele cu matrice metalică armată cu fibră de carbon (CFRM) posedă o serie de proprietăți excelente, inclusiv rezistență specifică ridicată, modul specific ridicat, rezistență la temperatură ridicată, coeficient scăzut de dilatare termică, conductivitate termică ridicată și rezistență puternică la deformare termică. Aluminiul armat cu fibră de carbon nu numai că are o rezistență mai mare decât aliajele de aluminiu, dar oferă și o temperatură de serviciu semnificativ mai ridicată, păstrând aproximativ 90% din rezistența sa la tracțiune chiar și la aproximativ 500K. Aluminiul armat-fibră prezintă o rezistență excelentă la oboseală, păstrând 63%–84% din rezistența la oboseală chiar și după 10 cicluri de oboseală.
Compozite cu matrice ceramică armată cu fibră de carbon
Slăbiciunea fatală a ceramicii este fragilitatea lor. Întărirea ceramicii cu fibră de carbon îmbunătățește eficient duritatea, modifică morfologia fracturii și crește duritatea. De asemenea, fibrele previn propagarea rapidă a fisurilor. Compozitele cu matrice ceramică armată cu fibre-au o rezistență mai mare, proprietăți îmbunătățite la șocuri mecanice și termice și rezistență la rupere semnificativ îmbunătățită. În comparație cu ceramica obișnuită, rezistența lor la încovoiere este crescută de aproximativ cinci ori, iar duritatea la rupere de sute de ori.
Compozite din cauciuc armat cu fibră de carbon
În aceleași condiții de îndoire, compozitele din cauciuc armat cu fibră de carbon prezintă o durată de viață semnificativ mai lungă în comparație cu cauciucul obișnuit. Conductivitatea termică a cauciucului este cu două ordine de mărime mai mică decât cea a fibrei de carbon. Când cauciucul este întărit cu fibre, fibrele de carbon formează o rețea de transfer de căldură în compozit, permițând disiparea căldurii de frecare și îmbunătățind astfel proprietățile termice, în special rezistența la oboseală termică.
