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說起碳纖維材料，從早些年的超級(jí)跑車專屬到現(xiàn)在廣泛運(yùn)用在性能車、運(yùn)動(dòng)型車身上，我 們對(duì)于這種新型材料的應(yīng)用已經(jīng)慢慢習(xí)以為常。不過在很多人的印象里，碳纖維依舊是種昂貴的材料，那么到底碳纖維是什么呢？它為什么這么貴？汽車為什么要用碳纖維材料？ 今天我們就來聊一聊。

碳纖維是什么？

碳纖維到底是什么？很多人都覺得它與碳有點(diǎn)關(guān)系，于是人們經(jīng)常也就認(rèn)為它像木炭一樣易燃燒，而且脆……其實(shí)，碳纖維不是碳，碳是一種單質(zhì)， 只由碳元素組成，比如金剛石、石墨。當(dāng)然它跟煤、木炭這種材質(zhì)也不沾邊。碳纖維是含碳量高于90%的無機(jī)高分子纖維，是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化、石墨化處理而得到的微晶石墨材料。通俗來講是一種經(jīng)過特殊處理的纖維狀化合物或者聚合物。它既有碳材料堅(jiān)硬的固有特性，又有紡織纖維柔軟的加工特性，被稱為材料之王。

這種聚合物最初形態(tài)是一種長而細(xì)的材料束，直徑只有0.005-0.01毫米。為了產(chǎn)生碳纖維，需要將幾千條材料束集束在一起形成像紗線一樣的纖維束，讓它可以單獨(dú)使用或被編織成“織物”。紗線或織物再與環(huán)氧樹脂結(jié)合，纏繞或模壓成形，形成各種復(fù)合材料，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料常用于制造飛機(jī)和航天器部件、賽車車身、高爾夫球桿軸、自行車架、釣魚桿、汽車彈簧、帆船桅桿以及許多其他需要輕質(zhì)和高強(qiáng)度的部件。 而我們平時(shí)看到的碳纖部件就是這種已經(jīng)加工成型的碳纖復(fù)合材料部件了。

碳纖維為什么這么貴？

碳纖維貴主要有三個(gè)方面的原因： 一：原料貴：現(xiàn)代碳纖維原材料主要來源于高分子有機(jī)化合物以及石油提取物，一 般情況下2-2.2噸原絲只能燒出１噸碳纖維，成本大約4-6萬／噸，是鋼材的4-5倍。 二：電費(fèi)貴：沒想到吧？碳纖維的加工工藝主要是熱處理，需要耗費(fèi)大量的電，電費(fèi)占碳纖維生產(chǎn)成本的25％－30％，名副其實(shí)的耗電大戶。 三：工藝貴：由于是一個(gè)多學(xué)科交叉的產(chǎn)品，碳纖維的研發(fā)成本極高，生產(chǎn)過程中也會(huì)涉及各種化學(xué)催化反應(yīng)，完整的工藝流程又長又復(fù)雜， 作為高科技產(chǎn)品，很多公司都對(duì)自己的工藝和配方都有嚴(yán)格的保護(hù)措施，可以說入行門檻相當(dāng)高。

原料拉絲

碳纖維成品

有國外研究機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)過，每公斤碳纖維的造價(jià)超過20美元，而每公斤鋼材的造價(jià)不到1美元。

哪些車在用碳纖維？

碳纖維最早應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，是在上世紀(jì)80年代初，不過，當(dāng)時(shí)對(duì)碳纖維的使用僅僅局限于賽車車身的板件，其目的也僅是為了減輕賽車的重量，并沒有為車輛提供額外的車身剛性。所以當(dāng)時(shí)的法拉利、蘭博基尼、保時(shí)捷的超跑要么使用單體金屬車身，要么使用鋼管式車架，時(shí)下風(fēng)靡的一體式 碳纖維車架還無跡可尋。

法拉利 F40

而最早出現(xiàn)的一體式碳纖維車架來自F1賽場(chǎng)。1981年，邁凱倫 MP4/1的設(shè)計(jì)師約翰·巴納德 （ John Barnard，曾經(jīng)任職F1布拉漢姆-阿爾法·羅密歐車隊(duì) ）設(shè)計(jì)了全世界第一個(gè)一體式碳纖維車架賽車。1996年的邁凱倫F1成為第一個(gè)量產(chǎn)碳纖維車架的車型。在如今超級(jí)跑車的行列中，法拉利、邁凱倫、布加迪、帕加尼等都紛紛使用了一體式碳纖維車架。甚至還有全碳纖維車身的，身價(jià)自然不菲。

