新材料碳纤维:比金属轻量高强度的纺织术

编织碳纤维

Carbon Fiber Weaving Process

CARBON FIBER 

是一种含碳量在95%以上的高强度、超轻质的无机高分子纤维材料，即是一根根极细的纤维丝组成。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，耐腐蚀，又兼备纺织纤维的柔软可加工性。

碳纤维与头发的对比  

碳纤维这一概念的起源最早要追溯到19世纪。英国人斯旺最早用碳丝制造电灯泡的灯丝，后来爱迪生做出了实用的白炽灯碳灯丝，不过由于1910年库里奇发明了拉制钨丝的方法，灯丝全面改用钨丝，早期的碳纤维研究被打入冷宫。

Swan's and Maxim's bulbs  

20世纪50年代以后，，美国研制出粘胶基碳纤维，碳纤维又一次登上历史舞台。虽然它已发展颇久，在民用领域的技术却还不成熟。真正高强度的碳纤维制造成本居高不下，导致推广起来也及其不易。

如今碳纤维的制造成本逐步降低，正努力进军商业领域。现在的F1（世界一级方程锦标赛）赛车，车身大部分结构都用碳纤维材料。顶级跑车的一大卖点也是周身使用碳纤维，用以提高气动性和结构强度。

黑科技的应用 

因为碳纤维极度高强度，质量轻，又易于成型的特性，许多应用看起来都颇为令人赞叹。

以下这款德国奥迪公司生产的，全碳纤维单车，重量仅仅有12磅，也就是5公斤多一点。虽然售价也是钱包疼的18500美元。

Audi Sport Racing Bike

这个香港设计师Micheal Young设计的中空碳纤维椅子，仅仅有一瓶可乐的重量，却可以承重1000多斤的5个大胖子。

Michael Young and his aptly named Carbon Fiber chair

更多看起来黑暗系的椅子设计：属于高强度的任性。

Luno Designed by IL HOON ROH

蜘蛛机器人拉碳纤维织出吊床

C-Bench & C Stone

制作 

碳纤维产品的加工原料一般是纤维束，或是已经编制好的纤维布料。

传统工艺中，工厂或设计师先制作模具，再通过模具把布料或者碳线固定其中，浸入树脂，加热或静置成型。

这个C-Bench为了保证碳纤维束紧贴着模具成型，用了木工场常见的真空桌子，把一层塑料布覆盖在模具上，抽走空气，紧紧压住缠好碳纤维束的模具。

而这里要隆重介绍的，其实是Lexus 360° Carbon Fiber Loom。Lexus的碳纤维编制技术转换了碳纤维产品的生产思路，直接将纤维束纺织成3D的形态，再进行树脂固化，表面处理。这样的做法极大提高了生产效率与零件的精确程度。今后，只好期待更多的金属零件被碳纤维代替，轻质节能又固碳环保嘛。