汽车碳纤维是什么材料

汽车碳纤维是一种在汽车领域应用广泛的高性能材料。

它是由碳纤维编织或多层复合而成的具有质轻、坚硬、安全、经济等特点。

碳纤维的密度低强度和模量却很高。每一根碳纤维由数千条更微小的碳纤维组成直径约 5 至 8 微米。在原子层面碳纤维与石墨相近但碳纤维不是晶体结构层间连结不规则这防止了滑移增强了物质强度。

碳纤维具有多种优点。首先它质轻比重不到钢的 1/4能有效减轻汽车重量提高燃油效率减少二氧化碳排放。其次它强度高抗拉强度一般在 3500MPa 以上是钢的 7 到 9 倍抗拉弹性模量也高于钢。再者碳纤维具有良好的耐冲击性和疲劳强度能提高汽车的安全性和可靠性。同时它不存在腐蚀和生锈问题能增强汽车部件的使用寿命。然而碳纤维也有缺点其抗冲击性能较差容易损伤且沿纤维轴方向表现出很高的强度在制造结构组件时要注意避免承受侧面冲击。另外碳纤维材料成本较高生产工艺复杂产量不足。

在汽车制造中碳纤维用途广泛。赛车领域全车碳纤维已不是新鲜技术在民用汽车中碳纤维也应用在外壳和零件上如后视镜壳、内饰门板、门把手、排挡杆、赛车座椅、空气套件等。还可用在传动轴、车架、刹车片、轮毂等关键部件上。比如碳纤维刹车盘能承受 2500℃的高温具有优异的制动稳定性。

碳纤维的制造过程较为复杂。首先是拉丝把原材料加热挤压形成凝胶形状的丝条。然后经过稳定处理在 400 度加热氧化使热塑性大分子转换成耐热性结构。接着进行碳化加温 1000 到 2000 度将非碳原子驱离。最后是石墨化通过带电腐蚀表面以便更好地吸收树脂。

总之汽车碳纤维是一种性能优异但成本较高、工艺复杂的材料随着技术的进步其在汽车领域的应用将越来越广泛。