[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。
不同編織工藝所帶來的不同強度
除了剛才講到的不同制法，不相同的碳纖維編織紋路也會對整塊產品的強度以及性能產生不一樣的影響。從花紋樣式上大致可以分為平紋編織、斜紋編織以及緞紋編織。在開始講解之前必須先明確一個概念，圖里進行編織的碳纖維絲并不是以單根編織，而是以1000根為一束進行編織。常見的有1k、3k、6k、8K、12k幾種類型。
其實平紋編織的圖案非常好認，好似棋盤一般非常富有對稱性。在編織過程中，絲束以上/下的走勢編織。隔行絲束之間的間隔很小，使平紋組織具有很高的穩定性。
斜紋編織從形態上就可以看出來，采用的是交叉壓線的方式。2×2和4×4如何理解呢，其實也很容易分辨，就是每個絲束將經過2個絲束下去，然后經過2個絲束上來。同樣，4x4斜紋布將經過4個絲束下去，然后經過4個絲束上來。
以奧迪RS7為例，這款車型在內飾面板就使用了斜紋編織樣式的碳纖維飾板，所采用的4×4斜紋，從強度上來說雖然不如2×2，但是可成型性更好，更加適合內飾面板的制作。
來自北京奔馳的A級轎車也采用了碳纖維飾板，從紋路上來看采用的是2×2斜紋編織，表面進行了拋光處理，撫摸不到具體的紋路。
緞紋編織來源自早起制造絲綢織物的編織技法，雖然看起來順滑和無縫，但實際強度不高。所以像碳纖維座椅這種制品，依舊需要使用2×2的斜紋編織法來完成制造。
全文總結：相信通過今天的介紹，大家心里都已經碳纖維有了基本的認識，也了解了不同工藝和不同編織方法所制造出的碳纖維制品在強度以及成本上的區別。所以以后千萬不要看到有碳纖維制品出現在車上就覺得很貴很性能，畢竟很有可能這個濕式碳纖維制造而來的零件還不如您在網上定制的手機殼值錢。
精彩內容回顧：
