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Concept
Composite carbone/carbone
Résumé
Le composite carbone/carbone, ou C/C, est un matériau composite constitué d’un ajout de fibres de carbone dans une matrice de graphite. Il a été développé pour les coiffes des missiles balistiques intercontinentaux, mais est plus connu pour être le matériau dont sont composées les coiffes et ailes des bords d’attaque des navettes spatiales. Les freins à disque et les plaquettes de frein du polymère renforcé de fibres de carbone sont les composants standards du système de frein des voitures de course de Formule 1 depuis 1976.
Le composite carbone/carbone résiste parfaitement au contact de hautes températures, et également, là où une résistance au choc thermique ou un faible coefficient de dilatation thermique sont nécessaires. Bien qu’il soit moins fragile que bon nombre d’autres céramiques, il manque de résistance à l’impact. Par exemple, la Navette spatiale Columbia a été détruite alors qu’elle rentrait dans l’atmosphère après qu’un de ses volets en composite carbone/carbone s'est cassé à cause de l’impact d’un morceau de mousse isolante du réservoir externe de la navette spatiale américaine.
Ce matériau est fabriqué en trois étapes :
D’abord, le matériau est immobilisé sous la forme finale souhaitée, avec des filaments ou une couverture de carbone entourée d’un liant organique comme le plastique ou la poix. On ajoute souvent au mélange liant du coke ou d’autres fins granulats de carbone.
Dans un deuxième temps, on chauffe la superposition de couches, pour que la pyrolyse transforme le liant en un carbone relativement pur. Pendant ce processus, le liant perd de son volume, des vides sont alors créés ; l’ajout de granulats diminue ce problème, mais ne l’élimine pas.
Enfin, les vides sont peu à peu comblés par forçage du gaz formé de carbone, comme l’acétylène, à travers le matériau à haute température, et ce pendant plusieurs jours. Ce long processus de traitement thermique permet également au carbone de se constituer en plus gros cristaux de graphite. C’est pour cela que ce matériau coûte cher.
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