Углерод-углеродные композиты — важнейшие материалы для систем теплозащиты. Они сочетают малый вес, выдающуюся механическую прочность и способность сохранять стабильность при температурах, при которых плавятся большинство металлов. Композиты состоят из микроскопических углеродных волокон, заключенных в графитовую матрицу, и востребованы в аэрокосмической и оборонной отраслях промышленности: из них делают ракетные сопла, носовые обтекатели ракет и теплозащиту гиперзвуковых аппаратов. Однако их производство остается узким местом — традиционные методы требуют многих месяцев повторяющихся циклов пропитки смолами или осаждения из газовой фазы с последующим выжиганием неуглеродных примесей.

В основе метода FAST CAR2, разработанного специалистами из Университета Джонса Хопкинса, лежит технология спекания электрическим полем (FAST), сообщает Techxplore. Вместо того чтобы постепенно наращивать плотность материала в ходе десятков циклов, исследователи вводят углеродсодержащий материал в волокнистую заготовку и за считанные минуты уплотняют его под давлением и током. Первый образец диаметром 2,5 см был получен всего за несколько дней, что в десять раз быстрее классического подхода. Затем, используя более крупные прессы, команда масштабировала технологию до образцов диаметром 15-20 см.

Анализ микроструктуры показал, что FAST CAR2 создает практически однородный материал с порами всего в несколько микрометров, тогда как в промышленных образцах поры часто достигают миллиметра. Высокоскоростные испытания пламенем кислородно-ацетиленовой горелки подтвердили, что характеристики материала сопоставимы с лучшими коммерческими образцами — при этом время производства сократилось на порядок.

Сейчас команда ищет партнеров с более мощными прессами для дальнейшего масштабирования. Если FAST CAR2 оправдает ожидания, он сможет не только снять узкое место в цепочке поставок, но и сделать авиационные и космические технологии значительно дешевле и доступнее.

Техасская компания Carbon Fiber Max подала патентную заявку на композитный материал нового поколения GX-F, сочетающий самосмазывающиеся свойства, высокую прочность и малый вес. Разработчик рассчитывает, что технология на основе углеродных нанотрубок и графена найдёт применение в авиации, космической отрасли, оборонных системах и перспективных гиперзвуковых аппаратах.