『化学㉕』C/Cコンポジット(Carbon Fiber Reinforced Carbon Composite:炭素繊維強化炭素複合材料) 河東丈二

今まで述べてきたカーボン材料以外に、この３０年くらいの間に多くの新しいカーボン材料が生まれています。 炭素繊維強化炭素複合材（以下Ｃ／Ｃコンポジットという）もその一つです。 従来のカーボン材料も強い材料ですが、 強度にも限界があり、落とすと衝撃で割れることが多いです。炭素繊維強化炭素 [n 1] (CFRC)、炭素-炭素 (C/C)、または強化炭素-炭素 (RCC) は、グラファイトのマトリックス内の炭素繊維強化からなる複合材料です。 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ます。 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ます。 F1マシンに初めてカーボンブレーキが採用されたのは1976年。 Ｃ／Ｃコンポジットは従来のカーボン材より曲げ強度で約３～４倍あり、 落としても殆ど割れない衝撃強さがあります。 耐熱性の高強度材料として宇宙、航空機部品用に開発されました。 また、ホットプレスモールド部品、セッター（冶金での受け皿）、耐熱ボルト、ナットなどに使われています。 Ｃ／Ｃコンポジットには大別して３つのタイプがあり、後にその製造方法を示します。

製造方法を要約するとタイプ別に、様々な成形法で炭素繊維を芯材にしたフェノール樹脂成形物（ＣＦＲＰ）を作り、 それを真空中で１０００～２３００℃で焼成して、フェノール樹脂の部分を炭化させます。 すると炭素繊維の周りをフェノール樹脂が炭化してできたカーボンで囲まれた状態のものがえられます。 このときフェノール樹脂の中の炭素以外の成分（水素、酸素など）が気化してなくなるので、フェノール樹脂が炭化した カーボンの中には多数の気泡ができます。 この気泡を埋めるために一度焼成済みのものをフェノール樹脂液に浸し加圧含浸した後、 再度焼成炭化します。 これを通常３～６回繰り返して製品に仕上げます。 Ｃ／ＣとはＣＦＲＣの略語で、 英語のCarbon　Fiber　Reinforced　Carbonのことで、炭素繊維で強化されたカーボンの意味です。 上のＣＦＲＰは炭素繊維で強化されたプラスチックの英語の略語です。

炭素繊維強化炭素複合材は、高温での構造用途、または熱衝撃抵抗および/または低熱膨張係数が必要な場所に適しています。 他の多くのセラミックよりも脆性は低いですが、耐衝撃性に欠けます。

類似製品

炭素繊維強化炭化ケイ素 (C/SiC) は、炭素繊維と炭化ケイ素を使用する純粋な炭素-炭素として開発されたものです。 純粋なカーボンカーボンよりもわずかに密度が高く、耐久性が高い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やブレーキパッドに使用できます。 それを使用した最初の車は、メルセデス・ベンツ C215 クーペ F1 エディションでした。 ブガッティ ヴェイロンと現在の一部のベントレー、フェラーリ、ポルシェ、コルベット ZR1、Z06、ランボルギーニに標準装備されています。 また、D3 S8、B7 RS4、C6 S6 および RS6、R8 などの特定の高性能アウディ車の「オプションのアップグレード」としても提供されます。 この素材は重量があるため、フォーミュラ 1 では使用されません。

カーボン ブレーキは、コンコルド超音速輸送機で最初に使用された 1980 年代に民間航空機で広く利用できるようになりました。

ハイテク レーシングカーで使用される関連する非セラミック カーボン複合材は、イタリアの自動車会社パガーニが製造するゾンダ R およびウアイラ スーパーカーで使用されるカルボタニウム カーボン チタン複合材です。

Carbon Fiber Reinforced Carbon Composite　Joji Kawahigashi

In addition to the carbon materials mentioned so far, many new carbon materials have been created in the last 30 years.

Carbon fiber reinforced carbon composite material (hereinafter referred to as C/C composite) is one of them.

Conventional carbon materials are also strong materials, but there is a limit to their strength, and they often break on impact when dropped. Carbon fiber reinforced carbon [n 1] (CFRC), carbon-carbon (C/C), or reinforced carbon-carbon (RCC) are composite materials consisting of carbon fiber reinforcement within a matrix of graphite. Developed for intercontinental ballistic missile reentry vehicles, it is most widely known as a space shuttle orbiter nosecone and wing leading edge material. Carbon carbon brake discs and brake pads have been standard components of his F1 racing car's braking system since the late 1970s. Carbon brakes were first used in F1 machines in 1976.

C/C composite has flexural strength about 3 to 4 times that of conventional carbon material, and has impact strength that makes it almost unbreakable even if dropped.

Developed as a heat-resistant, high-strength material for space and aircraft parts.

It is also used for hot press mold parts, setters (metallurgical trays), heat-resistant bolts and nuts.

There are roughly three types of C/C composites, and their manufacturing methods are shown below.

To summarize the manufacturing method, phenolic resin moldings (CFRP) with carbon fiber as the core material are made by various molding methods, and then baked in a vacuum at 1000 to 2300°C to carbonize the phenolic resin part. Let

As a result, the carbon fiber is surrounded by carbon made by carbonizing the phenolic resin.

At this time, the components other than carbon (hydrogen, oxygen, etc.) in the phenolic resin are vaporized and disappear, so many bubbles are formed in the carbonized carbon of the phenolic resin.

In order to fill these air bubbles, the calcined material is immersed in a phenolic resin liquid and impregnated under pressure, and then calcined and carbonized again.

This is usually repeated 3 to 6 times to finish the product.

C/C is an abbreviation for CFRC, which means Carbon Fiber Reinforced Carbon in English, meaning carbon reinforced with carbon fiber.

CFRP above is the English abbreviation for carbon fiber reinforced plastic.

Carbon fiber reinforced carbon composites are suitable for structural applications at high temperatures or where thermal shock resistance and/or low coefficient of thermal expansion are required. It is less brittle than many other ceramics, but lacks impact resistance.

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Carbon fibre-reinforced silicon carbide (C/SiC) is a development of pure carbon–carbon that uses silicon carbide with carbon fibre. It is slightly denser than pure carbon-carbon and thought to be more durable.

It can be used in the brake disc and brake pads of high-performance road cars. The first car to use it was the Mercedes-Benz C215 Coupe F1 edition. It is standard on the Bugatti Veyron and certain current Bentleys, Ferraris, Porsches, Corvette ZR1, Z06 and Lamborghinis. They are also offered as an "optional upgrade" on certain high performance Audi cars, including the D3 S8, B7 RS4, C6 S6 and RS6, and the R8. The material is not used in Formula 1 because of its weight.

Carbon brakes became widely available for commercial airplanes in the 1980s, having been first used on the Concorde supersonic transport.

A related non-ceramic carbon composite with uses in high-tech racing automotives is the carbotanium carbon–titanium composite used in the Zonda R and Huayra supercars made by the Italian motorcar company Pagani.