一次意外，發(fā)現(xiàn)了新材料！

1958年，美國Chance vought 航空公司在研究碳纖維/酚醛樹脂復(fù)合材料時，發(fā)生了一些失誤，使樹脂基體未被氧化而發(fā)生了熱解形成基體碳，這是世界上首次發(fā)現(xiàn)碳/碳復(fù)合材料。

提到復(fù)合材料，了解最多的是樹脂基復(fù)合材料。它是由樹脂為基體、碳纖維/玻璃纖維為增強體的復(fù)合材料，上面提到的碳纖維/酚醛樹脂復(fù)合材料就是一種應(yīng)用廣泛的樹脂基復(fù)合材料。

碳纖維樹脂基復(fù)合材料由于具有較高的比強度、比模量、較好的延展性、卓越的抗腐蝕性等特點，被廣泛應(yīng)用在航空航天等工業(yè)領(lǐng)域，其研究較早、知名度較高，所以在許多人的概念里，復(fù)合材料就等同于碳纖維樹脂基復(fù)合材料。

事實上，復(fù)合材料指由兩種或兩種以上異質(zhì)、異型、異性材料（一種作為基體，其他作為增強體）復(fù)合而成的具有特殊功能和結(jié)構(gòu)的新型材料。除了碳纖維樹脂基復(fù)合材料以外，還有碳/碳復(fù)合材料、金屬基陶瓷復(fù)合材料等。

顧名思義，碳/碳復(fù)合材料是以碳纖維為增強體，其他碳質(zhì)材料為基體的復(fù)合材料。碳/碳復(fù)合材料在研究初期發(fā)展緩慢，直到1969年，第一批兼具高性能和低成本的聚丙烯腈(PAN)基碳纖維被商業(yè)化，并成為碳/碳復(fù)合材料的增強體，使得碳/碳復(fù)合材料在強度上取得了顯著進步，碳/碳復(fù)合材料的特殊性能才開始引起工程界關(guān)注。

經(jīng)過幾十年的研究，現(xiàn)代工藝生產(chǎn)的碳/碳復(fù)合材料已經(jīng)具備高比強、高比模、耐高溫、摩擦磨損性能優(yōu)異等特點，能夠很好地滿足航空航天對材料在高溫、高速條件下的綜合性能要求。因此，碳/碳復(fù)合材料已經(jīng)成為新一代航空航天材料發(fā)展的重點方向之一。

說起剎車盤，大多數(shù)人不太了解，這要從飛機的剎車原理說起。飛機剎車系統(tǒng)一般采用液壓制動技術(shù)（波音787除外），由發(fā)動機為液壓泵提供動力，液壓泵將低壓轉(zhuǎn)換為高壓，通過液壓管路將壓力傳輸給剎車作動器。剎車作動器推動壓緊剎車盤，通過剎車盤間的摩擦，提供阻止機輪滾動的力矩，以減小飛機滑跑速度。

這個聽起來簡單的剎車盤其實一點兒都不簡單。因為飛機著陸時速度很快，蘊含巨大能量，根據(jù)能量守恒定律，飛機需要依靠反推裝置和剎車裝置去吸收掉這個巨大能量（當(dāng)然氣動阻力也能幫一點忙），才能使飛機靜止下來。剎車盤在摩擦過程中，把大部分飛機動能轉(zhuǎn)化為熱能，因此，剎車盤的工作溫度至少在幾百攝氏度。

不僅如此，飛機剎車系統(tǒng)在設(shè)計時，還要考慮許多運營中可能出現(xiàn)的意外情況，這對剎車盤提出了更高要求。比如飛機在跑道高速滑跑準(zhǔn)備起飛時，遇到突發(fā)狀況需要中止起飛。又比如飛機起飛不久發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障需要返回，而且這個時候襟縫翼又無法完全打開。這些意外狀況對于剎車盤的挑戰(zhàn)在于，它需要吸收比正常著陸情況大得多的能量。

其中最嚴酷的挑戰(zhàn)是上面提到的第二種，飛機設(shè)計師要開展“最嚴酷著陸停止試驗”來驗證剎車盤是否滿足設(shè)計需求。在這個試驗工況下，飛機比正常著陸情況更重（油箱幾乎是滿的）、速度更快、氣動阻力更小（襟縫翼不能完全打開）、反推裝置關(guān)閉，幾乎全靠剎車盤吸收飛機動能。

那么這種情況下，剎車盤要吸收多大能量呢？按照飛機重78噸、以200節(jié)速度著陸來計算的話，這個能量大約是360兆焦。如果高中物理還記得的話，1焦耳能量可以把1N物體舉起1米。假設(shè)這個1N的物體是顆小蘋果，那么360兆焦的能量可以把3.6萬噸蘋果舉起1米，或者把這顆小蘋果舉起36萬千米——那差不多是地球到月球的距離。

這時剎車盤由于吸收巨大能量，溫度急劇上升，達到一千多攝氏度，高溫使剎車盤呈現(xiàn)明亮的橙色，像一顆滾燙的火球。