סיבי פחמן יכולים ליצור חומרים מרוכבים עם חומרים שונים כגון שרפים, פלסטיק, קרמיקה, זכוכית ומתכות. חומרים מרוכבים של סיבי פחמן מאופיינים בחוזק גבוה, קל משקל, קשיחות טובה ועמידות טובה לעייפות. הם משמשים בעיקר כחומרים מבניים מפחיתי משקל- ולפיזור חום אבלציה.
חומרים מרוכבים מטריצת שרף מחוזק בסיבי פחמן
לחומרי שרף מחוזקים בסיבי פחמן (CFRP) יש צפיפות נמוכה וחוזק ספציפי ומודול ספציפי גבוה יותר מאשר פיברגלס. החוזק הספציפי שלהם הוא פי 5-6 מזה של פלדה וסגסוגות טיטניום בעלות חוזק גבוה, פי שניים מזה של פיברגלס, והמודלוס הספציפי שלהם הוא פי 3-4 מזה של חומרים אלה. לכן, CFRP משמש כחומר מבני עיקרי בתעשייה האווירית. לדוגמה, דלתות המטען של מעבורת החלל, גלגלי הגלגלים, הזנב האנכי, דלתות גלגלי הנחיתה הראשיות ומכלי הלחץ הפנימיים, כולם משתמשים ב-CFRP, מה שמביא להפחתת משקל של עד 2 טון עבור מעבורת החלל.
פחמן/פחמן מרוכבים
פחמן/פחמן מרוכבים (C/C) הם חומרים מרוכבים המבוססים על פחמן- המחוזקים בסיבי פחמן ובתוצרים שלהם (לבד פחמן, בד פחמן וכו'). סיבי פחמן (C/C) מורכבים מיסוד אחד בלבד -פחמן- ובעלי היתרונות הייחודיים לחומרי פחמן וגרפיט, כגון צפיפות נמוכה ותכונות תרמיות מצוינות, כולל עמידות בפני אבלציה, עמידות בפני זעזועים תרמיים, מוליכות תרמית גבוהה ומקדם התפשטות תרמית נמוך. זה גם מציג את החוזק הגבוה ואת המודולוס הגבוה של חומרים מרוכבים. תכונה חשובה נוספת של C/C היא התכונות הטריבולוגיות המצוינות שלו. ל-C/C יש גם תאימות ביולוגית טובה לגוף האדם.
חומרי מטריקס מתכת מחוזקים בסיבי פחמן
חומרים מרוכבים מתכת מחוזקים בסיבי פחמן (CFRM) הם בעלי סדרה של תכונות מצוינות, כולל חוזק ספציפי גבוה, מודול ספציפי גבוה, עמידות בטמפרטורה גבוהה, מקדם התפשטות תרמית נמוך, מוליכות תרמית גבוהה ועמידות חזקה בפני דפורמציה תרמית. אלומיניום מחוזק בסיבי פחמן לא רק בעל חוזק גבוה יותר מסגסוגות אלומיניום אלא גם מציע טמפרטורת שירות גבוהה משמעותית, תוך שמירה על כ-90% מחוזק המתיחה שלו אפילו בסביבות 500K. אלומיניום מחוזק בסיבים- מציג חוזק עייפות מעולה, שומר על 63%-84% מחוזק העייפות שלו גם לאחר 10 מחזורי עייפות.
חומרי מטריקס קרמיים מחוזקים בסיבי פחמן
החולשה הקטלנית של הקרמיקה היא השבריריות שלה. חיזוק קרמיקה בסיבי פחמן משפר ביעילות את הקשיחות, משנה את מורפולוגיית השבר ומגביר את הקשיחות. הסיבים גם מונעים התפשטות סדקים מהירה. חומרים מרוכבים מטריצות קרמיות מחוזקות בסיבים- מציגים חוזק גבוה יותר, תכונות מכניות ותרמיות משופרות וקשיחות שבר משופרת משמעותית. בהשוואה לקרמיקה רגילה, חוזק הכיפוף שלהם גדל פי חמישה בערך, וקשיחות השבר שלהם במאות מונים.
חומרי גומי מחוזקים בסיבי פחמן
באותם תנאי כיפוף, חומרי גומי מחוזקים בסיבי פחמן מציגים חיי שירות ארוכים יותר באופן משמעותי בהשוואה לגומי רגיל. המוליכות התרמית של גומי נמוכה בשני סדרי גודל מזו של סיבי פחמן. כאשר גומי מחוזק בסיבים, סיבי הפחמן יוצרים רשת העברת חום בתוך המרוכב, מה שמאפשר פיזור של חום חיכוך ובכך משפר את התכונות התרמיות, במיוחד עמידות בפני עייפות תרמית.
