说起碳纤维材料，从早些年的超级跑车专属到现在广泛运用在性能车、运动型车身上，我 们对于这种新型材料的应用已经慢慢习以为常。不过在很多人的印象里，碳纤维依旧是种昂贵的材料，那么到底碳纤维是什么呢？它为什么这么贵？汽车为什么要用碳纤维材料？ 今天我们就来聊一聊。
碳纤维是什么？
碳纤维到底是什么？很多人都觉得它与碳有点关系，于是人们经常也就认为它像木炭一样易燃烧，而且脆……其实，碳纤维不是碳，碳是一种单质， 只由碳元素组成，比如金刚石、石墨。当然它跟煤、木炭这种材质也不沾边。碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维，是由有机纤维经碳化、石墨化处理而得到的微晶石墨材料。通俗来讲是一种经过特殊处理的纤维状化合物或者聚合物。它既有碳材料坚硬的固有特性，又有纺织纤维柔软的加工特性，被称为材料之王。
这种聚合物最初形态是一种长而细的材料束，直径只有0.005-0.01毫米。为了产生碳纤维，需要将几千条材料束集束在一起形成像纱线一样的纤维束，让它可以单独使用或被编织成“织物”。纱线或织物再与环氧树脂结合，缠绕或模压成形，形成各种复合材料，碳纤维增强复合材料常用于制造飞机和航天器部件、赛车车身、高尔夫球杆轴、自行车架、钓鱼杆、汽车弹簧、帆船桅杆以及许多其他需要轻质和高强度的部件。 而我们平时看到的碳纤部件就是这种已经加工成型的碳纤复合材料部件了。
碳纤维为什么这么贵？
碳纤维贵主要有三个方面的原因： 一：原料贵：现代碳纤维原材料主要来源于高分子有机化合物以及石油提取物，一 般情况下2-2.2吨原丝只能烧出１吨碳纤维，成本大约4-6万／吨，是钢材的4-5倍。 二：电费贵：没想到吧？碳纤维的加工工艺主要是热处理，需要耗费大量的电，电费占碳纤维生产成本的25％－30％，名副其实的耗电大户。 三：工艺贵：由于是一个多学科交叉的产品，碳纤维的研发成本极高，生产过程中也会涉及各种化学催化反应，完整的工艺流程又长又复杂， 作为高科技产品，很多公司都对自己的工艺和配方都有严格的保护措施，可以说入行门槛相当高。
原料拉丝
碳纤维成品
有国外研究机构统计过，每公斤碳纤维的造价超过20美元，而每公斤钢材的造价不到1美元。
哪些车在用碳纤维？
碳纤维最早应用于汽车领域，是在上世纪80年代初，不过，当时对碳纤维的使用仅仅局限于赛车车身的板件，其目的也仅是为了减轻赛车的重量，并没有为车辆提供额外的车身刚性。所以当时的法拉利、兰博基尼、保时捷的超跑要么使用单体金属车身，要么使用钢管式车架，时下风靡的一体式 碳纤维车架还无迹可寻。
法拉利 F40
而最早出现的一体式碳纤维车架来自F1赛场。1981年，迈凯伦 MP4/1的设计师约翰·巴纳德 （ John Barnard，曾经任职F1布拉汉姆-阿尔法·罗密欧车队 ）设计了全世界第一个一体式碳纤维车架赛车。1996年的迈凯伦F1成为第一个量产碳纤维车架的车型。在如今超级跑车的行列中，法拉利、迈凯伦、布加迪、帕加尼等都纷纷使用了一体式碳纤维车架。甚至还有全碳纤维车身的，身价自然不菲。
迈凯伦 MP4/1
迈凯轮 F1
迈凯轮塞纳
柯尼塞格 Agera RS
Alfa Romeo作为运动豪华品牌，碳纤维的运用当然也不会缺席。去年底刚刚宣布停产的4C便是采用了单体碳纤维车身，并且前后使用了铝制副车架，整个底盘重量仅为107公斤，而整车的整备质量仅为1,118公斤。虽然搭载1.75T发动机，最大功率仅为240马力，但是在纽北赛道却跑出了8分04秒的成绩，是所有250马力以下车型中最快的，这和它的单体碳纤维车身有着密切关系。
在目前能够买到的车型中，Alfa Romeo QV车型也是用了大量的碳纤维材质，虽然不是用碳纤维做车架（真用了大多数人也就买不起了），但是碳纤维被运用在空气动力学套件、传动系统、座椅外壳、门板内饰等多个部位，大大降低了车身重量。就拿最新推出的Giulia GTA来说， 碳纤部件使用量更多，与Giulia QV车型相比，Giulia GTA减轻了100公斤的重量，2.82公斤/马力的重推比也是同级最佳，0到100千米/小时的加速时间仅需3.6秒，比Giulia QV还要再快0.3秒。
除了高性能版，普通民用版本的Alfa Romeo也全系配备了碳纤维传动轴，这在同级别车里面是独一无二的。碳纤维传动轴重量不到传统金属传动轴的一半，强度却大了三倍不止。曾有英国媒体做过一个试验，将同等粗细的普通传动轴和碳纤维传动轴放在扭力机上对其施力，当扭力施加到1376Nm时，普通传动轴就扭曲变形了，而碳纤维传动轴施力到4713Nm才断裂。
为什么要用碳纤维造车？
碳纤维应用于汽车后，给汽车制造带来最明显的好处就是汽车轻量化，最直接影响的就是能耗、 加速、制动性能的提升。碳纤维与钢结构相比，可减重40-50%，与铝结构相比，也可减重20-30%。 一般而言，车重减小10％，油耗可降低6-8％，污染物排放降低5-6%, 0-100千米/小时加速性能提 升8-10%，制动距离缩短2-7米。
其次是提升操控性。同样重量的碳纤维与钢相比，重量更轻， 但物理强度更高、更硬。所以使用碳纤维单体车架的车型极限更高，性能更好。而像Alfa Romeo 那样全系配备碳纤维传动轴的车型来说同样可以拥有更强的传动效率和操控性能。
然后是安全性提升。车身轻量化可以使整车的重心下移，提升了汽车操纵稳定性，车辆的运行将 更加安全、稳定。碳纤维复合材料具有极佳的能量吸收率，碰撞吸能能力是钢的6-7倍、铝的3-4 倍，这进一步保证了汽车的安全性。我们经常能看到F1比赛当中高速撞车的场面，只有采用了碳 纤车体才能抵御这种强度的撞击。
另外，碳纤维复合材料还具有更高的疲劳强度。钢和铝的疲劳强度是抗拉强度的30-50%，而碳纤维复合材料可达70-80%，因此汽车上应用碳纤维复合材料对于材料疲劳可靠性有较大提升。很多人觉得碳纤维容易老化、脆化，这还是由于对碳纤维的认知误区导致的，要知道，世界上很多先进飞机的机身和引擎都采用了大量碳纤维复合材料部件。
当然，对于普通消费者来说，车身上大量采用碳纤维部件是一种奢求。退而求其次，在车身上做一些碳纤装饰也不错，无论是内饰还是外观，独特的碳纤维编制纹路不仅能够让自己的爱车看起来与众不同，还能够提升档次和运动感。
碳纤维复合材料作为目前汽车制造方面最先进的材料之一已经不再是高高在上，跑车专属了。它离我们普通的消费者越来越近。目前，2020款全新Giulia、Stelvio已经到店，只要30多万，就可以买到带有碳纤维传动轴的Alfa Romeo，各种个性碳纤维装饰件随您选，打造独一无二的爱车。现在就联系您附近的经销店预约赏车试驾吧。
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