汽车碳纤维材料误区解读

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提及任重而道远的汽车轻量化问题，“碳纤维”这个名词似乎不能不说，坚固、轻盈和标志性纹理是人们对它的普遍印象；与此同时，高污染、高工艺、高价格也是客观存在的诟病；然而在探讨矛盾之前，我们更有必要先扫清些误解和习惯性认知的错误，今天我们就来聊聊这项并不算新奇的材料科技成果。

常见误区一：认为很多超级跑车用的都是碳纤维

关键点：错把碳纤维与碳纤维增强复合材料混为一谈

1953年科尔维特第一次使用玻璃纤维
将人造纤维类材质用于汽车的生产已经由来已久，如今几乎所有的一线厂商都有使用碳纤维类材质制造的汽车。

碳纤维和碳纤维增强复合材料
两者的关系就像面粉与干粮，即所有人都知道碳纤维原材料，但根据需求生产出高性能复合材料才是难点和关键点。

另外从物理构成讲：碳纤维几乎全部由“碳”构成（通常在95%以上），而增强复合材料就要增加很多元素以满足更高的使用需求。最常见的就有聚丙烯晴基纤维、黏胶丝和沥青基纤维等，特性不同、档次也不同。

几乎所有用于汽车制造的都是CFRP
碳纤维几乎全部由“碳”构成（通常在95%以上）是一种纤维状的碳材料，复合材料通常会与树脂结合
另外从称谓的角度来说：碳纤维（Carbon Fiber）的英文简称是CF，而碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic）的英文简称则是CFRP，比如前不久刚刚在巴黎车展上亮相的大众XL Sport混动性能车以及刚刚在国内上市的宝马i系列车型都是采用的CFRP，即碳纤维增强复合材料制造的车身主体。

常见误区二：提到碳纤维就认为是一种高级材质

关键点：碳纤维类材质也有高低档之分，主要与制造工艺相关

提到碳纤维类材质，我们首先能想到的便是坚固、轻量并且价格昂贵（相比传统钢铁和塑料材质而言），当然这并不错，因为能够应用到性能车型甚至是F1赛车上的碳纤维类类材质确实都是高端产品。只是这并不代表碳纤维类产品就没有低档货，当中良莠不齐的生产质量和制造工艺流程是区分高低端产品的关键。

事实上，碳纤维只是个广义上物质界定，根据应用需求衍生出的复合类材质其实超级多，分类的维度也很多，比如可以按原丝类型分、物理性能分、应用功能分、制造方法分等等，相应的就有了高低档次之分。这里就按原丝类型来分，通常就有聚丙烯晴基纤维、黏胶丝和沥青基纤维等种类，而不用原料则意味着碳化得率的不同。这当中，用聚丙烯生产的碳纤维产量最多（约占市场的95%左右），它的碳化得率约为50%-60%左右，属于比较高的范围，而以沥青纤维为原料，碳化得率能达到80-90%，同时成本还更低，也是目前积极发展的类型。

另一个决定碳纤维用途和档次的问题，就是制造工艺，最简单的，我们都知道生产碳纤维类材料通常需要超高温热处理步骤（通常在300℃-2000℃量级上），不同烧制温度会直接影响产品的特性的成本，从而不同碳纤维类材料之间的差价可能在几倍甚至几十倍上下。另外，高温烧制往往也意味着大量能源的消耗，当然这就属于环保维度的问题了，我们暂且不提。

常见误区三：因为纹理相似，所以认为碳纤维材质与凯夫拉材质是同类

关键点：两者物理特性、知识产权所属等都有本质性不同

1972年凯夫拉成为美国杜邦所有的注册商标
按照化学式不同，芳纶纤维材料可分对位和间位两种，杜邦的对位芳纶品牌位KEVLAR，间位芳纶品牌位NOMEX。

在一次参观宝马X5防弹车时，现场观众之间的交流问题。另外当时还有位朋友不解的问：每年碳纤维类材料的产量很大，而凯夫拉材质（KEVLAR）年产量要少的多，为什么防弹材料不用碳纤维而用凯夫拉呢？

前面已经介绍过碳纤维，它其实就是一种纤维状的碳材料；而凯夫拉纤维材质则是美国杜邦（DuPont）公司对芳纶纤维材料产品的品牌名，它的化学名称应该叫：聚对苯二甲酰对苯二胺，由于同属人造纤维类材料，并且拥有相似的工艺流程，因而在视觉感受上确实有相似之处，但其实是不同的。

反映材料的特性，最直接的方法就是看应用，比如凯夫拉材质会用在普通防弹盔甲甚至是坦克的防弹装甲中，而不会用碳纤维材质替代，这当中的很重要的原因就是，凯夫拉材质的韧性更佳，可以利用更好的塑性变形来吸收外部冲击能量；而碳纤维则是脆性的，当外部能量超过极限值后就会发生断裂，这有个专业的比对词汇叫做“模量”（类似弹簧系数）。毋庸置疑，凯夫拉的模量数值要高于碳纤维类材质。

首先，碳纤维增强复合材料是碳纤维的实际应用，两者相互依存但又不在同一层面；同时碳纤维类材质与其他材质相同，也有好坏高低之分，只是更多时候我们在性能车上见到的都属于高端产品；另外，相比于凯夫拉材质，两者确实有共性之处，并且均为高强度人造纤维材质，但依旧不能相互等同。

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