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、后擴散器、外后視鏡蓋，空調(diào)出風(fēng)口、下部中控臺面板及擋桿處應(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，性能就會跨越很多個級別。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。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，超強的抗剪切力并不是完全由材料特性所帶來的。這其中有個決定性因素，那就是臨界空隙。說的直觀點，那就是纖維與纖維之間的堆砌在低于某個臨界值時，之間的纖維孔隙指數(shù)會決定纖維的硬度，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，孔隙體積含量每增加1%，層間剪切強度大約降低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，易沿層間破壞，這也是層間剪切強度對孔隙相對敏感的原因。

低吸能特性


F1和眾多超級跑車將碳纖維用作車體的材料是因為同等體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速引起的，有些是因為鋒利的碳纖維殘片能夠輕易的切割開頭盔護具。也是因為在硬度上有著極強的表現(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)動機了