easygoing - 2008-8-20 15:51:00
很多车友问及碳纤维，而且越来越多的车友用上了碳纤维的车架或其他零件，我碰巧是学高分子材料的，在这里就我所知和大家交流一下
我们平时所说的碳纤维车架，其实更准确地应该称之为碳纤维复合材料车架，他是纤维增强复合材料（fiber reinforced composite materials)的一种。他是由碳纤维和环氧树脂复合而成，在CFRP中，我们把碳纤维叫增强材料，是分散相，把树脂叫基体基体材料，是连续相。
之所以成为高档自行车的首选材料之一，是由它自身的力学和化学性能决定的。他的特点：
1。比强度（强度密度比）和比模量（模量密度比）高。这就造成了制作相同强度的车架，选用CFRP(碳纤维复合材料）可以做得很轻。下面比较几种常见结构材料的力学性能：
2。抗疲劳性好
一般金属材料的疲劳破坏是没有明显征兆的突发性破坏，而CFRP具有良好的抗疲劳性，而且破坏前有明显的征兆。河北山地队有几辆CFRP架的车就是出现了可见裂纹，而仍保有大部分强度，这就大大提高了骑乘的安全性。原因：增强纤维较细，缺陷少。基体塑性好，可以抑制裂纹发展。
3。破损安全性好
CFRP横截面上有成千上万个独立纤维，，即使有部分纤维由于过载而断裂，载荷会迅速重新分配到未被破坏的纤维上，不至于造成构件在瞬间完全丧失承载能力而断裂
4。减震能力强
(1)CFRP比模量大，自振频率高，不易出现共振
(2)CFRP是一种非均质多相体系，在纤维与基体 之间存在大量界面，由于界面对震动有反射和吸收的作用，所以CFRP震动阻尼强，能使震动很快衰减
5。高温性能良好
碳纤维可承受2000摄氏度左右高温，而强度不变，所以CFRP整体的耐温性取决于作为基体的环氧树脂，各种牌号的环氧树脂的耐热性是不一样的，助剂也会产生影响。CFRP的车架在这方面是不会有问题的
6。抗老化性好
纤维复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料组合而成的，他的结构包括纤维，基体和界面。这三个方面都会影响CFRP的性能。CFRP中的纤维就是碳纤维，作用是承受载荷，而基体呢使用来保护纤维铺设形态，允许纤维承受压缩和剪切载荷，分散传递载荷，并保护纤维。
下面分别简单介绍一下碳纤维，环氧树脂，和复合工艺
碳纤维通常是用原丝烧制而成，车架的CFRP中的碳纤维多是由聚丙烯腈（PAN)烧制成。
PAN原丝（200－300摄氏度空气预氧化）成为耐燃纤维（800－1500度惰性气体保护下）成为碳纤维（2000－300度惰性气体）石墨碳纤维，含碳可达百分之98，为类似石墨的层状结晶结构
环氧树脂（EPOXY RESIN)是指分子中含有两个或两个以上的环氧集团的线性有机高分子化合物。CFRP基体就是环氧树脂与固化剂发生交联固化而成，或自身固化而成的不溶不熔的三维网状聚合物。环氧树脂的品种和牌号很多，这里就不一一介绍了
复合方法主要有预浸料法，喷射成型法，模压成型法等。
主要参考文献
纤维复合材料 肖长发 中国石化出版社
复合材料 吴人洁 天津大学出版社
台湾碳纤维运动器材市场现况及发展 赵玨 期刊：高科技纤维与应用
台湾的碳纤维及相关产业 贺福 赵建国 期刊：化工新型材料
单车细胞工程 张寿生 单车志转自：http://bbs.enshi.cn/viewthread.php?tid=57457