碳纖維自行車的發(fā)展與展望

1、碳纖維自行車的發(fā)展與展望作者：高譜祥來源：現(xiàn)代營銷理論2018年第02期摘 要：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。介紹了碳纖維材料自行車的特點(diǎn)，綜述了碳纖維自行車的興起、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：碳纖維 復(fù)合材料 自行車一、碳纖維自行車的特點(diǎn)1.質(zhì)量輕、操縱性好。碳纖維復(fù)合材料的密度僅為鋼的20%，鋁的50%，理論上講，碳纖維自行車比鋼或鋁金屬材料自行車質(zhì)量減輕30%，有效騎行力增加45%以上。最輕的碳纖維車架可以做到0.7kg以內(nèi)，競技碳纖維自行車質(zhì)量僅有78kg，但鋁合金車架質(zhì)量很難低于1kg，因此，碳纖維自行車有更好的機(jī)動性能和加速性

2、能。2.安全性高。碳纖維抗拉強(qiáng)度一般都在3500MPa以上，是鋼的4倍以上，可以承受極大的力學(xué)沖擊；與金屬材料相比，其具有很好的斷裂韌性和良好的抗疲勞性，而且即使斷裂也是從基質(zhì)開始，具有可視性。這些都大大提高了自行車騎乘的安全性。3.舒適性好。碳纖維彈性模量接近鋁合金彈性模量的3倍，受力之后的彈性形變小，自振頻率高，不易出現(xiàn)共振，良好的共振阻尼，提高了自行車的減震能力。碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件不易變形，且剛性高，力的傳導(dǎo)性好，使得碳纖維車架踩起來更“硬”，使車手騎行更好“發(fā)力”、更省勁，有路感。4.抗逆性強(qiáng)。碳纖維復(fù)合材料對一般的有機(jī)溶劑、酸、堿都具有良好的耐腐蝕性，完全不存在生銹的問題。當(dāng)然，碳纖

3、維徑向的強(qiáng)度很小，碳纖維復(fù)合材料車架或零件抗尖銳物沖擊能力較差。另外，作為復(fù)合材料基體的樹脂受陽光直射易于老化。隨著科技的進(jìn)步，相信碳纖維自行車這些不足將會不斷得到優(yōu)化改進(jìn)。二、碳纖維自行車的興起與發(fā)展1.國外碳纖維自行車的發(fā)展1980年代初期，隨著碳纖維價格的降低以及生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，碳纖維自行車始得以推廣應(yīng)用。1980年，法國TVT公司第一次真正將碳纖維復(fù)合材料車架商品化。1984年，在洛杉磯奧運(yùn)會上，率先使用碳纖維自行車的美國自行車隊(duì)一舉奪魁，獲得5塊金牌，這大大推動了碳纖維自行車研發(fā)與應(yīng)用進(jìn)程。1986年，法國Look公司利用TVT公司生產(chǎn)的碳纖維管體制造出具有實(shí)用意義的碳纖維自行車

4、架，并于1988年制造出世界首批量產(chǎn)的碳纖維車架KG86。1990年，日本宮田工業(yè)公司以碳纖維作車架推出ARC1000型跑車和RDC1000型平車兩種型號自行車，這兩種型號自行車的質(zhì)量比鉻鉬鋼架型自行車輕50%，強(qiáng)度高1.6倍。1990年，Look公司制造出世界上第一臺一體式碳纖維車架。1995年，Look公司又制造出世界上第一臺全碳纖維車架（包括轉(zhuǎn)向桿）。2.國內(nèi)碳纖維自行車的發(fā)展在我國，臺灣地區(qū)的自行車制造企業(yè)捷安特（Giant）與臺灣材料研究室（MRL）從1985年開始積極投入碳纖維自行車的研究與設(shè)計(jì)，他們在不長的時間內(nèi)就成功地開發(fā)出了一種新穎的碳纖維自行車架，鋁合金壓注接頭膠接，并在1

5、987年成立專門制造復(fù)合材質(zhì)的C-TECH生產(chǎn)中心。2003年，臺灣自行車A-Team聯(lián)盟成立，將松散的生產(chǎn)廠商聯(lián)合起來，整合技術(shù)優(yōu)勢、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，和與國際大企業(yè)相對抗，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的集群協(xié)同發(fā)展，臺灣高端和休閑精品自行車的共同品牌形象在全球自行車行業(yè)中樹立起來。在大陸，1993年天津飛鴿自行車（集團(tuán)）公司和北京環(huán)航復(fù)合材料公司聯(lián)合投資開發(fā)了粘接型碳纖維自行車。同年底，深圳中華自行車公司自籌資金建廠生產(chǎn)自行車用碳纖維管，研制出可焊接碳纖維管自行車。從技術(shù)角度來說，我國碳纖維自行車工廠（包括臺商獨(dú)資及合資企業(yè)）的制造水平已經(jīng)很高，許多國外品牌由國內(nèi)工廠委托加工。但是，在零部件研發(fā)與制造等碳纖維自

6、行車生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝和核心技術(shù)方面，與發(fā)達(dá)國家相比還有一定的差距，零部件標(biāo)準(zhǔn)化程度相對較低、研發(fā)能力不足，產(chǎn)品基本處于中、低檔次水平，而且同質(zhì)化嚴(yán)重等問題明顯。三、碳纖維自行車展望碳纖維自行車由于其質(zhì)量輕、操縱性好、安全性高、舒適性好、抗逆性強(qiáng)、造型美觀等諸多優(yōu)點(diǎn)，革命性地改變了整個自行車業(yè)界，引領(lǐng)世界自行車的發(fā)展。不論是作為構(gòu)成自行車最基本結(jié)構(gòu)體的車架、有相當(dāng)技術(shù)難度的輪組還是零部件，都將碳纖維材料作為高端產(chǎn)品的首選用料。在自行車競技賽中，意大利的庫內(nèi)戈（Damiano Cunego）于2004年使用Cannondale公司推出的CAAD8拿下環(huán)意總冠軍后，鋁合金車架就很難出現(xiàn)在任何專業(yè)級的比賽中了。隨著碳纖維材料成本的不斷降低，碳纖維自行車部件制造工藝和技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，碳纖維自行車不僅在造型上更加簡潔、輕盈、美觀、多樣化、個性化和人性化，其售價也不斷降低，已經(jīng)由數(shù)十萬元一輛，發(fā)展到數(shù)千元一輛，達(dá)到大眾接受的程度。特別是石墨烯的加入，碳纖維復(fù)合材料的更輕的車架和輪組、更安全的輪圈剎車系統(tǒng)、更輕便的高性能電子變速系統(tǒng)將陸續(xù)問世?？梢灶A(yù)測，碳纖維自行車具有廣闊的市場，圍繞碳纖維自行車的自行車文化將風(fēng)靡世界，蔚為風(fēng)氣。參考文獻(xiàn)：1捷安特.解密捷安特碳纖維自行