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碳纤维知识进阶【通谷易懂,大涨姿势】

来源:发布时间:2018-11-16 17:35:23点击率:

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要了解碳纤维之前

先简单介绍一下碳纤维的历史

什麼爱迪生从竹子抽丝抽出碳纤维那些的起源我就不讲了,网路上一堆

我就直接说一些网路上不容易找到的八卦吧


目前全球碳纤维生产公司大致可以分为四大公司,两大集团


四大公司分别是 TORAY TOHO(帝人) MITSUBISHI 台塑

是的,前三家都是日本顶级的大型集团 (德国英国意大利狗苏联撒的都不行啊,台湾的要差一点)

碳纤维这东西是好物,可是生产难度也真的是他妈的顶天什麼比强度是钢铁的八倍,重量是铝的2/3那些就不说了(大师们都懂的),只因为 "碳纤维是重要的国防材料"

如果深入了解就会知道它的重要性真的是屌暴了,举一个例子就知道碳纤维多重要了.现在我们不差钱了,所以想要搞国防航天技术自主(做火箭的前面的壳罩),拼了老命的想要国防航天领域中最重要的材料 - 碳纤维的生产技术,但这方面我们研究了30年却连个屁也生不出来(小鬼子的东丽搞了50年了吧,50年在我们这可能中石油和中移动都不存在了),原子弹都生产的出来,碳纤维生产不出来,我们好不容易弄出个T300等级的 3K碳纤维(好想中复神鹰就是做那个的),但看在复材行家的眼里连指甲刀都称不上(真的没撒用啊,不如人家的垃圾,所以说也真是辛苦了我们搞指甲刀研究学者了,体制大家懂得


甚么是碳纤维

一开始为显此文章含金度不凡,先故意以一般人听不懂的说法来定义一下好了

碳纤维定义:『层状结构的稳定连续碳分子所组成的连续性纤维材质』

OK,听不懂很正常。因为上面那句话是我硬掰的,不要骂我,写这种很正经的文章跟我的文章风格不同,随便乱掰才是我的兴趣和专长,不过,我下面会尽量努力正经一点写啦....

碳纤维直径只有头发的1/50,想像他的1/50细的一根毛

K数是什么东西啦,接下来先从K这个东西说起,一般来说『K数』是指一束碳纤维中有几千根的单丝,3K就是指一束碳纤维中有3,000根单丝碳纤维,12K就是指一束碳纤维中有12,000根单丝碳纤维 .....K数的差异先讲到这里,后面再补充


T300、T600、T700、T800、T1000的差异

接下来讲上述这些型号的差异

这些都是日本东丽(TORAY)公司的碳纤维型号。因为Toray公司太屌了,做碳纤的谁没听过Toray啊,所以其余几家碳纤生产公司都会跟随Toray公司的等级生产,简单来说就是跟风啦,以T700等级的来说,其余三家碳纤生产公司也都有一模一样强度的产品,如果你看到自行车架介绍上面写:使用T700『等级』的碳纤维,那麼你也就可以合理怀疑他使用的碳纤维是其他公司生产的(例如FPC 12K36S)

回到正题,因为这些型号是Toray公司当初按照强度下去分的,所以碳纤强度T300<T600<T700<T800<T1000 是毫无疑问的,T600以上都只生产12K、24K的碳纤维 (为什么啦?因为T数越大单丝越细,那么T600的3K的就要比T300的3K细),T300一等级才有1K、3K的碳纤维,售价上越小K数的越贵,成比例关系.

上面已经介绍完碳纤维了,下面开始说一些碳纤成型的基础


碳纤维虽然是一束一束的,但是制作产品使用的是却是『碳纤维布』甚麼是碳纤维布呢? 大概可以分成以下两种


一种是交错式的编织布,另一种是单一方向的,是单向布,编织布和单向布用在碳纤自行车上各有各的优缺点

编织布优点:好看、层间剪应力高 (后面那一点是我好不容易才想出来的)

编织布缺点:强度低、贵 (编织需要花钱)

一般人一定要看到碳纤编织的花纹,才会觉得里面是用碳纤,而且越小K数的碳纤维编织出来的花纹越好看,(但是也越贵,因为要编更多束,也更费事啊。)所以一般编织是使用1K、3K的碳纤维编织.

单向布优点:强度高且稳定,叠层角度可设计,价格便宜

单向布缺点:成型后外观方面,外行人看不出是碳纤维 ,内行人看上去也不美观,很多人都知道碳纤布是一层一层叠起来的,所以单向布的好处是可以随著设计变化角度来应用不同的受力方向

再加上单向布的强度远高於编织布,所以目前自行车碳纤维零组件除了最外层之外,内层(约10~30层,各家厂商不同)几乎都是使用单向布 (所以傻子才用编织布做里面啊),那有人一定会问为什麼最外层不干脆也用单向布呢? 单向布做的外面我看了都想吐了 谁还买啊!(我是不会买的,真的很难看,所以最外层用编织布当外观材啊),这个社会是很现实的,碳纤维世界也是这样,没有最外面那层皮,你们会看得起他吗?但是最有用的都被包在里面了!(这一点很像我们啊)


强度与模数的差异


所谓的引张强度就是指,可以把材料拉断的力量大小,强度越高越拉不断,强度越低轻拉就断 ,举例来说,橡皮筋引张强度低,所以稍用点力就可以把他拉断了,钢丝引张强度高,你再怎麼用力也拉不断........

而所谓的引张模数呢,就是指材料受力变型的程度,模数越高就硬梆梆,模数越低就软趴趴,举例来说,玻璃就是硬梆梆界的最佳范例(模数高),你再怎麼用力去扭他,也很难去把他扭到变形,而黏土就是软趴趴界的最佳代表(模数低),随便轻轻一扭,黏土就整个变形了


如果要提高碳纤维的模数,就需要超高温石墨化,不过碳纤在石墨化之后,随著石墨炉内最高温度的增加,模数虽然随之增加,但是强度 确会逐渐下降,此为碳纤维之理论特性,引张弹性率(就是所谓的模数)增加时,引张强度会逐渐下降(所以有强度布与模数布之分)


很多东西对于这两项特性都有需求的


一般的T700、T800、T1000就是针对强度的需求,所谓的M35J、M50J、M60J针对的则是模数的需求,以自行车来说,T1000强度虽高,但绝对无法整车都用T1000,,而M60J模数虽然顶天,也是绝对无法整车都用M60J的碳纤维。

一台骑起来软硬适中的车一定要T系列和M系列的碳纤维都有,不过这里一定要提出的是,M60J主要是模数强化系列的碳纤维,所以不要只看他强度好像还比T800低,以为他是三流碳纤。

拜托,M60J的模数是T1000的两倍不只啊,买的到T1000的碳纤,还不一定买的到M60J的碳纤勒,M60J的碳纤维在复材行家眼里根本就是Toray所开发的一种伟大艺术品啊


综合今天上述所讲的,希望对大家能多一点帮助


如果真的在意自己买到的碳纤维产品,就得去了解一直产品里面都用到了哪些碳纤维:

T700 or T800 or T1000,比例多少?

M35 or M50 or M60,比例多少?

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