Uhlík-uhlíkový laminát
Uhlík-uhlíkový laminát (Reinforced Carbon-Carbon; RCC) je kompozitní materiál, který se skládá z uhlíkových vláken obklopených uhlíkovou matricí. Původně byl vyvinut pro hlavice mezikontinentálních balistických střel, ale známější je jako ochrana nosové části a náběžných hran křídel amerických raketoplánů (Space Shuttle). Používá se rovněž v konstrukci tepelných štítů kosmických sond pro blízký průzkum Slunce (Parker Solar Probe, Ulysses). Brzdové kotouče a brzdové destičky z tohoto materiálu jsou standardní součástí brzdových systémů závodních vozů Formule 1 od konce 70. let (poprve v roce 1976).
Uhlík-uhlíkový laminát je vhodný pro konstrukční užití ve vysokých teplotách, kde je potřeba tepelné odolnosti a/nebo nízkého součinitele teplotní roztažnosti. Není tak křehký jak mnoho jiných keramik, postrádá však odolnost proti nárazu; Zkáza raketoplánu Columbia byla způsobena právě po zásahu kusem polyuretanové izolační pěny z palivové nádrže, který poškodil panel RCC.
Výroba
Materiál se vyrábí ve třech krocích:
- Nejprve jsou vrstvy uhlíkového vlákna lepeny fenolovou pryskyřicí a vytvarovány do konečné podoby. Často se jako přísada přidává koks nebo jiný čistý uhlík.
- Následně je vše zahřáto v inertní atmosféře tak, že se pyrolýzou fenolová pryskyřice rozloží a vytvoří uhlíkovou matrici. Při tomto procesu ztrácí směs objem a začínají se vytvářet póry, které jsou částečně eliminovány přidavnými přísadami.
- Uhlíková matrice se dále impregnuje furfurylalkoholem a dalšími pyrolýzami je zahušťována a zesilována. Nakonec jsou póry postupně několik dní vyplňovány za vysoké teploty uhlíkotvorným plynem, např. acetylenem. Tento dlouhý proces tepelného zpracování umožňuje uhlíku vytvořit větší grafitické zrno a je to také hlavní důvod vysoké ceny tohoto materiálu. Panely na raketoplánech stály NASA zhruba milion dolarů za čtvereční metr, i když většina nákladů šla na vrub vývoje a složitého tvaru panelů.[zdroj?]
Při konečné úpravě je povrch materiálu za vysoké teploty v inertní atmosféře pokryt vrstvičkou karbidu křemíku, která chrání čistý uhlík před oxidací. Tepelné štíty slunečních sond jsou pokryty bílou vrstvou oxidu hlinitého, aby se snížila absorpce slunečního záření.
Související články
Odkazy
Reference
V tomto článku byl použit překlad textu z článku Reinforced carbon–carbon na anglické Wikipedii.