碳碳复合材料(简称 “C/C 复材”)以碳纤维为增强材料,以沉积碳为基体材料。C/C 复材是碳 纤维复合材料的一种,碳纤维复合材料即以碳纤维为增强体,以树脂、碳质、金属、陶瓷等为基 体所形成的复合材料的总称,根据基体材料的不同,主要分为碳纤维增强树脂基复合材料、碳碳 复合材料、碳纤维增强金属基复合材料等。常见的碳纤维复合材料是以树脂为基体的树脂基碳纤 维,如风电叶片、球拍等均是树脂基碳纤维。而 C/C 复材的基体为碳,由于几乎全部由元素碳组 成,耐高温性能极为优异,同时遗传了碳纤维较强的力学性能,在国防领域较早实现产业化。

图:碳纤维复合材料的组成
C/C 复材位于产业链中游环节,上游包括碳纤维、预制体制造,下游应用领域较为广泛。C/C 复 材主要是作为耐热材料、摩擦材料、高机械性能材料,被应用在航空航天(火箭喷管喉衬、热防 护材料及发动机热结构件)、刹车材料(高铁、飞机刹车盘)、光伏热场(保温桶、坩埚、导流 筒等部件)、生物机体(人工骨)等领域。C/C 复材位于产业链中游,其上游涵盖碳纤维、碳纤 维预制体生产,目前国内 C/C 复材企业主要专注于复合材料单一环节,并向上游预制体方向延伸。
C/C 复材综合性能优异——比铝轻、比钢强、比石墨韧。C/C 复材综合性能优异,具有密度低、 高比强、高比模、高热传导性、低热膨胀系数、断裂韧性好、耐磨、耐烧蚀等特点。尤其是不同 于其他材料,C/C 复材的强度随着温度的升高,不仅不会降低反而还可能升高,是极佳的耐热材 料,也因此在火箭喉衬率先实现产业化应用。下表为 C/C 复材与常用的材料性能对比:

图:碳纤维复合材料与常用材料性能对比
C/C 复材兼具石墨优异的耐热性,同时更高强,在大型光伏热场成为刚需。由上表可见,C/C 复 材作为石墨和碳纤维的复合材料,继承了碳纤维优异的力学性能、加工性能,同时兼具石墨的耐 热性、耐腐蚀性能,已成为石墨制品强有力的竞品。尤其是在对强度要求高的应用领域——光伏 热场,C/C 复材在硅片大尺寸化下性价比和安全性愈发凸显,已然成为刚需,反而石墨成为了 C/C 复材因供给端产能有限的补充品。
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