寶馬也要大量使用碳纖維！碳纖真的就那么好么？

在輕量化材料中，碳纖維一直是新材料業(yè)界的最愛，無論從F1和大量量產(chǎn)跑車的應(yīng)用或是在超級(jí)改裝件的應(yīng)用。如今寶馬也要隨大流在產(chǎn)品端大量引用碳纖！新車引用了尺寸更大的鋁合金輪圈在內(nèi)的選裝配置，并包括熏黑的中網(wǎng)、行李架，以及碳纖維材質(zhì)的前唇、側(cè)裙、后擴(kuò)散器、外后視鏡蓋，空調(diào)出風(fēng)口、下部中控臺(tái)面板及擋桿處應(yīng)用了大量碳纖維飾板。，在車體的主體骨骼構(gòu)架上大量應(yīng)用碳纖維構(gòu)件來降低和加固車身。似乎一切與碳纖維沾上邊，性能就會(huì)跨越很多個(gè)級(jí)別。碳纖維真的就那么好么？我么來了解一下！


高碳物質(zhì)

我們最早認(rèn)知含碳物質(zhì)的應(yīng)該就是從“鉛筆”開始了，“鉛筆”H指數(shù)越高代表含碳量越高，B越高代表石墨含量越高。用起來H高的自然就硬一些，B高的，自然就消耗快一點(diǎn)。石墨和鉆石同屬于碳元素構(gòu)成物質(zhì)，由于原子構(gòu)成不同，所以物理特性不同。但是在材料界中有一個(gè)共性，那就是含碳物質(zhì)擁有極高的硬度和抗剪切力。


臨界孔隙

碳纖維是通過含碳量極高的有機(jī)高分子纖維按纖維線束方向堆砌而成，而我們所認(rèn)知的高硬度，超強(qiáng)的抗剪切力并不是完全由材料特性所帶來的。這其中有個(gè)決定性因素，那就是臨界空隙。說的直觀點(diǎn)，那就是纖維與纖維之間的堆砌在低于某個(gè)臨界值時(shí)，之間的纖維孔隙指數(shù)會(huì)決定纖維的硬度，抗剪切力和抗拉伸力。引起材料力學(xué)性能下降的臨界孔隙率是1%-4%?？紫扼w積含量在0-4%范圍內(nèi)時(shí)，孔隙體積含量每增加1%，層間剪切強(qiáng)度大約降低7%

 
并且孔隙含量越高，孔隙的尺寸越大，并顯著降低了層合板中層間界面的面積。當(dāng)材料受力時(shí)，易沿層間破壞，這也是層間剪切強(qiáng)度對(duì)孔隙相對(duì)敏感的原因。

低吸能特性


F1和眾多超級(jí)跑車將碳纖維用作車體的材料是因?yàn)橥润w積下的碳纖維比鋼鐵輕了20%-30%。但是硬度卻超過鋼鐵10左右。因此在F1上很多事故的致死率并非全是由高時(shí)速引起的，有些是因?yàn)殇h利的碳纖維殘片能夠輕易的切割開頭盔護(hù)具。也是因?yàn)樵谟捕壬嫌兄鴺O強(qiáng)的表現(xiàn)，在民用量產(chǎn)車中，碳纖維只允許做為加固主體而并非大面積外表件的材料應(yīng)用。

低阻燃率

碳纖維在物理特性的方面雖然很出色，但在某些化學(xué)特性上的表現(xiàn)并不是很好。例如在抗阻燃方面就是個(gè)例子。由于是由碳纖布組成，所以在汽車的應(yīng)用上大部分是一次成型。所以碳纖維制品的整塊利用率非常的高。在車身主體上往往是可以看見大部分的輪廓。

但在阻燃方面的性能就較差了。如果車輛發(fā)生自燃，金屬構(gòu)架的車輛即使焚毀，大體的車架依舊還在。但如果是碳纖維的話，基本上燒的幾乎只剩發(fā)動(dòng)機(jī)了