碳纤维有什么用途？

作者：Matt Arciuolo

您不再需要成为战斗机飞行员或一级方程式赛车手才能接触碳纤维。如今，您可以在日常使用的许多产品中找到碳纤维……从钱夹或智能手机外壳……到运动鞋垫或山地自行车。人们喜欢这种高度工程化的复合材料的外观、触感和性能。

碳纤维的演变

用于制造目的的碳纤维于 1958 年在俄亥俄州发明，英国的进一步研究于 1963 年促进了对这种特殊复合材料的理解和使用。制造碳纤维是一个高度专业化的过程，需要适当的设备和专业知识。不久前，由于成本障碍，碳纤维仅用于航空航天领域的小型部件。

过去十年来，随着碳纤维制造商引入新材料和新方法，工艺变得更加高效，成本也有所下降。工程师、创新者和发明家已经认识到这一点，并将碳纤维纳入更多的产品设计中。

1. 轻量化设计 – 与制造中使用的许多其他材料相比，碳纤维要轻得多。减轻产品或其组件的重量可以提高速度、性能和能源效率。
2. 强度 – 碳纤维的强度重量比比钢高约 5 倍。该复合材料可以设计得非常坚硬或灵活，并且比大多数材料具有更好的吸收能量的能力。
3. 耐久性验证 ——这个功能当然和碳纤维的强度有关。在许多应用中（例如航空航天和汽车领域），可靠性至关重要，并且组件过早磨损是不切实际（或危险）的。
4. 耐热性 – 塑料通常无法在高温下保持其形状或强度，而金属导热性太强，导致零件过热。另一方面，碳纤维不擅长导热，因此对于具有挑战性的温度应用至关重要。
5. 美化 – 现在许多人认识到碳纤维的“编织”图案，其时尚、优雅的外观有助于定义高品质、超优质的产品。

碳纤维仍然是一种相对昂贵的复合材料。但有些应用和行业需要碳纤维的轻质、强度和耐用性：

航空航天 – 随着产品飞离地球越来越远，对环境的要求也越来越高。航空航天制造商明白，他们可以依靠碳纤维来应对最具挑战性的条件。
汽車 – 碳纤维在许多应用中已经取代了钢材，因为更轻的车辆意味着更高的速度、更高的能源效率和更低的二氧化碳排放。
军工 – 几十年来，国防部一直在其车辆、防御（盾牌和装甲）和进攻（刀和枪）中使用碳纤维。
体育用品 – 网球拍框架可能是产品演变的最好例子——从木材到铝，到石墨，再到碳纤维。这是碳纤维设备最引人注目且增长最快的类别（自行车、头盔、高尔夫球杆、曲棍球杆和 VKTRY 等运动鞋垫）。