V roce 1860 Joseph Swan vynalezl prototyp žárovek, polovakuovou lampu s uhlíkovým drátem. Aby mohl osvětlovat temnou noc, jako světelné těleso elektrického světla se objevila uhlíková vlákna.
Raná uhlíková vlákna nebyla nápadná, byla vyrobena z přírodních vláken s malou strukturální pevností, kvalita vláken z nich byla špatná, při používání se snadno lámala a jejich trvanlivost zdaleka nebyla ideální, a proto byla rychle nahrazena wolframovým vláknem. V důsledku toho se výzkum uhlíkových vláken dostal do období nečinnosti.
V 50. letech 20. století vzrostla poptávka po vysokoteplotních, korozivzdorných a vysoce pevných materiálech v leteckém průmyslu a lidé opět vkládali své naděje do karbidů. Po sérii studií byl nakonec nalezen materiál s bodem tání 3 600 ℃, který byl oficiálně pojmenován „uhlíková vlákna“.
Nejlepšími vlastnostmi uhlíkových vláken jsou nízká hmotnost, vysoká pevnost, vysoká specifická pevnost a specifický modul pružnosti. Jejich hustota je menší než 1/4 hustoty oceli, jejich poměr pevnosti v tahu je asi 10krát vyšší než u železa a modul pružnosti v roztažnosti je asi 7krát vyšší než u železa. Uhlíková vlákna mají navíc řadu vynikajících vlastností, jako je odolnost proti únavě, nerezavění, chemická stabilita a dobrá tepelná stabilita.
V oblasti leteckých motorů se uhlíková vlákna kombinují hlavně s pryskyřicí, kovem, keramikou a dalšími substráty ve formě vyztuženého základu. Tato kombinace se nazývá kompozity vyztužené uhlíkovými vlákny (CFRP). Funguje dobře z hlediska snižování hmotnosti a účinnosti, snižování hluku a emisí, zlepšení pevnosti materiálu a úspory paliva.
Kompozity se také postupně používají ve vysokoteplotních součástech leteckých motorů, jako je například katétr s variabilním přepouštěcím ventilem (VBV) GEnx, vyrobený z dvojitě maleinamidové kyseliny (BMI) vyztužené uhlíkovými vlákny, s hmotností pouhých 3,6 kg na katétr. Tryska se smíšeným průtokem (MFN) na ruském motoru SaM146 také používá díly BMI vyztužené uhlíkovými vlákny, které jsou asi o 20 kilogramů lehčí než kov.
V budoucnu, s dalším zvyšováním pevnosti a houževnatosti kompozitů z uhlíkových vláken, bude aplikace kompozitů z uhlíkových vláken v leteckých motorech populární: zlepší se tepelné smrštění CFRTP, zlepší se proces výroby uhlíku pro tvorbu kompozitů CFRC uhlík/uhlík, zlepší se proces výroby kovu CFRM, zlepší se proces výroby pryže CFRR ...... V obou směrech budou kompozity z uhlíkových vláken nezbytným materiálem pro budoucí vysoce výkonné letecké motory.
Čas zveřejnění: 9. dubna 2019