關(guān)于碳纖維這個(gè)詞,大多是從賽車報(bào)道中首先遇到的。現(xiàn)在的F1賽車身上90%為合成物料,而這些合成物料中90%就是碳纖維!不過非常有趣的是,雖然F1賽車上的這些碳纖維部件超級(jí)的昂貴,不過其實(shí)它和我們身上所穿的化纖襯衫(Rayon shirt)有著相同的淵源。
現(xiàn)在這個(gè)世界上有兩種物質(zhì)可以制造碳纖維,其中一種就是人造絲(Rayon)。Rayon是一種絲質(zhì)的人造纖維,由纖維素(cellulose)所構(gòu)成,而cellulose是構(gòu)成植物主要組成部分的有機(jī)化合物。另外一種能制造碳纖維的物質(zhì)是丙烯酸纖維(Acrylic fiber),學(xué)名應(yīng)該是Polyacronitrile(PAN)。
制作碳纖維的方式會(huì)因生產(chǎn)商的不同而稍有不同。以McLaren F1賽車為例,車上的碳纖維板件的制作過程大致是先將人造絲或者丙烯纖維放在熱框架上加熱到攝氏250度,然后再以攝氏2600度在鐵爐內(nèi)加熱,使之炭化為碳(Carbon)以及石墨(graphite)。炭化后的纖維會(huì)以每三千條微絲卷成一條0.1mm粗的細(xì)絲,并以之編織成網(wǎng)狀圖案,成為碳纖維布(碳纖維板的高強(qiáng)度就得意于這種單纖維整齊排列、緊密成束的內(nèi)部構(gòu)造)但是如果碳纖維布不再進(jìn)行進(jìn)一步加工,在室溫環(huán)境下只有約三天的壽命,故此這種碳纖維布一般存放在零下18度的冷柜里,這樣壽命可以延長到18個(gè)月。
碳纖維布之所以不馬上加工成為碳纖維板,是因?yàn)檐嚿淼牟煌考?duì)碳纖維板的性質(zhì)要求略有不同,有些碳纖維板用于車身結(jié)構(gòu)上直接受力,而有些則用在阻流器上,有些則要經(jīng)過特別的耐高溫處理。(其實(shí)碳纖維板已經(jīng)比普通的鋼材耐高溫,而且在一定的溫度范圍了,隨著溫度的上升,它的強(qiáng)度會(huì)逐漸的增大。一般鋼在攝氏635度就會(huì)軟化,當(dāng)溫度進(jìn)一步上升到攝氏1400度,鋼材就會(huì)開始融化,而碳纖維材料卻在攝20~2000度之間都保持持續(xù)的強(qiáng)度上升。)一般加工碳纖維板,都要將板件在模具中成型時(shí)加入合成樹脂(resin)。而不同的板件性質(zhì)就是由與加入不同的合成樹脂所造成的。