從太陽鏡到錢包，我(wo)們每(mei)天(tian)都要隨身攜帶幾十(shi)種(zhong)(zhong)不同的(de)配件(jian)。這(zhe)些飾品可以由多種(zhong)(zhong)產品制成，但碳纖(xian)維作為一種(zhong)(zhong)耐用且(qie)引人注目的(de)選擇，正在聲名鵲(que)起。

什么是碳纖維？

碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)屬于(yu)被稱為“纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)增強(qiang)塑料”的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)類材(cai)(cai)料，其(qi)中還包括(kuo)廣泛(fan)用(yong)于(yu)船只和汽車的(de)(de)(de)(de)玻璃纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)以及因(yin)制(zhi)造(zao)防彈背心而聞名(ming)的(de)(de)(de)(de) Kevlar 等材(cai)(cai)料。將超強(qiang)的(de)(de)(de)(de)碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)織(zhi)物(wu)與先進的(de)(de)(de)(de)塑料結合在一(yi)(yi)起，可(ke)(ke)(ke)以制(zhi)造(zao)出一(yi)(yi)種具有幾乎不(bu)可(ke)(ke)(ke)能(neng)的(de)(de)(de)(de)特性的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料：它比鋁輕(qing)(qing)，卻比鋼更(geng)堅固(gu)，在加熱或冷卻時(shi)不(bu)會改變尺寸，具有令人難以置(zhi)信的(de)(de)(de)(de)硬度和剛度，而這僅僅是個(ge)開始。碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)用(yong)途非常廣泛(fan)，每天(tian)都有新的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)被發現。碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)使(shi)飛機更(geng)高效、汽車更(geng)快速、無(wu)人機更(geng)輕(qing)(qing)巧，甚至在錢包、太(tai)陽鏡和皮帶等許多奢侈品中也能(neng)找到(dao)碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)身影。碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)使(shi)材(cai)(cai)料既柔軟又堅固(gu)成為可(ke)(ke)(ke)能(neng)！準備好探(tan)索碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)這種奇(qi)特材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)眾多優(you)點和用(yong)途吧。

碳纖維產品的 12 個獨特優勢

決(jue)定碳(tan)纖維(wei)是否適合(he)您的方法(fa)就(jiu)是了解它的工作(zuo)原理。以下是碳(tan)纖維(wei)有別于其(qi)他材料的 12 個優點！

高拉伸強度和剛度

碳(tan)纖(xian)維(wei)的(de)(de)(de)強度來(lai)自于增強纖(xian)維(wei)：成(cheng)千(qian)上萬條微小的(de)(de)(de)碳(tan)絲(si)，這(zhe)些碳(tan)絲(si)本身具有(you)很強的(de)(de)(de)拉伸強度，但缺乏剛度和(he)抗壓性。將這(zhe)些纖(xian)維(wei)懸掛在環氧(yang)樹脂(zhi)（一種(zhong)強度高、重量輕(qing)的(de)(de)(de)塑料）中，它(ta)們沿(yan)軸向變得堅硬，在拉伸和(he)壓縮時都很強。這(zhe)就產生了“非(fei)各向同(tong)性”強度，即材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)強度隨纖(xian)維(wei)的(de)(de)(de)方(fang)向和(he)取向而(er)變化。這(zhe)與鋼材(cai)(cai)等(deng)“各向同(tong)性”材(cai)(cai)料形成(cheng)鮮明對比，后者無論(lun)排列方(fang)向如(ru)何都具有(you)相同(tong)的(de)(de)(de)特性。在正確排列的(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)，碳(tan)纖(xian)維(wei)部件的(de)(de)(de)強度可與最好的(de)(de)(de)鋼材(cai)(cai)相媲美，而(er)重量僅為鋼材(cai)(cai)的(de)(de)(de)一小部分。這(zhe)使得碳(tan)纖(xian)維(wei)成(cheng)為鋁和(he)鋼等(deng)金屬合適的(de)(de)(de)替(ti)代品，因(yin)為碳(tan)纖(xian)維(wei)的(de)(de)(de)強度可以根據負載(zai)情(qing)況進行(xing)精(jing)確調整。

