碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為23000~43000Mpa也高于鋼。但碳纖維材料也只是沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度，其耐沖擊性卻較差，容易損傷，所以在制造成為結(jié)構(gòu)組件時(shí)，往往利用其耐拉質(zhì)輕的優(yōu)勢(shì)而避免去做承受側(cè)面沖擊的部分一般。碳纖維的密度為1750 kg/立方米，此密度廣泛被使用于大型飛機(jī)，例如空中客車的A350與A380，波音787均利用碳纖維復(fù)合材料來(lái)減輕耗油量。另外大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片，賽車、高端自行車的車身均為碳纖維復(fù)合材料需求量增加的重要因素。
目前碳纖維材料在民用量產(chǎn)汽車，尤其是中檔產(chǎn)品應(yīng)用也十分廣泛，很多廠商也已經(jīng)開始提供碳纖維材料的小組件，如后視鏡殼、內(nèi)飾門板、門把手、排擋桿、賽車座椅、空氣套件等，同時(shí)可以原裝位安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)艙的風(fēng)箱、進(jìn)氣歧管等碳纖維改裝件也是品種繁多。
每一根碳纖維由數(shù)千條更微小的碳纖維所組成，直徑大約5至8微米。在原子層面的碳纖維跟石墨很相近，是由一層層以六角型排列的碳原子所構(gòu)成。兩者差別在于層與層之間的連結(jié)。石墨是晶體結(jié)構(gòu)，它的層間連結(jié)松散，而碳纖維不是晶體結(jié)構(gòu)，層間連結(jié)是不規(guī)則的。
從紙般柔軟到鋼鐵般強(qiáng)硬的質(zhì)變過程，通過在模具中按纖維方向交錯(cuò)疊放碳纖維布，利用環(huán)氧樹脂粘接劑將多層切割好的碳纖維布逐層站在一起，這一過程需要用5到10層甚至更多的碳纖維布，粘合成加厚版碳纖維布。這時(shí)它的柔韌性已經(jīng)非常的差，幾乎跟剛性材料差不多。
摸上去手感與塑料差不多，卻有著鋼鐵一般強(qiáng)度和韌性的碳纖維組件，不僅能夠幫助整車有效減重，更由于其昂貴的特性而變成奢華的象征。以法拉利、蘭博基尼、帕加尼等為代表的意大利超級(jí)跑車想必大家非常熟悉，為了追求輕量化，由于制造過程幾乎不計(jì)成本，所以在車上大規(guī)模應(yīng)用碳纖維組件甚至整車使用碳纖維材料完全不是難題。
在民用汽車領(lǐng)域，奔馳嘗試應(yīng)用碳纖維材料作為潰縮區(qū)域，首先在SLR McLaren上得到了應(yīng)用。呈尖塔狀的碳纖維潰縮柱由無(wú)數(shù)根粗壯的碳纖維經(jīng)過編織而成，雖然結(jié)構(gòu)依舊無(wú)比堅(jiān)硬，但是在設(shè)計(jì)上讓它能夠在正面碰撞時(shí)破碎成無(wú)數(shù)細(xì)小的碎片，來(lái)吸收大量的能量，并且碎片不會(huì)對(duì)人造成傷害，這一點(diǎn)非常類似于汽車鋼化玻璃的破碎原理。
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