如今的汽車市場，不同車型的屬性差異越來越明顯，并且在選材用料上也更加傾向于高性能材料。碳纖維材料目前廣泛應用于性能車或注重性能的運動車型，有的是用于內飾裝飾，有的是用于車輛覆蓋件。然而，許多人對碳纖維的認識僅限于其高級別的形象，實際上，根據制作技術和編織工藝的不同，碳纖維的強度和用途也有所不同。

碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量的新型纖維材料。它由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆積而成，經過碳化和石墨化處理后形成微晶石墨材料。與金屬鋁相比，碳纖維質量更輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕和高模量特性。因此，它被廣泛應用于汽車的內飾和外覆件制造中。事實上，碳纖維是一個廣義的概念，衍生出了許多復合材料。

碳纖維最早在1880年由愛迪生發明，在實驗燈絲的過程中被發現。然而直到1963年，范堡羅皇家航空研究院的研究員們才開發出具有商業價值的碳纖維，這使得該材料的應用成為可能。

曾在F1方程式中任職的雷諾和威廉姆斯前技術總監Pat Symonds認為，人類最早在1968年的勒芒耐力賽上將碳纖維制品應用于賽車上。這款名為福特GT40的賽車在車身內外都使用了碳纖維，以提高車身強度。現在，在F1賽車和MOTO GP比賽中，碳纖維材料被廣泛應用于車輛制造中。

碳纖維的制造過程包括纖維紡絲、熱穩定（預氧化）、碳化和石墨化。這些過程伴隨著化學變化，包括脫氫、環化、預氧化、氧化和脫氧。

紡絲是碳纖維生產過程中的第一步，主要是將原材料分離成纖維。這是一個物理變化的過程，紡絲液細流與凝固液之間進行傳質和傳熱，最后得到PAN纖維的凝膠結構。

牽伸是碳纖維制造中的關鍵步驟，要求溫度在100到300度之間。通過結合定向纖維的拉伸效應進行操作，這是實現PAN纖維高模量、高強度、致密化和細化的關鍵步驟。

穩定是通過加熱（400度）氧化的方法，將熱塑性PAN線形大分子鏈轉化為非塑性耐熱的梯形結構。這樣可以使其在高溫下不融化或燃燒，保持纖維的形態，處于熱力學穩定狀態。

石墨化需要在1千到2千度的溫度下進行，通過將PAN中的非碳元素驅除，最終生成含碳量90%以上的亂層石墨結構的碳纖維。

然而，F1賽車使用的碳纖維材料與民用車輛不同，因為賽車在激烈駕駛時受力點與普通道路上的車輛有很大差異，所以在編織方法和制備方法上存在很大區別。因此，工藝和編織方法也成為一個關鍵問題。首先，讓我們談談工藝。目前我們常見的車用碳纖維制品分為干式碳纖維和濕式碳纖維。干式碳纖維的制作工藝和流程與賽車有很大關系，因此制作出來的產品多用于車架、座椅、機艙蓋、傳動軸等部件。

干式碳纖維的制作方法與濕式碳纖維相同，都使用纖維布作為原材料。不同之處在于干式碳纖維使用的是預浸布，即布上涂有環氧樹脂。通過將預浸布放入鋼制模具中，然后整體放入熱壓罐進行成型。

對于一些對精度要求更高的零件，例如發動機艙蓋，技術人員會在油泥模型或鋼制模型上先鋪上預浸布，然后通過激光和絲距進行定位，手工完成基礎整形后再覆蓋陽模，最后送入熱壓罐。

之所以需要送入熱壓罐，是因為干式碳纖維件必須在特定溫度和壓力下進行固化成型，因此需要使用熱壓罐。

與濕式碳纖維相比，干式碳纖維的優勢在于強度更高、成型效果更好、溢膠現象較少，而且重量更輕。許多超級跑車的車身結構和覆蓋件都采用了碳纖維材料。例如，阿爾法羅密歐的Giulia采用了干式碳纖維制作的傳動軸。

濕式碳纖維制作相對于干式碳纖維要容易得多，成本也差異很大。濕式碳纖維的主要制作方法基本可以分為兩種，一種是手工涂布法，即將未浸泡環氧樹脂的碳纖維布裁剪成所需形狀，然后在模具上刷上脫模劑，每鋪一層碳纖維布就刷一層環氧樹脂作為粘合劑，直到完成。

手工涂布法制作的濕式碳纖維零件的優點在于不受場地和條件的限制，只要有較強的動手能力，就可以自行制作。而且對設備的要求較低，可以在常溫下進行成型，無需加熱塑形。但缺點也很明顯，即溢膠現象嚴重，大多需要成型后進行二次打磨。

濕式碳纖維的另一種制作方法是真空吸附法。制作方法與手工涂布法沒有太大差異，但不需要一層層涂抹大量的環氧樹脂。在制作過程中，首先鋪設導管和導流網，導管的作用是充分引入樹脂，導流網則是對樹脂進行導流，使樹脂更均勻地分布在碳纖維布上。在抽真空后，多余的樹脂將被吸走，避免了溢膠問題。

在我國的大學生方程式比賽中，各個高校都廣泛使用抽真空法制作碳纖維零件。我曾在北京航空航天大學采訪時，了解到他們使用了溢膠較少、重量更輕的抽真空法制作碳纖維零件。

通過之前的介紹，相信大家對碳纖維已經有了一個基本的了解，但是我們日常生活中最常見的碳纖維制品可能是車內的那些裝飾件。那么，我們如何區分它們呢？

除了剛才提到的不同制作方法，不同的碳纖維編織紋理也會對整個產品的強度和性能產生不同的影響。從紋理樣式上大致可以分為平紋編織、斜紋編織和緞紋編織。在解釋之前，需要明確一個概念，就是編織碳纖維絲不是單根編織，而是以1000根為一束進行編織。常見的類型有1k、3k、6k、8k、12k幾種。

平紋編織的圖案非常容易辨認，類似于棋盤，具有很強的對稱性。在編織過程中，每行的絲束以不同的走向進行編織。相鄰絲束之間的間距很小，使得平紋編織具有很高的穩定性。

斜紋編織從外觀上就能看出來，采用的是交叉斜線的方式。2×2和4×4如何理解呢？其實很簡單，每個絲束經過兩個絲束下去，然后經過兩個絲束上來。同樣，4x4斜紋布每個絲束經過四個絲束下去，然后經過四個絲束上來。

緞紋編織來源于早期制造絲綢織物的編織技術，它看起來非常光滑和無縫，但實際上強度不高。因此，像碳纖維座椅這樣的產品仍然需要使用2×2斜紋編織法來制造。

通過這篇文章的介紹，相信大家對碳纖維有了更全面的了解。然而，我們在購買碳纖維制品時，也要注意區分不同制作方法和編織紋理對產品強度和性能的影響，以便做出更明智的選擇。