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行業(yè)資訊
2004年意大利的運(yùn)動(dòng)員庫內(nèi)戈使用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成的碳纖維自行車CAAD8，在比賽中拿下環(huán)意總冠軍后，鋁合金車架自行車慢慢退出了歷史舞臺(tái)。
碳纖維自行車由于極輕的重量、具有比肩合金的高強(qiáng)度、優(yōu)良的可塑性、耐沖擊吸收性能、抗疲勞、造型美觀等諸多優(yōu)點(diǎn)，歷史性的改變了整個(gè)自行車行業(yè)，無論是車架和前叉，又或是有相當(dāng)技術(shù)難度的輪組還是零部件，碳纖維材料已成為高端產(chǎn)品的代名詞。
1974年美國的Apex Proto制造了碳纖維復(fù)合材料薄壁管粘合不銹鋼接頭自行車車架。兩年后，由Exxon公司制造了Graftek G-1復(fù)合材料車架。但因?yàn)楫?dāng)時(shí)技術(shù)上的問題沒能得以推廣應(yīng)用。
自碳纖維自行車問世以來，如何解決復(fù)雜的應(yīng)力計(jì)算問題是未來持續(xù)發(fā)展的重要課題之一。構(gòu)成碳纖維車架的是碳纖維，它的特點(diǎn)是拉伸強(qiáng)度強(qiáng)，但剪斷強(qiáng)度弱，加工時(shí)需要進(jìn)行復(fù)雜的應(yīng)力計(jì)算(縱剛性、橫剛性)，根據(jù)計(jì)算把碳纖維片重疊成型。
國內(nèi)外對(duì)如何解決碳纖維耐沖擊、抗疲勞技術(shù)上開設(shè)了專項(xiàng)課題，其中以加拿大Panorama自行車制造商為例，在使用大連義邦Xantu.Layr納米纖維樹脂增韌技術(shù)后，為喜歡運(yùn)動(dòng)野外騎行愛好者研發(fā)了一款新型全地形碳纖維自行車。
加入Xantu.Layr納米纖維增韌膜的樣件，在受到30J能量影響后，分層面積明顯減少：
考慮到野外騎行愛好者騎行的自行車多數(shù)所處環(huán)境惡劣，在復(fù)雜的環(huán)境下對(duì)于傳統(tǒng)鋼架自行車而言，在野外更容易受到不同撞擊而損壞的情況非常普遍。一般來講，碳纖維抗面的沖擊相當(dāng)好，而斷裂韌性就很差了。
加入Xantu.Layr納米纖維增韌膜的樣件測(cè)試可見，在受到30J能量沖擊后，顯示出較小的分層裂紋和較少的纖維斷裂：
在橫摔豎拍的過程中遇到一兩塊鋒利的小石子，就有可能造成難以修復(fù)的斷裂。Panorama最終研發(fā)了突破復(fù)雜環(huán)境下所帶來的耐沖擊性碳纖維自行車。與鋼制框架自行車相比，將高強(qiáng)度的復(fù)合材料預(yù)浸料與Xantu.Layr納米纖維增韌膜層鋪交織在一起，研發(fā)了可以承受更大沖擊應(yīng)力的自行車復(fù)合框架。
碳纖維因其許多優(yōu)異的性能，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于軍用和民用領(lǐng)域，碳纖維自行車就是其典型代表之一。其中碳纖維自行車材料的抗拉強(qiáng)度、彈性模量、伸長(zhǎng)率等會(huì)影響自行車的剛性、強(qiáng)度、騎乘感受以及外觀等。
本文意在傳播新材料資訊，部分圖片來自網(wǎng)絡(luò)。
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