炭炭复合材料坩埚

1、刹车领域的应用

C/C复合材料刹车盘的实验性研究于上世纪1973年第一次用于飞机刹车。目前，一半以上的C/C复合材料用做飞机刹车装置。高性能刹车材料要求高比热容、高熔点以及高温下的强度，C/C复合材料正好是赢了这一要求，制作的飞机刹车盘重量轻、耐高温、比热容比钢高2.5倍，同金属刹车相比，可节省40%的结构重量。碳刹车盘的使用寿命是金属的5~7倍，刹车力矩平稳，刹车时噪音小，因此碳刹车盘的问世被认为是刹车材料发展史上的一次重大的技术进步。目前法国欧洲动力、碳工业等公司已经批量生产C/C复合材料刹车片，英国邓禄普公司也已大量生产C/C复合材料刹车片，用于赛车、火车和战斗机的刹车材料。

2、先进飞行器上的应用

导弹、载人飞船、航天飞机等 ,在再入环境时飞行器头部受到强激波， 对头部产生很大的压力，其最苛刻部位温度可达2760℃,所以必须选择能够承受再入环境苛刻条件的材料。设计合理的鼻锥外形和选材，能使实际流入飞行器的能量仅为整个热量1%~10%左右。对导弹的端头帽,也要求防热材料在再入环境中烧蚀量低，且烧蚀均匀对称,同时希望它具有吸波能力、抗核爆辐射性能和全天候使用的性能。三维编织的 C/ C复合材料，其石墨化后的热导性足以满足弹头再入时由160 ℃至气动加热至1700 ℃时的热冲击要求，可以预防弹头鼻锥的热应力过大引起的整体破坏;其低密度可提高导弹弹头射程，已在很多战略导弹弹头上得到应用。除了导弹的再入鼻锥，C/ C 复合材料还可作热防护材料用于航天飞机。

3、固体火箭发动机喷管上的应用

C/ C复合材料自上世纪70 年代首次作为固体火箭发动机(SRM) 喉衬飞行成功以来，极大地推动了SRM喷管材料的发展。采用 C/ C 复合材料的喉衬、扩张段、延伸出口锥，具有极低的烧蚀率和良好的烧蚀轮廓，可提高喷管效率1 %~3%,即可大大提高了SRM 的比冲。喉衬部一般采用多维编织的高密度沥青基C/ C复合材料，增强体多为整体针刺碳毡、多向编织等,并在表面涂覆SiC以提高抗氧化性和抗冲蚀能力。美国在此方面的应用有:①"民兵2Ⅲ"导弹发动机第三级的喷管喉衬材料; ②"北极星"A27 发动机喷管的收敛段;③MX 导弹第三级发动机的可延伸出口锥(三维编织薄壁 C/ C 复合材料制品)。俄罗斯用在潜地导弹发动机的喷管延伸锥(三维编织薄壁 C/ C复合材料制品) 。

4、C/ C 复合材料用作高温结构材料

由于 C/ C 复合材料的高温力学性能，使之有可能成为工作温度达1500~1700 ℃的航空发动机的理想材料,有着潜在的发展前景。

5、涡轮发动机

C/ C复合材料在涡轮机及燃气系统 (已成功地用于燃烧室、导管、阀门) 中的静止件和转动件方面有着潜在的应用前景,例如用于叶片和活塞，可明显减轻重量 ,提高燃烧室的温度 ,大幅度提高热效率。

6、内燃发动机

C/ C复合材料因其密度低、优异的摩擦性能、热膨胀率低，从而有利于控制活塞与汽缸之间的空隙，目前正在研究开发用其制活塞。

·低密度(1.45-1.7 G/CM3)

·纤维方向的热膨胀系数低，在高温情况不会变得很脆

·高抗热震性

·无热循环载荷下的压力

·很好的抗蠕变性

·良好的化学稳定性

·可调的电气和热性能，依赖于纤维增强材料和热处理

·可以在温度高达2800度使用，在真空下或惰性气体也能使用

·良好的导电性能

·各向异性;

