碳纖維材料是什么鬼？碳纖維車身能安全嗎？

車殼大家都懂。有人認(rèn)為車身外殼是鐵做的。事實(shí)上，鐵皮并不僅限于鐵合金。很多汽車品牌使用鋁合金、高韌性材料或者碳纖維材料。雖然碳纖維不是新材料，了解的人也不多，但是有些車主在改裝的時(shí)候，會(huì)在車殼或者裝飾物上貼一層薄薄的仿碳纖維膜。說起碳纖維，人們馬上會(huì)想到高大上的汽車。腦洞大開，以為所有用碳纖維材料的車，要么是高檔車，要么是賽道賽車，然后就是私人定制，發(fā)燒友改裝車。碳纖維材料為什么這么受歡迎？它的優(yōu)點(diǎn)是什么？

碳纖維是一種高強(qiáng)度、高模量的新型纖維材料，其含碳量高達(dá)95%以上。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向堆積并碳化石墨化而成的微晶石墨材料。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，比重不到鋼的1/4。碳纖維樹脂復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度一般在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，拉伸彈性模量為23000~43000Mpa，也高于鋼。而碳纖維材料僅沿纖維軸向表現(xiàn)出高強(qiáng)度，但抗沖擊性能差，容易損壞。因此，當(dāng)它們被制造成結(jié)構(gòu)部件時(shí)，它們通常利用其較輕的抗拉強(qiáng)度來避免受到側(cè)面沖擊。

隨著學(xué)術(shù)研究從短纖維碳纖維到長(zhǎng)纖維碳纖維，利用碳纖維制作發(fā)熱材料的技術(shù)和產(chǎn)品逐漸進(jìn)入軍用和民用領(lǐng)域。汽車碳纖維復(fù)合材料可用作汽車傳動(dòng)軸、鋼板彈簧、車架和剎車片。目前鋼材約占車身重量的3/4。如果將汽車的鋼制零件全部換成碳纖維復(fù)合材料，車身重量可減輕300kg，燃油效率可提高36%，二氧化碳排放量可減少17%。

1.汽車車身和底盤的應(yīng)用。由于碳纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料具有足夠的強(qiáng)度和剛度，是制造汽車車身、底盤等主要結(jié)構(gòu)件的最輕材料。據(jù)預(yù)測(cè)，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用可使汽車車身和底盤重量減輕40% ~ 60%，相當(dāng)于鋼結(jié)構(gòu)重量的1/3 ~ 1/6。常見的賽車車身和一些改款車身都是為了這個(gè)目的，視覺效果極佳，酷炫。

2.制動(dòng)片的應(yīng)用。碳纖維因?yàn)榄h(huán)保耐磨也應(yīng)用在剎車片上，但是含碳纖維復(fù)合材料的產(chǎn)品價(jià)格偏高，所以這種剎車片主要用在高檔車上。碳纖維剎車盤廣泛應(yīng)用于賽車，如F1賽車。它可以在50米的距離內(nèi)將車速從300公里/小時(shí)降低到50公里/小時(shí)，此時(shí)剎車盤的溫度會(huì)上升到900以上，剎車盤會(huì)因?yàn)槲沾罅繜崮芏兗t。碳纖維剎車盤能承受2 500的高溫，具有優(yōu)異的制動(dòng)穩(wěn)定性。

3輪轂的應(yīng)用，德國輪轂制造專家推出的輪轂系列采用兩件式設(shè)計(jì)，外圈采用碳纖維，內(nèi)輪轂采用輕質(zhì)合金，不銹鋼螺絲，比同尺寸的一般輪轂低40%左右。以20寸輪轂為例。輪轂質(zhì)量6 kg，一般輪轂重18 kg左右。英國Kahm公司采用CFRP制造的RX-X高級(jí)汽車專用車輪，質(zhì)量只有6公斤，既能高速行駛，又能使車輪的徑向慣性力降到最低。英國DYMAG公司研發(fā)的世界最輕碳纖維/鎂輪轂由碳纖維輪網(wǎng)和鎂剎車盤兩部分組成，兩部分之間由鍍鈦的特殊五金件連接。

4.傳動(dòng)軸的應(yīng)用，汽車傳動(dòng)軸的受力比較復(fù)雜，尤其是它承受的扭矩很大。充分考慮了碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料各向異性、比強(qiáng)度高、比模量相對(duì)較低的特點(diǎn)，使用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料傳動(dòng)軸可以替代金屬制品，滿足使用要求。碳纖維傳輸

只要碳纖維在汽車上的應(yīng)用是為了實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化，滿足汽車的剛性需求，既能滿足全球節(jié)能減排的需求，又能滿足大眾的節(jié)油問題。碳纖維材料可以作為未來汽車的主流材料，但是優(yōu)秀的產(chǎn)品總有它的缺點(diǎn)，就是成本太高，小零件價(jià)格維持在萬元，所以只要能降低成本，碳纖維材料就能成為主流材料。(部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò))

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