重量輕

說到重(zhong)量(liang)，碳纖維(wei)是很輕(qing)的(de)！碳纖維(wei)增(zeng)強(qiang)塑(su)料并不比(bi)非增(zeng)強(qiang)塑(su)料重(zhong)多(duo)少。與鋼材相(xiang)比(bi)，整(zheng)體重(zhong)量(liang)減輕(qing)了(le)(le)約(yue) 90%。一個 70 磅(bang)重(zhong)的(de)鋼制汽車引擎蓋可(ke)以重(zhong)新制作，重(zhong)量(liang)僅為(wei) 7 磅(bang)！它比(bi)鋁甚(shen)至鈦還輕(qing)。例如，沃爾(er)沃公司即(ji)將推出(chu)的(de) Polestar One 跑車，通(tong)過戰略性地使(shi)用碳纖維(wei)，減輕(qing)了(le)(le) 500 多(duo)磅(bang)的(de)重(zhong)量(liang)，同時還提高了(le)(le)關鍵部位的(de)剛度。  

適用于多種用途

除了在汽車領(ling)域的(de)廣泛應用，碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)還被應用于幾乎所(suo)有(you)(you)你(ni)(ni)能想象到的(de)領(ling)域。徒(tu)步旅行者(zhe)喜歡碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)在背包和帳篷中的(de)輕(qing)質(zhi)特性，無人機(ji)、飛機(ji)和直升機(ji)可以(yi)顯(xian)著(zhu)提高動力重(zhong)量(liang)比。如果碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)出(chu)現在豪華房車、急診室、樂(le)器或你(ni)(ni)的(de)下一(yi)輛自(zi)行車中，請不要感到驚訝(ya)。事實上，碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)已經為上述每(mei)一(yi)種應用制造了產(chan)品！有(you)(you)沒有(you)(you)試過抬起(qi)一(yi)個沙發(fa)，卻希望它(ta)的(de)重(zhong)量(liang)輕(qing)一(yi)點？你(ni)(ni)不是唯(wei)一(yi)一(yi)個這樣(yang)的(de)人，碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)家具正(zheng)開始一(yi)次(ci)次(ci)拯救過度(du)緊張的(de)脊椎。盡管碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)有(you)(you)點癢，但(dan)現在甚(shen)至(zhi)有(you)(you)公司(si)在生(sheng)產(chan)碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)服(fu)裝 T 恤(xu)！

不會生銹

大多(duo)數(shu)材料對空氣和水的(de)反應很(hen)差，除非受到保(bao)護(hu)，否則(ze)會(hui)腐(fu)蝕、氧化或(huo)分(fen)解。碳(tan)纖(xian)維不會(hui)。碳(tan)纖(xian)維和環氧樹脂都(dou)非常穩定，即使(shi)浸泡(pao)在水中也不會(hui)發(fa)生反應！在非常潮濕(shi)甚至浸水的(de)條件下，它(ta)是(shi)鋼(gang)材的(de)理想替代品。無需(xu)進行(xing)昂貴的(de)防腐(fu)處(chu)理或(huo)持(chi)續重新噴漆。

對 X 射線透明

盡管碳纖維比鋼鐵更堅固，但它對(dui) X 射線完全透明。沒有其(qi)他材料(liao)能將金屬的強度(du)和塑料(liao)的 X 射線透明度(du)結合起來。

在高溫天氣下不會彎曲或改變形狀

通(tong)過使用高(gao)(gao)溫環氧樹(shu)脂，碳(tan)纖(xian)維(wei)可以承受高(gao)(gao)溫和嚴寒，基(ji)本上(shang)不(bu)會變(bian)形或(huo)改變(bian)尺(chi)寸。這(zhe)得(de)益于碳(tan)纖(xian)維(wei)的(de)(de)低(di)熱膨脹特性。長期(qi)以來，音樂家們(men)一直夢想著吉他、豎琴(qin)或(huo)小提琴(qin)能夠(gou)永不(bu)走調。碳(tan)纖(xian)維(wei)正在將這(zhe)一夢想變(bian)為(wei)現實，制造出在熱、冷和潮濕環境(jing)下不(bu)會膨脹或(huo)收縮的(de)(de)樂器。現在，樂器可以經(jing)受風吹日曬(shai)、粗(cu)暴(bao)搬運、旅行等，而且重量(liang)更輕，使用壽命長達數十年。為(wei)碳(tan)纖(xian)維(wei)涂(tu)上(shang)一層(ceng)透明(ming)涂(tu)層(ceng)以保(bao)護其(qi)免受弱點(dian)的(de)(de)影響，仍然是明(ming)智之舉： 紫外(wai)線照射。不(bu)過，只(zhi)要涂(tu)上(shang)適(shi)當的(de)(de)涂(tu)層(ceng)，碳(tan)纖(xian)維(wei)部(bu)件就(jiu)能經(jing)受多年的(de)(de)日曬(shai)。

