碳纖維，又稱碳化纖維，泛指一些以碳纖維編織或多層復(fù)合而成的材料。因?yàn)樗州p又堅(jiān)硬，所以它的用途很廣泛。碳纖維在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用率先從賽車開始，近年來在民用汽車中得到了廣泛的引用。涂著清漆，故意露出深沉的黑色編織花紋的碳纖維組件已不單單只是為了看上去拉風(fēng)，“高碳”之風(fēng)越刮越烈。
什么是碳纖維？
一般碳纖維的密度為1750 kg/立方米，如此低的密度讓其更是廣泛被使用于大型飛機(jī)，例如空中客車的A350與A380，波音787均利用碳纖維復(fù)合材料來減輕耗油量。另外大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片，賽車、高端自行車的車身均為碳纖維復(fù)合材料需求量增加的重要因素。
每一根碳纖維由數(shù)千條更微小的碳纖維所組成，直徑大約5至8微米。在原子層面的碳纖維跟石墨很相近，是由一層層以六角型排列的碳原子所構(gòu)成。兩者差別在于層與層之間的連結(jié)。石墨是晶體結(jié)構(gòu)，它的層間連結(jié)松散，而碳纖維不是晶體結(jié)構(gòu)，層間連結(jié)是不規(guī)則的。這樣便防止滑移增強(qiáng)物質(zhì)強(qiáng)度。
碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為23000~43000Mpa也高于鋼。但碳纖維材料也只是沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度，其耐沖擊性卻較差，容易損傷，所以在制造成為結(jié)構(gòu)組件時(shí)，往往利用其耐拉質(zhì)輕的優(yōu)勢而避免去做承受側(cè)面沖擊的部分。
可軟可硬的碳纖維
既然是纖維織物材料，所以碳纖維可以被紡織成碳纖維布來從線變成面，同時(shí)保持著超輕、柔軟、耐拉的特性，可是它如何變成堅(jiān)硬的車體組件的呢？
從紙般柔軟到鋼鐵般強(qiáng)硬的質(zhì)變過程，通過在模具中按纖維方向交錯(cuò)疊放碳纖維布，利用環(huán)氧樹脂粘接劑將多層切割好的碳纖維布逐層站在一起，這一過程需要用5到10層甚至更多蹭薄如蟬翼的碳纖維布，粘合成加厚版碳纖維布。這時(shí)它的柔韌性已經(jīng)非常的差，幾乎跟剛性材料差不多。其原理就如同將一頁紙完全粘貼成一疊厚厚的紙堆，紙堆就會(huì)變得堅(jiān)固。
之后再采利用高溫高壓烤箱來使粘合后的體積進(jìn)一步壓縮、強(qiáng)化，最終出爐的將是組件的成品毛坯，進(jìn)過去毛邊、打磨、拋光等工序，亮閃閃的車身組件就加工好了。這一過程看似簡單，但是其中碳纖維布的成本以及工序成本，仍然使這一工藝無法大規(guī)模應(yīng)用，所生產(chǎn)的產(chǎn)品也是異常昂貴。