邁凱倫 MP4/1

邁凱輪 F1

邁凱輪塞納

柯尼塞格 Agera RS

Alfa Romeo作為運(yùn)動(dòng)豪華品牌，碳纖維的運(yùn)用當(dāng)然也不會(huì)缺席。去年底剛剛宣布停產(chǎn)的4C便是采用了單體碳纖維車身，并且前后使用了鋁制副車架，整個(gè)底盤重量僅為107公斤，而整車的整備質(zhì)量僅為1,118公斤。雖然搭載1.75T發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率僅為240馬力，但是在紐北賽道卻跑出了8分04秒的成績，是所有250馬力以下車型中最快的，這和它的單體碳纖維車身有著密切關(guān)系。

在目前能夠買到的車型中，Alfa Romeo QV車型也是用了大量的碳纖維材質(zhì)，雖然不是用碳纖維做車架（真用了大多數(shù)人也就買不起了），但是碳纖維被運(yùn)用在空氣動(dòng)力學(xué)套件、傳動(dòng)系統(tǒng)、座椅外殼、門板內(nèi)飾等多個(gè)部位，大大降低了車身重量。就拿最新推出的Giulia GTA來說， 碳纖部件使用量更多，與Giulia QV車型相比，Giulia GTA減輕了100公斤的重量，2.82公斤/馬力的重推比也是同級(jí)最佳，0到100千米/小時(shí)的加速時(shí)間僅需3.6秒，比Giulia QV還要再快0.3秒。

除了高性能版，普通民用版本的Alfa Romeo也全系配備了碳纖維傳動(dòng)軸，這在同級(jí)別車?yán)锩媸仟?dú)一無二的。碳纖維傳動(dòng)軸重量不到傳統(tǒng)金屬傳動(dòng)軸的一半，強(qiáng)度卻大了三倍不止。曾有英國媒體做過一個(gè)試驗(yàn)，將同等粗細(xì)的普通傳動(dòng)軸和碳纖維傳動(dòng)軸放在扭力機(jī)上對(duì)其施力，當(dāng)扭力施加到1376Nm時(shí)，普通傳動(dòng)軸就扭曲變形了，而碳纖維傳動(dòng)軸施力到4713Nm才斷裂。

為什么要用碳纖維造車？

碳纖維應(yīng)用于汽車后，給汽車制造帶來最明顯的好處就是汽車輕量化，最直接影響的就是能耗、 加速、制動(dòng)性能的提升。碳纖維與鋼結(jié)構(gòu)相比，可減重40-50%，與鋁結(jié)構(gòu)相比，也可減重20-30%。 一般而言，車重減小10％，油耗可降低6-8％，污染物排放降低5-6%, 0-100千米/小時(shí)加速性能提 升8-10%，制動(dòng)距離縮短2-7米。

其次是提升操控性。同樣重量的碳纖維與鋼相比，重量更輕， 但物理強(qiáng)度更高、更硬。所以使用碳纖維單體車架的車型極限更高，性能更好。而像Alfa Romeo 那樣全系配備碳纖維傳動(dòng)軸的車型來說同樣可以擁有更強(qiáng)的傳動(dòng)效率和操控性能。

然后是安全性提升。車身輕量化可以使整車的重心下移，提升了汽車操縱穩(wěn)定性，車輛的運(yùn)行將 更加安全、穩(wěn)定。碳纖維復(fù)合材料具有極佳的能量吸收率，碰撞吸能能力是鋼的6-7倍、鋁的3-4 倍，這進(jìn)一步保證了汽車的安全性。我們經(jīng)常能看到F1比賽當(dāng)中高速撞車的場(chǎng)面，只有采用了碳 纖車體才能抵御這種強(qiáng)度的撞擊。

另外，碳纖維復(fù)合材料還具有更高的疲勞強(qiáng)度。鋼和鋁的疲勞強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度的30-50%，而碳纖維復(fù)合材料可達(dá)70-80%，因此汽車上應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料對(duì)于材料疲勞可靠性有較大提升。很多人覺得碳纖維容易老化、脆化，這還是由于對(duì)碳纖維的認(rèn)知誤區(qū)導(dǎo)致的，要知道，世界上很多先進(jìn)飛機(jī)的機(jī)身和引擎都采用了大量碳纖維復(fù)合材料部件。

當(dāng)然，對(duì)于普通消費(fèi)者來說，車身上大量采用碳纖維部件是一種奢求。退而求其次，在車身上做一些碳纖裝飾也不錯(cuò)，無論是內(nèi)飾還是外觀，獨(dú)特的碳纖維編制紋路不僅能夠讓自己的愛車看起來與眾不同，還能夠提升檔次和運(yùn)動(dòng)感。

碳纖維復(fù)合材料作為目前汽車制造方面最先進(jìn)的材料之一已經(jīng)不再是高高在上，跑車專屬了。它離我們普通的消費(fèi)者越來越近。目前，2020款全新Giulia、Stelvio已經(jīng)到店，只要30多萬，就可以買到帶有碳纖維傳動(dòng)軸的Alfa Romeo，各種個(gè)性碳纖維裝飾件隨您選，打造獨(dú)一無二的愛車。現(xiàn)在就聯(lián)系您附近的經(jīng)銷店預(yù)約賞車試駕吧。