·弯曲和拉伸强度好，导电性和热传导性的材料具有不同的值

·导热系数低

C/C复合材料坩埚在熔炼金属，稀贵金属、非金属方面有很大的应用。

C/C复合材料是指以炭纤维或其织物为增强相，以化学气相渗透的热解炭或液相浸渍-炭化的树脂炭、沥青炭为基体组成的一种纯炭多相结构。它源于1958年，美国Chance-Vought公司由于实验室事故，在炭纤维树脂基复合材料固化时超过温度，树脂炭化形成C/C复合材料。

炭/炭(C/C)复合材料是一种新型高性能结构、功能复合材料，具有高强度、高模量、高断裂韧性、高导热、隔热优异和低密度等优异特性，在机械、电子、化工、冶金和核能等领域中得到广泛应用，并且在航天、航空和国防领域中的关键部件上大量应用。我国对C/C复合材料的研究和开发主要集中在航天、航空等高技术领域，较少涉足民用高性能、低成本C/C复合材料的研究。目前整体研究还停留在对材料宏观性能的追求上，对材料组织结构和性能可控性、可调性等基础研究还相当薄弱，难以满足国民经济发展对高性能C/C复合材料的需求。因此，开展高性能C/C复合材料的基础研究具有重大的科学意义和社会、经济效益。

竹炭活性炭是将原材料--竹子高温碳化后，继续放在活化炉中进行高温催化或化学催化(活化)，再经过酸洗(或水洗)、烘干后制成。

那么，竹炭活性炭和竹炭相比，又哪些不同呢?

1、加工工艺不同

竹炭只经过炭化阶段，而活性炭除炭化工艺外，还要经过活化阶段。

2、微观结构千差万别:

竹炭的孔隙以大孔为主，其直径以200nm(纳米单位，下同)左右为主;

而竹炭活性炭以微孔占主导地位，孔隙直径大小分为三类:大孔(≥50nm)，约占总孔容积的10~30%，微孔(≤2nm)约占总孔容积的60~90%，中孔又称过渡孔(2nm≤φ≤50nm)，约占总孔容积的5~7%，孔隙平均直径约为1.5nm。

3、比表面积大小不一

比表面积是指单位质量所占有表面积的大小。即1克炭的表面积与所有孔隙面积的总和。烧制温度在500℃以上的竹炭，比表面积在150㎡/g至350㎡/g之间;

而用物理或化学方法进行二次活化制成竹炭活性炭，比表面积可达到900m2/g甚至2000m2/g以上。因孔隙结构越发达，比表面积越大，其吸附功能越强，因此总体上竹炭活性炭比竹炭的吸附性更强。

4、硬度相差较大

竹炭密度大，硬度高，不易碎，适合做耐磨的家纺用品;

而竹炭活性炭具有比重轻、细软，易碎，比硬度椰壳活性炭更适合用在软装家纺上。

5、生产成本差异很大

竹炭只需一次炭化过程，而竹炭活性炭还需要一个活化过程，其成本比竹炭要高许多，约为竹炭的3-5倍。因此产品售价也是竹炭的3-5倍。

6、原料及其消耗不一样

竹炭活性炭的原料消耗一般比竹炭高3-5倍，比如6t毛竹可烧制1t竹炭，但3-5t竹炭才能加工1t竹制活性炭。当然活性炭的原料范围较广，如木屑、秸秆、煤渣、硬果壳等等，都可烧制。

7、形状不一

竹炭千姿百态，有筒炭、片炭、碎炭、颗粒炭、炭粉等等，使用范围很广，如筒炭可以做成各种工艺品，炭片可用于净水煮饭，等等;

而竹炭活性炭一般只有粉末状(直径≤0.18mm)与颗粒状(直径≤8mm)两类，由于没有大块活性炭，所以其应用受到很大的局限。

8、吸附对象有差别

竹炭的孔隙以大孔为主，主要吸附一些大分子物质，包括许多的微生物。

而竹炭活性炭有不同的孔结构，用处更加广泛。就分子直径很小的物质而言，活性炭的吸附性比竹炭要强好几倍。而且活性炭吸附的针对性很强，不同的孔径用于吸附不同的物质。

竹炭竹炭活性炭用途广泛，经科学加工后，已广泛运用于健身护肤，家纺用品、汽车用品、工艺品、装修材料、竹炭陶器、竹炭食品等方面。