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碳纖維自行車耐沖擊抗疲勞性能提升工藝

發布日期：2021-03-29 作者：大連義邦科技瀏覽數：11269

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2004年意大利的運動員庫內戈使用碳纖維增強復合材料制成的碳纖維自行車CAAD8，在比賽中拿下環意總冠軍后，鋁合金車架自行車慢慢退出了歷史舞臺。

碳纖維自行車由于極輕的重量、具有比肩合金的高強度、優良的可塑性、耐沖擊吸收性能、抗疲勞、造型美觀等諸多優點，歷史性的改變了整個自行車行業，無論是車架和前叉，又或是有相當技術難度的輪組還是零部件，碳纖維材料已成為高端產品的代名詞。

1974年美國的Apex Proto制造了碳纖維復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復合材料車架。但因為當時技術上的問題沒能得以推廣應用。

自碳纖維自行車問世以來，如何解決復雜的應力計算問題是未來持續發展的重要課題之一。構成碳纖維車架的是碳纖維，它的特點是拉伸強度強，但剪斷強度弱，加工時需要進行復雜的應力計算(縱剛性、橫剛性)，根據計算把碳纖維片重疊成型。

國內外對如何解決碳纖維耐沖擊、抗疲勞技術上開設了專項課題，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后，為喜歡運動野外騎行愛好者研發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所處環境惡劣，在復雜的環境下對于傳統鋼架自行車而言，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的斷裂。Panorama最終研發了突破復雜環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，將高強度的復合材料預浸料與Xantu.Layr納米纖維增韌膜層鋪交織在一起，研發了可以承受更大沖擊應力的自行車復合框架。

碳纖維因其許多優異的性能，已經被廣泛應用于軍用和民用領域，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度、彈性模量、伸長率等會影響自行車的剛性、強度、騎乘感受以及外觀等。

本文意在傳播新材料資訊，部分圖片來自網絡。

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