Ugljična vlakna mogu tvoriti kompozitne materijale s različitim materijalima kao što su smole, plastika, keramika, staklo i metali. Kompozite od ugljičnih vlakana karakterizira visoka čvrstoća, mala težina, dobra krutost i dobra otpornost na zamor. Uglavnom se koriste kao konstrukcijski materijali-za smanjenje težine i za ablacijsku disipaciju topline.
Kompoziti matrice smole ojačani ugljičnim vlaknima
Kompoziti matrice smole ojačani ugljičnim vlaknima (CFRP) imaju nisku gustoću i veću specifičnu čvrstoću i specifični modul od stakloplastike. Njihova specifična čvrstoća je 5-6 puta veća od čelika visoke čvrstoće i legura titana, dvostruko veća od stakloplastike, a njihov specifični modul je 3-4 puta veći od ovih materijala. Stoga se CFRP koristi kao glavni strukturni materijal u zrakoplovnoj industriji. Na primjer, vrata za nosivost Space Shuttlea, krilca, okomiti rep, vrata glavnog stajnog trapa i unutarnje tlačne posude koriste CFRP, što rezultira smanjenjem težine do 2 tone za Space Shuttle.
Ugljik/ugljični kompoziti
Ugljik/ugljični kompoziti (C/C) su kompozitni materijali na bazi ugljika -ojačani ugljičnim vlaknima i njihovi proizvodi (ugljični filc, ugljična tkanina itd.). Ugljična vlakna (C/C) sastavljena su od samo jednog elementa-ugljika-i posjeduju prednosti jedinstvene za ugljične i grafitne materijale, kao što su niska gustoća i izvrsna toplinska svojstva, uključujući otpornost na ablaciju, otpornost na toplinski udar, visoku toplinsku vodljivost i nizak koeficijent toplinske ekspanzije. Također pokazuje visoku čvrstoću i visok modul kompozitnih materijala. Drugo važno svojstvo C/C su njegova izvrsna tribološka svojstva. C/C također ima dobru biokompatibilnost s ljudskim tijelom.
Metalni matrični kompoziti ojačani ugljičnim vlaknima
Kompoziti s metalnom matricom ojačani ugljičnim vlaknima (CFRM) posjeduju niz izvrsnih svojstava, uključujući visoku specifičnu čvrstoću, visoki specifični modul, otpornost na visoke temperature, nizak koeficijent toplinske ekspanzije, visoku toplinsku vodljivost i jaku otpornost na toplinsku deformaciju. Aluminij ojačan ugljičnim vlaknima ne samo da ima veću čvrstoću od aluminijskih legura, već nudi i značajno višu radnu temperaturu, zadržavajući približno 90% svoje vlačne čvrstoće čak i na oko 500K. Aluminij -ojačan vlaknima pokazuje izvrsnu čvrstoću na zamor, zadržavajući 63%–84% svoje čvrstoće na zamor čak i nakon 10 ciklusa zamora.
Keramički matrični kompoziti ojačani ugljičnim vlaknima
Fatalna slabost keramike je njihova krtost. Ojačanje keramike karbonskim vlaknima učinkovito poboljšava žilavost, mijenja morfologiju loma i povećava žilavost. Vlakna također sprječavaju brzo širenje pukotina. Kompoziti -keramičke matrice ojačani vlaknima pokazuju veću čvrstoću, poboljšana mehanička i toplinska svojstva i značajno poboljšanu otpornost na lom. U usporedbi s običnom keramikom, njihova čvrstoća na savijanje povećana je približno pet puta, a žilavost loma za stotine puta.
Gumeni kompoziti ojačani ugljičnim vlaknima
Pod istim uvjetima savijanja, gumeni kompoziti ojačani ugljičnim vlaknima pokazuju značajno duži vijek trajanja u usporedbi s običnom gumom. Toplinska vodljivost gume dva je reda veličine manja od ugljičnih vlakana. Kada je guma ojačana vlaknima, ugljična vlakna tvore mrežu za prijenos topline unutar kompozita, dopuštajući raspršivanje topline uslijed trenja i time poboljšavajući toplinska svojstva, posebice otpornost na toplinski zamor.
