Sợi carbon có thể tạo thành vật liệu composite với nhiều vật liệu khác nhau như nhựa, nhựa, gốm sứ, thủy tinh và kim loại. Vật liệu tổng hợp sợi carbon được đặc trưng bởi độ bền cao, trọng lượng nhẹ, độ cứng tốt và khả năng chống mỏi tốt. Chúng chủ yếu được sử dụng làm vật liệu kết cấu giảm-trọng lượng và để tiêu tán nhiệt.
Vật liệu tổng hợp ma trận nhựa gia cố bằng sợi carbon
Vật liệu tổng hợp ma trận nhựa gia cố bằng sợi carbon (CFRP) có mật độ thấp, cường độ riêng và mô đun riêng cao hơn sợi thủy tinh. Độ bền riêng của chúng gấp 5-6 lần so với thép cường độ cao và hợp kim titan, gấp đôi so với sợi thủy tinh và mô đun riêng của chúng gấp 3-4 lần so với các vật liệu này. Vì vậy, CFRP được sử dụng làm vật liệu kết cấu chính trong ngành hàng không vũ trụ. Ví dụ, cửa chở hàng, cánh hoa thị, đuôi thẳng đứng, cửa thiết bị hạ cánh chính và bình chịu áp bên trong của Tàu con thoi đều sử dụng CFRP, giúp giảm trọng lượng tới 2 tấn cho Tàu con thoi.
Vật liệu tổng hợp cacbon/cacbon
Vật liệu tổng hợp cacbon/cacbon (C/C) là vật liệu tổng hợp dựa trên cacbon-được gia cố bằng sợi cacbon và các sản phẩm của chúng (nỉ cacbon, vải cacbon, v.v.). Sợi cacbon (C/C) chỉ bao gồm một nguyên tố-cacbon-và có những ưu điểm chỉ có ở vật liệu cacbon và than chì, chẳng hạn như mật độ thấp và đặc tính nhiệt tuyệt vời, bao gồm khả năng chống mài mòn, chống sốc nhiệt, độ dẫn nhiệt cao và hệ số giãn nở nhiệt thấp. Nó cũng thể hiện độ bền cao và mô đun cao của vật liệu composite. Một đặc tính quan trọng khác của C/C là đặc tính ma sát tuyệt vời của nó. C/C cũng có khả năng tương thích sinh học tốt với cơ thể con người.
Vật liệu tổng hợp ma trận kim loại gia cố bằng sợi carbon
Vật liệu tổng hợp ma trận kim loại được gia cố bằng sợi carbon (CFRM) có một loạt các đặc tính tuyệt vời, bao gồm cường độ riêng cao, mô đun riêng cao, khả năng chịu nhiệt độ cao, hệ số giãn nở nhiệt thấp, độ dẫn nhiệt cao và khả năng chống biến dạng nhiệt mạnh. Nhôm được gia cố bằng sợi carbon không chỉ có độ bền cao hơn hợp kim nhôm mà còn có nhiệt độ sử dụng cao hơn đáng kể, giữ được khoảng 90% độ bền kéo ngay cả ở khoảng 500K. Nhôm được gia cố bằng sợi-có độ bền mỏi tuyệt vời, duy trì được 63%–84% độ bền mỏi ngay cả sau 10 chu kỳ mỏi.
Vật liệu tổng hợp ma trận gốm gia cố bằng sợi carbon
Điểm yếu chết người của gốm sứ là tính giòn của chúng. Gia cố gốm bằng sợi carbon giúp cải thiện độ dẻo dai một cách hiệu quả, thay đổi hình thái vết nứt và tăng độ dẻo dai. Các sợi này cũng ngăn ngừa sự lan truyền vết nứt nhanh chóng. Vật liệu tổng hợp ma trận gốm được gia cố bằng sợi- thể hiện độ bền cao hơn, đặc tính sốc cơ và nhiệt được cải thiện cũng như độ dẻo dai khi gãy được tăng cường đáng kể. So với gốm sứ thông thường, độ bền uốn của chúng tăng khoảng năm lần và độ bền khi gãy gấp hàng trăm lần.
Vật liệu tổng hợp cao su gia cố bằng sợi carbon
Trong cùng điều kiện uốn, vật liệu tổng hợp cao su được gia cố bằng sợi carbon cho thấy tuổi thọ dài hơn đáng kể so với cao su thông thường. Độ dẫn nhiệt của cao su thấp hơn hai bậc so với sợi carbon. Khi cao su được gia cố bằng sợi, sợi carbon tạo thành mạng lưới truyền nhiệt bên trong hỗn hợp, cho phép nhiệt ma sát tiêu tan và do đó cải thiện tính chất nhiệt, đặc biệt là khả năng chống mỏi do nhiệt.