耐化學腐蝕

碳纖維(wei)（硬質）通常與聚合(he)(he)物基體配合(he)(he)使用。最常見的(de)(de)是碳纖維(wei)與環(huan)氧(yang)(yang)樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)系(xi)統搭(da)配使用。 環(huan)氧(yang)(yang)樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)由樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)和(he)固化劑兩部分(fen)化學(xue)反應而成。 環(huan)氧(yang)(yang)樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)固化后是一種(zhong)(zhong)熱固性(xing)樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)，不(bu)會熔(rong)化或(huo)恢復到原來(lai)的(de)(de)成分(fen)。 這使得環(huan)氧(yang)(yang)樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)成為一種(zhong)(zhong)高度(du)耐(nai)化學(xue)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)塑料，不(bu)會隨著時(shi)間的(de)(de)推移而腐(fu)(fu)蝕、溶解或(huo)熔(rong)化。 這種(zhong)(zhong)環(huan)氧(yang)(yang)樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)使碳纖維(wei)對大多數酒精、酸和(he)其他化合(he)(he)物都具有很強的(de)(de)耐(nai)化學(xue)性(xing)。

良好的導熱性

在(zai)原子(zi)層面上(shang)，碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)是由形(xing)成木(mu)炭的(de)(de)相同材料--碳(tan)構成的(de)(de)。由于碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)具有(you)導熱性，因此熱量很容易沿著纖(xian)(xian)維(wei)(wei)的(de)(de)長度方向傳(chuan)導。碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)的(de)(de)導熱系(xi)數(shu)約為 500 W/mK（瓦特/米開爾文），而鋁的(de)(de)導熱系(xi)數(shu)約為 200 W/mK，銅的(de)(de)導熱系(xi)數(shu)約為 400 W/mK。不過，熱量不會垂直于纖(xian)(xian)維(wei)(wei)傳(chuan)導，因此可以通(tong)過排列纖(xian)(xian)維(wei)(wei)方向來(lai)控制(zhi)熱量流過零件，從而產(chan)生所需的(de)(de)熱性能。

柔韌性和延展性

在鋪層工藝(yi)之前，碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)幾乎可(ke)(ke)以(yi)制成任何形(xing)狀，但要使工藝(yi)和材(cai)料(liao)適應(ying)各種(zhong)幾何形(xing)狀，還需要豐富的(de)(de)經驗和技(ji)術知識。但這并不是終點。復合材(cai)料(liao)既可(ke)(ke)以(yi)做(zuo)成柔性的(de)(de)，也可(ke)(ke)以(yi)做(zuo)成剛性的(de)(de)，但不能兩者(zhe)兼得。2013 年，當 Common Fibers 公司(si)的(de)(de)創始人開發出(chu)碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)鉸鏈(lian) CF-Lex 時(shi)(shi)，這一切都改變了。一塊連續的(de)(de)碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)可(ke)(ke)以(yi)沿單一軸線彎曲，同時(shi)(shi)仍(reng)能保(bao)持其大部分抗拉強度。碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)支(zhi)架可(ke)(ke)以(yi)像鋼材(cai)一樣彎曲，時(shi)(shi)尚飾品可(ke)(ke)以(yi)做(zuo)得更加炫目，還有(you)很多新的(de)(de)應(ying)用等待著我們去發現。Common Fibers 公司(si)的(de)(de)錢包就是這種(zhong)碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)鉸鏈(lian)的(de)(de)一個實例(li)。

