C/C複合材料是指以炭纤维或其织物为增强相，以化学气相渗透的热解炭或液相浸渍－炭化的树脂炭、沥青炭为基体组成的一种纯炭多相结构。它源于1958年，美国Chance－Vought公司由于实验室事故，在炭纤维树脂基複合材料固化时超过温度，树脂炭化形成C/C複合材料。

炭/炭（C/C）複合材料是一种新型高性能结构、功能複合材料，具有高强度、高模量、高断裂韧性、高导热、隔热优异和低密度等优异特性，在机械、电子、化工、冶金和核能等领域中得到广泛套用，并且在航天、航空和国防领域中的关键部件上大量套用。我国对C/C複合材料的研究和开发主要集中在航天、航空等高技术领域，较少涉足民用高性能、低成本C/C複合材料的研究。整体研究还停留在对材料巨观性能的追求上，对材料组织结构和性能可控性、可调性等基础研究还相当薄弱，难以满足国民经济发展对高性能C/C複合材料的需求。因此，开展高性能C/C複合材料的基础研究具有重大的科学意义和社会、经济效益。

★清华大学

★哈尔滨工业大学

★上海大学

★中南大学

★中国科学院

★西北工业大学

★中航工业制动

★中国航天四院

★中航一院621所

其主要特徵为：

◆ 複合材料所具有的可设计性；

◆ 质量轻，其密度为1.65－2.0g/cm3，仅为钢的四分之一；

◆ 力学特性随温度升高而增大（2200℃以前），是唯一能在2200℃以上保持高温强度的工程材料；

◆ 线膨胀係数小，高温尺寸稳定性好；

◆ 优异的耐烧蚀性能；

◆ 损伤容限高，良好的抗热震性能；

◆ 摩擦特性好，摩擦係数稳定，并可在0.2－0.45範围内调整；

◆ 承载水平高，过载能力强，高温下不会熔化，也不会发生粘接现象；

◆ 使用寿命长，在同等条件下的磨损量约为粉末冶金剎车材料的1/3～1/7；

◆ 导热係数高、比热容大，是热库的优良材料；

◆ 优异的抗疲劳能力；

◆ 具有一定的韧性；维修方便

C/C複合材料剎车盘的实验性研究于上世纪1973年第一次用于飞机剎车。一半以上的C/C複合材料用做飞机剎车装置。高性能剎车材料要求高比热容、高熔点以及高温下的强度，C/C複合材料正好是赢了这一要求，製作的飞机剎车盘重量轻、耐高温、比热容比钢高2.5倍，同金属剎车相比，可节省40%的结构重量。碳剎车盘的使用寿命是金属的5~7倍，剎车力矩平稳，剎车时噪音小，因此碳剎车盘的问世被认为是剎车材料发展史上的一次重大的技术进步。法国欧洲动力、碳工业等公司已经批量生产C/C複合材料剎车片，英国邓禄普公司也已大量生产C/C複合材料剎车片，用于赛车、火车和战斗机的剎车材料。

飞弹、载人飞船、太空梭等 ,在再入环境时飞行器头部受到强激波， 对头部产生很大的压力，其最苛刻部位温度可达2760℃,所以必须选择能够承受再入环境苛刻条件的材料。设计合理的鼻锥外形和选材，能使实际流入飞行器的能量仅为整个热量1%～10%左右。对飞弹的端头帽,也要求防热材料在再入环境中烧蚀量低，且烧蚀均匀对称,同时希望它具有吸波能力、抗核爆辐射性能和全天候使用的性能。三维编织的 C/ C複合材料，其石墨化后的热导性足以满足弹头再入时由160 ℃至气动加热至1700 ℃时的热冲击要求，可以预防弹头鼻锥的热应力过大引起的整体破坏;其低密度可提高飞弹弹头射程，已在很多战略飞弹弹头上得到套用。除了飞弹的再入鼻锥，C/ C 複合材料还可作热防护材料用于太空梭。

C/ C 複合材料自上世纪70 年代首次作为固体火箭发动机(SRM) 喉衬飞行成功以来，极大地推动了SRM喷管材料的发展。採用 C/ C 複合材料的喉衬、扩张段、延伸出口锥，具有极低的烧蚀率和良好的烧蚀轮廓，可提高喷管效率1 %～3%,即可大大提高了SRM 的比沖。喉衬部一般採用多维编织的高密度沥青基C/ C複合材料，增强体多为整体针刺碳毡、多向编织等,并在表面涂覆SiC以提高抗氧化性和抗沖蚀能力。美国在此方面的套用有：①“民兵2Ⅲ”飞弹发动机第三级的喷管喉衬材料； ②“北极星”A27 发动机喷管的收敛段；③MX 飞弹第三级发动机的可延伸出口锥(三维编织薄壁 C/ C 複合材料製品)。俄罗斯用在潜地飞弹发动机的喷管延伸锥(三维编织薄壁 C/ C複合材料製品) 。

由于 C/ C 複合材料的高温力学性能，使之有可能成为工作温度达1500～1700 ℃的航空发动机的理想材料,有着潜在的发展前景。

C/ C 複合材料在涡轮机及燃气系统 (已成功地用于燃烧室、导管、阀门) 中的静止件和转动件方面有着潜在的套用前景,例如用于叶片和活塞，可明显减轻重量 ,提高燃烧室的温度 ,大幅度提高热效率。

C/ C 複合材料因其密度低、优异的摩擦性能、热膨胀率低，从而有利于控制活塞与汽缸之间的空隙，目前正在研究开发用其制活塞。