看见碳纤维就喊性能？干湿制法了解一下

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　　如今的汽车市场，各个车型的属性细分的越发明显，在选材用料上也会有特别高的倾向性。碳纤维材质目前广泛使用在性能车或主打性能的运动车型上，有的是在内饰出现，有的则使用在车辆覆盖件上。我曾经问过不少年轻人，大家光觉得碳纤维就是牛，但是其实根据制作技法和编织工艺的不同，强度和用途也有所不同。所以今天，我们就将对不同编织工艺不同强度的碳纤维做出解读。

　　今天的内容呢，我们将会从工艺和编织方式来展开。不过在展开解读之前还是要先来讲讲车用碳纤维。首先要明确一个概念：无论何种车用碳纤维，只要不是贴纸，那么就都是碳纤维，只不过造价和用途以及强度上有所不同。

碳纤维（carbon fiber）是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维质量比金属铝还要轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性。所以目前广泛使用在汽车内/外饰的制作上。其实碳纤维是广义的物质统称，衍生出来的复合类材质很多。

　　1880年爱迪生发明了碳纤维，在实验灯丝的时候就发现了碳纤维。但直到1963年，在范堡罗（Farnborough） 的皇家航空研究院（Royal Aircraft Establishment ）的研究员们才开发出具有商业价值的碳纤维，使得这种材料的应用成为可能。

曾供职于F1方程式的雷诺和威廉姆斯前技术总监Pat Symonds认为，人类最早将碳纤维制品使用在赛车上应该是1968年夺得勒芒冠军的福特GT40。它车体内外都有几处覆盖着碳纤维，用以提高车身强度。如今在F1赛车以及MOTO GP比赛中都在车辆上大量使用碳纤维材质。

　　碳纤维的制造包括四个过程：纤维纺丝，热稳定（预氧化），碳化和石墨化。 伴随的化学变化包括脱氢，环化，预氧化，氧化和脱氧。

　　纺丝：这是碳纤维生产过程中的第一步，主要把原材料分离成纤，属于物理变化，在这过程中，纺丝液细流与凝固液之间的传质、传热，最后PAN沉析形成凝胶结构的丝条。

　　牵伸：要求温度100到300度，结合定向纤维的拉伸效应来操作。也是PAN纤维的高模量、高强化、致密化和细化的关键步骤。

　　稳定：使用400度加热氧化的方法使热塑性PAN线形大分子链转化为非塑性耐热梯形结构，使其在高温下不熔不燃，保持纤维形态，热力学处于稳定状态。

　　石墨化：需要在温度1千到2千度，将PAN中非碳元素驱除，最后生成含碳量90%以上的具有乱层石墨结构的碳纤维。

　　但是F1赛车所使用的材料与民用车不同，因为赛车在激烈驾驶时车身受力点与普通道路上的车辆有很大不同，所以在编织方法以及制备方法上就有很大区别，所以也就要引出工艺和编织方法的问题了。先来说说工艺，目前我们常见的车用碳纤维制品分为干式碳纤维和湿式碳纤维。干式碳纤维的制作工艺和流程和赛车有着很大的关系，所以制作出来的产品多用与车架、座椅，机舱盖，传动轴等部分。

干式碳纤维的制作方法与湿式碳纤维一样，都是以纤维布为原料。只不过干式碳纤维所采用的是预浸布，布上涂有环氧树脂。通过将预浸布放入钢制模具之后再整体放入热压罐成型。

对于部分精度要求更高的零件，例如发动机舱盖，技术人员会先在油泥模型或是钢制模型上铺好预浸布，通过激光和丝距进行定位，手工完成基础整形后，再覆盖阳模后送入热压罐。

之所以要送进热压罐，是因为干式碳纤维件必须在特定的温度和压力下才能固化成型，所以需要用到热压罐。

　　干式碳纤维相比湿式碳纤维的优势在于强度高、成型效果好，溢胶少，重量轻。有太多的超跑都使用了碳纤维的车身结构以及覆盖件。在我们更容易得到的阿尔法罗密欧的Giulia上，就采用了干式碳纤维制作而成的传动轴。

湿式碳纤维的制作相比起干式碳纤维就要容易了太多，造价也是天壤之别。湿式碳纤维的主流制作方法基本可以分为两种，一是手糊法，具体操作可以按字面意思来理解。将没有提前浸泡过环氧树脂的碳纤维布裁剪成想要的形状后，先在磨具上刷脱模剂，之后每铺一层碳纤维布就刷一层环氧树脂作为粘合剂，直到完成。

　　手糊法制成的湿式碳纤维零件优势在于不受场地和条件限制，动手能力强的人都可以自行制作。而且对于设备的要求较低，常温状态下即可成型，不必须加热塑形。但是缺点也是明显的，就是溢胶现象严重，大多需要成型后二次打磨。

湿式碳纤维的另一种制作方法就是抽真空法。制作方法和手糊法没有太多区别，但是环氧树脂不需要一层一层的大量涂抹。因为在制作的过程中就会先行铺设导管及导流网，导管的作用是充分引入树脂，导流网则是对树脂进行导流，使树脂更均匀的流递分布在碳纤布上。在抽真空之后会吸走多余的树脂，避免溢胶出现。

在我国大学生方程式比赛中，各高校都在广泛使用抽真空法制作碳纤维零件。此前我曾于北京航空航天大学采访时见到了他们的碳纤维零件制作，正是使用溢胶更少，质量更轻的抽真空法。

　　相信通过之前的介绍，大家现在已经对碳纤维有了一个基本的了解，但是我们日常最多见到的就是车内的那些碳纤维饰件，我们又该如何分辨呢？别急，下一页我将通过编织方式来给大家解读，不同的编织方式是如何代表不同强度的。