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碳纤维复合材料自行车

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  • 来源:
  • 发布时间:2014-12-18 00:00

碳纤维复合材料自行车

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  • 发布时间:2014-12-18 00:00

    “随着材料制造工艺的高速发展和国内外自行车市场的扩大,先进复合材料诸如碳纤维、碳化硅纤维和Kevlar纤维等高性能纤维复合材料开始在自行车行业中得到使用,使传统的自行车生产工艺走向高科技,最终使自行车趋于高档化、轻型化与新型化。”一位自行车行业人士表示。

    据悉,自行车自诞生200多年来,其制造材料一直以金属为主,如从普通钢到铬钼钢、锰钼钢、不锈钢等特殊钢,再到铝合金、镁合金、钛合金等轻合金,材料每更新一次,其性能就前进一步。而碳纤维复合材料自行车,已成为目前自行车王国中的佼佼者,其研发、生产目前已遍及世界发达国家。

    性能优异超过金属材料

    西安航天复合材料研究所吴大云认为,碳纤维及其复合材料具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、耐冲击、抗疲劳和尺寸稳定性高等一系列优异性能。采用碳纤维复合材料制造自行车首先能有效地降低自行车重量。碳纤维树脂基复合材料的密度通常为1.6g/cm3,是钢的l/5,较铝材则减重40%左右。在台湾自行车业界有这样的说法,“自行车重量降低1克,卖价可提高1美元”。据专业的测算,对一辆结构相同的自行车,若重量相差4磅(约1.8公斤),同一运动员在2公里的行程中,重的那辆要慢193英尺(约58.82米)。

    其次是提高了车身的整体刚度,安全性增加。吴大云指出,碳纤维复合材料中基体是以连续相形式包围着大量独立存在的纤维,这种由多相组成的材料在受到冲撞时,即使有少量的纤维断裂,其载荷会迅速重新分配到未破坏的纤维上,使结构还能承载,大大提高了骑乘的安全性。而一般金属材料的疲劳破坏是没有明显征兆的突发性破坏。研究表明,碳纤维复合材料车架耐冲撞试验可达100万次以上,远远超过了JIS-9401-1984规定的10万次标准。

    再次是显著改进了自行车的抗震性。刚度好的车架有利于驱动力的转换,操纵性能提高。碳纤维复合材料自行车结构坚固,不易变形,而且减震效果突出。据报道,对形状与尺寸相同的车架进行试验表明,铝合金车架需要9秒才能停止振动,而碳纤维复合材料车架只需2.5秒就可停止,复合材料良好的阻尼性减轻了自行车的颠簸。不仅如此,和金属相比,碳纤维制成的自行车还具有良好的耐锈蚀性。高分子材料的耐酸碱、工业大气性能良好,因此使用碳纤维树脂基复合材料制成的自行车零部件有无可置疑的耐环境性能。

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