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說起碳纖維材料，從早些年的超級跑車專屬到現(xiàn)在廣泛運用在性能車、運動型車身上，我 們對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，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%的無機高分子纖維，是由有機纖維經(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，碳纖維增強復(fù)合材料常用于制造飛機和航天器部件、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)和高強度的部件。 而我們平時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：電費貴：沒想到吧？碳纖維的加工工藝主要是熱處理，需要耗費大量的電，電費占碳纖維生產(chǎn)成本的25％－30％，名副其實的耗電大戶。 三：工藝貴：由于是一個多學(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，很多公司都對自己的工藝和配方都有嚴(yán)格的保護措施，可以說入行門檻相當(dāng)高。

原料拉絲

碳纖維成品

有國外研究機構(gòu)統(tǒng)計過，每公斤碳纖維的造價超過20美元，而每公斤鋼材的造價不到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)時對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)時的法拉利、蘭博基尼、保時捷的超跑要么使用單體金屬車身，要么使用鋼管式車架，時下風(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。1981年，邁凱倫 MP4/1的設(shè)計師約翰·巴納德 （ John Barnard，曾經(jīng)任職F1布拉漢姆-阿爾法·羅密歐車隊 ）設(shè)計了全世界第一個一體式碳纖維車架賽車。1996年的邁凱倫F1成為第一個量產(chǎn)碳纖維車架的車型。在如今超級跑車的行列中，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作為運動豪華品牌，碳纖維的運用當(dāng)然也不會缺席。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)動機，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），但是碳纖維被運用在空氣動力學(xué)套件、傳動系統(tǒng)、座椅外殼、門板內(nèi)飾等多個部位，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最佳，0到100千米/小時的加速時間僅需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軸，這在同級別車?yán)锩媸仟氁粺o二的。碳纖維傳動軸重量不到傳統(tǒng)金屬傳動軸的一半，強度卻大了三倍不止。曾有英國媒體做過一個試驗，將同等粗細(xì)的普通傳動軸和碳纖維傳動軸放在扭力機上對其施力，當(dāng)扭力施加到1376Nm時，普通傳動軸就扭曲變形了，而碳纖維傳動軸施力到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/小時加速性能提 升8-10%，制動距離縮短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軸的車型來說同樣可以擁有更強的傳動效率和操控性能。

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)中高速撞車的場面，只有采用了碳 纖車體才能抵御這種強度的撞擊。

另外，碳纖維復(fù)合材料還具有更高的疲勞強度。鋼和鋁的疲勞強度是抗拉強度的30-50%，而碳纖維復(fù)合材料可達70-80%，因此汽車上應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料對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，這還是由于對碳纖維的認(rèn)知誤區(qū)導(dǎo)致的，要知道，世界上很多先進飛機的機身和引擎都采用了大量碳纖維復(fù)合材料部件。

當(dāng)然，對于普通消費者來說，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，無論是內(nèi)飾還是外觀，獨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動感。

碳纖維復(fù)合材料作為目前汽車制造方面最先進的材料之一已經(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軸的Alfa Romeo，各種個性碳纖維裝飾件隨您選，打造獨一無二的愛車。現(xiàn)在就聯(lián)系您附近的經(jīng)銷店預(yù)約賞車試駕吧。