強化カーボン-カーボン

炭素繊維強化カーボン^{[n 1]}（CFRC ^[4]）、 カーボンカーボン（C/C ^[2]）、または強化カーボンカーボン（RCC）は、グラファイトマトリックス内の炭素繊維強化複合材料である。大陸間弾道ミサイルの再突入体用に開発され、スペースシャトルオービターのノーズコーンと翼前縁の材料として最も広く知られている。カーボンカーボンブレーキディスクとブレーキパッドは、1970年代後半からF1レーシングカーのブレーキシステムの標準コンポーネントとなっている。F1カーにカーボンブレーキが初めて搭載されたのは1976年のことである。

炭素炭素は、高温での構造用途、または耐熱衝撃性や低熱膨張係数が必要とされる用途に適しています。他の多くのセラミックよりも脆くはありませんが、耐衝撃性がありません。スペースシャトルコロンビアは、大気圏再突入時に、スペースシャトルの外部燃料タンクから剥がれたポリウレタンフォーム断熱材の衝撃でRCCパネルの1つが破損し、破壊されました。

材料は3段階で作られる：^[5]

まず、炭素繊維や布をプラスチックやピッチなどの有機 バインダーで囲み、材料を意図した最終形状に積層します。多くの場合、コークスやその他の微細炭素骨材がバインダー混合物に追加されます。

次に、レイアップを加熱し、熱分解によってバインダーを比較的純粋な炭素に変換します。このプロセスでバインダーの体積が減り、空隙が形成されます。骨材を追加するとこの問題は軽減されますが、完全になくなるわけではありません。

3 番目に、数日間かけて、高温のアセチレンなどの炭素形成ガスを材料に通すことで、空隙を徐々に埋めます。この長時間の熱処理プロセスにより、炭素はより大きなグラファイト結晶に形成され、これが材料の高コストの主な原因です。スペース シャトルの翼の前縁とノーズ コーンに使用されている灰色の「強化炭素炭素 (RCC)」パネルの製造には、NASA は 1 平方フィートあたり 10 万ドルを費やしました^{[説明が必要]。}ただし、このコストの大部分は、パネルに関連する高度な形状と研究コストによるものです。この段階には、完成品の製造も含まれます。^[5]

C/Cは、繊維スキャフォールドの積層方法とマトリックスフィラーの品質/密度に応じて、熱膨張、温度勾配、熱サイクルに対して高い耐性を持つようにできる硬質材料です。炭素炭素材料は、2000℃以上でも特性を維持します。この温度は、酸化を防ぐ保護コーティングの助けを借りて超える場合があります。^[6] この材料の密度は1.6〜1.98 g/cm ³です。^[7]

炭素繊維強化シリコンカーバイド（C/SiC ）は、炭素繊維を含むシリコンカーバイドを使用した純粋な炭素-炭素の開発です。純粋な炭素-炭素よりもわずかに密度が高く、より耐久性があると ^{考えられています。}

高性能ロードカーのブレーキディスクとブレーキパッドに使用できます。最初に使用した車は、メルセデスベンツC215クーペF1エディションでした。^[8]ブガッティヴェイロンや多くのベントレー、フェラーリ、ランボルギーニ、ポルシェ、コルベットZR1およびZ06に標準装備されています。また、D3 S8、B7 RS4、C6 S6およびRS6、R8など、特定の^{[どの車種? ]}高性能^[要説明] アウディ車ではオプションのアップグレードとしても提供されています。この素材は重量があるため、F1では使用されていませ ん。

カーボンブレーキは1980年代に民間航空機に広く普及し、^[9]超音速旅客機コンコルド で初めて使用されました。

ハイテクレーシングカーに使用されている関連する非セラミック炭素複合材としては、イタリアの自動車メーカー、パガーニが製造したゾンダ R およびウアイラ スーパーカーに使用されているカーボタニウム炭素チタン複合材があります。

• コンコルド用カーボンブレーキ