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宝马也要大量使用碳纤维!碳纤真的就那么好么?  

2017-07-25 08:26:33|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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在轻量化材料中,碳纤维一直业界的宠儿,无论是F1和大量量产跑车的应用或是在超级改装件的应用。如今连宝马也来随大流在产品端大量选用碳纤!其新车引用了尺寸更大的铝合金轮圈在内的选装配置,并包括熏黑的中网、行李架,以及碳纤维材质的前唇、侧裙、后扩散器、外后视镜盖;空调出风口、下部中控台面板及挡杆处也应用了大量碳纤维饰板;在车体的主体骨骼构架上也采用大量的碳纤维构件来降低和加固车身。似乎一切只要与碳纤维沾上边,其性能就会直接提高好多层次。那么问题来了,碳纤维真的就那么好么?我们来看看!

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高碳物质 
我们最早认知含碳物质应该是从“铅笔”开始吧,“铅笔”H指数越高代表含碳量越高,B越高代表石墨含量越高。用起来H高的自然就硬一些,B高的,自然就消耗快一点。石墨和钻石同属于碳元素构成物质,由于原子构成不同,所以物理特性不同。但是在材料界中有一个共性,那就是含碳物质拥有极高的硬度和抗剪切力。
临界孔隙
碳纤维是通过含碳量极高的有机高分子纤维按纤维线束方向堆砌而成,而我们所认知的高硬度,超强的抗剪切力并不是完全由材料特性所带来的。这其中有个决定性因素,那就是临界空隙。说的直观点,那就是纤维与纤维之间的堆砌在低于某个临界值时,之间的纤维孔隙指数会决定纤维的硬度,抗剪切力和抗拉伸力。引起材料力学性能下降的临界孔隙率是1%-4%。孔隙体积含量在0-4%范围内时,孔隙体积含量每增加1%,层间剪切强度大约降低7% 
并且孔隙含量越高,孔隙的尺寸越大,并显著降低了层合板中层间界面的面积。当材料受力时,易沿层间破坏,这也是层间剪切强度对孔隙相对敏感的原因。
低吸能特性

F1和众多超级跑车将碳纤维用作车体的材料是因为同等体积下的碳纤维比钢铁轻了20%-30%。但是硬度却超过钢铁10左右。因此在F1上很多事故的致死率并非全是由高时速引起的,有些是因为锋利的碳纤维残片能够轻易的切割开头盔护具。也是因为在硬度上有着极强的表现,在民用量产车中,碳纤维只允许做为加固主体而并非大面积外表件的材料应用。

低阻燃率
碳纤维在物理特性的方面虽然很出色,但在某些化学特性上的表现并不是很好。例如在抗阻燃方面就是个例子。由于是由碳纤布组成,所以在汽车的应用上大部分是一次成型。所以碳纤维制品的整块利用率非常的高。在车身主体上往往是可以看见大部分的轮廓。
但在阻燃方面的性能就较差了。如果车辆发生自燃,金属构架的车辆即使焚毁,大体的车架依旧还在。但如果是碳纤维的话,基本上烧的几乎只剩发动机了。
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