看見碳纖維就喊性能？干濕制法了解一下

　　[愛卡汽車 導購 原創]

　　如今的汽車市場，各個車型的屬性細分的越發明顯，在選材用料上也會有特別高的傾向性。碳纖維材質目前廣泛使用在性能車或主打性能的運動車型上，有的是在內飾出現，有的則使用在車輛覆蓋件上。我曾經問過不少年輕人，大家光覺得碳纖維就是牛，但是其實根據制作技法和編織工藝的不同，強度和用途也有所不同。所以今天，我們就將對不同編織工藝不同強度的碳纖維做出解讀。

　　今天的內容呢，我們將會從工藝和編織方式來展開。不過在展開解讀之前還是要先來講講車用碳纖維。首先要明確一個概念：無論何種車用碳纖維，只要不是貼紙，那么就都是碳纖維，只不過造價和用途以及強度上有所不同。

碳纖維（carbon fiber）是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維質量比金屬鋁還要輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性。所以目前廣泛使用在汽車內/外飾的制作上。其實碳纖維是廣義的物質統稱，衍生出來的復合類材質很多。

　　1880年愛迪生發明了碳纖維，在實驗燈絲的時候就發現了碳纖維。但直到1963年，在范堡羅（Farnborough） 的皇家航空研究院（Royal Aircraft Establishment ）的研究員們才開發出具有商業價值的碳纖維，使得這種材料的應用成為可能。

曾供職于F1方程式的雷諾和威廉姆斯前技術總監Pat Symonds認為，人類最早將碳纖維制品使用在賽車上應該是1968年奪得勒芒冠軍的福特GT40。它車體內外都有幾處覆蓋著碳纖維，用以提高車身強度。如今在F1賽車以及MOTO GP比賽中都在車輛上大量使用碳纖維材質。

　　碳纖維的制造包括四個過程：纖維紡絲，熱穩定（預氧化），碳化和石墨化。 伴隨的化學變化包括脫氫，環化，預氧化，氧化和脫氧。

　　紡絲：這是碳纖維生產過程中的第一步，主要把原材料分離成纖，屬于物理變化，在這過程中，紡絲液細流與凝固液之間的傳質、傳熱，最后PAN沉析形成凝膠結構的絲條。

　　牽伸：要求溫度100到300度，結合定向纖維的拉伸效應來操作。也是PAN纖維的高模量、高強化、致密化和細化的關鍵步驟。

　　穩定：使用400度加熱氧化的方法使熱塑性PAN線形大分子鏈轉化為非塑性耐熱梯形結構，使其在高溫下不熔不燃，保持纖維形態，熱力學處于穩定狀態。

　　石墨化：需要在溫度1千到2千度，將PAN中非碳元素驅除，最后生成含碳量90%以上的具有亂層石墨結構的碳纖維。

　　但是F1賽車所使用的材料與民用車不同，因為賽車在激烈駕駛時車身受力點與普通道路上的車輛有很大不同，所以在編織方法以及制備方法上就有很大區別，所以也就要引出工藝和編織方法的問題了。先來說說工藝，目前我們常見的車用碳纖維制品分為干式碳纖維和濕式碳纖維。干式碳纖維的制作工藝和流程和賽車有著很大的關系，所以制作出來的產品多用與車架、座椅，機艙蓋，傳動軸等部分。

干式碳纖維的制作方法與濕式碳纖維一樣，都是以纖維布為原料。只不過干式碳纖維所采用的是預浸布，布上涂有環氧樹脂。通過將預浸布放入鋼制模具之后再整體放入熱壓罐成型。

對于部分精度要求更高的零件，例如發動機艙蓋，技術人員會先在油泥模型或是鋼制模型上鋪好預浸布，通過激光和絲距進行定位，手工完成基礎整形后，再覆蓋陽模后送入熱壓罐。

之所以要送進熱壓罐，是因為干式碳纖維件必須在特定的溫度和壓力下才能固化成型，所以需要用到熱壓罐。

　　干式碳纖維相比濕式碳纖維的優勢在于強度高、成型效果好，溢膠少，重量輕。有太多的超跑都使用了碳纖維的車身結構以及覆蓋件。在我們更容易得到的阿爾法羅密歐的Giulia上，就采用了干式碳纖維制作而成的傳動軸。

濕式碳纖維的制作相比起干式碳纖維就要容易了太多，造價也是天壤之別。濕式碳纖維的主流制作方法基本可以分為兩種，一是手糊法，具體操作可以按字面意思來理解。將沒有提前浸泡過環氧樹脂的碳纖維布裁剪成想要的形狀后，先在磨具上刷脫模劑，之后每鋪一層碳纖維布就刷一層環氧樹脂作為粘合劑，直到完成。

　　手糊法制成的濕式碳纖維零件優勢在于不受場地和條件限制，動手能力強的人都可以自行制作。而且對于設備的要求較低，常溫狀態下即可成型，不必須加熱塑形。但是缺點也是明顯的，就是溢膠現象嚴重，大多需要成型后二次打磨。

濕式碳纖維的另一種制作方法就是抽真空法。制作方法和手糊法沒有太多區別，但是環氧樹脂不需要一層一層的大量涂抹。因為在制作的過程中就會先行鋪設導管及導流網，導管的作用是充分引入樹脂，導流網則是對樹脂進行導流，使樹脂更均勻的流遞分布在碳纖布上。在抽真空之后會吸走多余的樹脂，避免溢膠出現。

在我國大學生方程式比賽中，各高校都在廣泛使用抽真空法制作碳纖維零件。此前我曾于北京航空航天大學采訪時見到了他們的碳纖維零件制作，正是使用溢膠更少，質量更輕的抽真空法。

　　相信通過之前的介紹，大家現在已經對碳纖維有了一個基本的了解，但是我們日常最多見到的就是車內的那些碳纖維飾件，我們又該如何分辨呢？別急，下一頁我將通過編織方式來給大家解讀，不同的編織方式是如何代表不同強度的。