視覺外觀和美學

如(ru)果(guo)說幾(ji)(ji)乎每個(ge)人都知道碳(tan)纖(xian)(xian)(xian)維的(de)一(yi)個(ge)特(te)性，那就是(shi)它一(yi)眼就能(neng)識別的(de)外(wai)(wai)觀(guan)。從具侵略性的(de)鯊魚(yu)齒紋、深度以(yi)及(ji)捕捉光(guang)線的(de)方(fang)式來看，碳(tan)纖(xian)(xian)(xian)維都是(shi)不(bu)可(ke)錯(cuo)過的(de)！ 提供(gong)這種迷人外(wai)(wai)觀(guan)的(de)纖(xian)(xian)(xian)維不(bu)僅僅是(shi)裝飾，它們還是(shi)部(bu)件的(de)結構和(he)強度，就像昆蟲的(de)外(wai)(wai)骨骼。無論是(shi)幾(ji)(ji)乎完全由碳(tan)纖(xian)(xian)(xian)維制成(cheng)的(de)超(chao)級跑(pao)車(che)，還是(shi)家具上的(de)簡單裝飾，抑或是(shi)每天隨身攜(xie)帶的(de)錢包或小刀，碳(tan)纖(xian)(xian)(xian)維都是(shi)美麗、醒目和(he)大膽的(de)。 現(xian)在，碳(tan)纖(xian)(xian)(xian)維甚至可(ke)以(yi)編織(zhi)成(cheng)其(qi)(qi)他圖(tu)案，或與其(qi)(qi)他材料（通常是(shi)凱夫(fu)拉爾纖(xian)(xian)(xian)維、玻璃纖(xian)(xian)(xian)維或麥拉纖(xian)(xian)(xian)維）一(yi)起使用(yong)，以(yi)增加一(yi)些色彩。 碳(tan)纖(xian)(xian)(xian)維本身除了(le)黑(hei)色以(yi)外(wai)(wai)不(bu)能(neng)有(you)其(qi)(qi)他顏色。

可與其他材料結合

鋪層(ceng)(ceng)工藝包括將(jiang)多層(ceng)(ceng)碳(tan)纖(xian)維(wei)夾在(zai)(zai)(zai)一(yi)起，制造(zao)商通(tong)常會(hui)選擇在(zai)(zai)(zai)鋪層(ceng)(ceng)中(zhong)加入不同(tong)的(de)材料(liao)，以創(chuang)(chuang)造(zao)不同(tong)的(de)性(xing)能。例如(ru)，賽車(che)通(tong)常會(hui)在(zai)(zai)(zai)外層(ceng)(ceng)添(tian)加一(yi)層(ceng)(ceng)凱夫拉纖(xian)維(wei)，以便在(zai)(zai)(zai)部件受到路面或側壁磨(mo)損時保護碳(tan)纖(xian)維(wei)。泡沫可(ke)以用來增加厚度，而重量的(de)增加卻微乎其微。木材比(bi)碳(tan)纖(xian)維(wei)便宜得多，而且還(huan)能增加柔(rou)韌性(xing)和彈性(xing)。甚至還(huan)可(ke)以將(jiang)金屬(shu)與(yu)碳(tan)材料(liao)層(ceng)(ceng)壓在(zai)(zai)(zai)一(yi)起，創(chuang)(chuang)造(zao)出(chu)復合材料(liao)。可(ke)能性(xing)幾乎是(shi)無窮(qiong)無盡的(de)。這就是(shi)復合材料(liao)的(de)魔力所在(zai)(zai)(zai)，技(ji)術人員和科(ke)學家(jia)們正(zheng)在(zai)(zai)(zai)不斷發明新的(de)創(chuang)(chuang)新材料(liao)組合。

結論

碳(tan)纖(xian)維的優點(dian)難以(yi)計數(shu)，但我們(men)已(yi)經(jing)(jing)盡力向您(nin)展示(shi)了(le)選(xuan)擇碳(tan)纖(xian)維的十(shi)二個獨特理(li)由。盡管碳(tan)纖(xian)維已(yi)經(jing)(jing)存在(zai)了(le)半個世紀(ji)，但仍有(you)許多東西(xi)值得我們(men)去探索--一(yi)旦使用碳(tan)纖(xian)維，就再也(ye)無(wu)法拒絕(jue)。