单车史书：从“白铝”向“黑碳”时代过渡

王子

　"碳纤维"这个词什么时候走进的公众视野已无从探究，但不可否认的是近些年来这个词出现的频率越来越高。愈发受人追捧的自行车也正在完成从"白铝"时代向"黑碳"时代的过渡。

　　从汉密尔顿驾驶的F1赛车，到费德勒手中的球拍，再到阿姆斯特朗胯下的自行车，碳纤维已从受保护的军用材料"跌落"为制作体育器材的普通材料，或许更确切的说法是"技术下放"，毕竟供给体育器材所使用的碳纤维都是可以公开的秘密，而体育器材也成为碳纤维最主要的消费市场。  

碳纤维是什么？

简单地说，碳纤维与其它纺织材料一样，本质是一种化纤，碳纤维丝极细，单根直径仅有头发的五十分之一，常见的碳纤维束由上千甚至上万根细丝组成。纤维束的强度可达钢的4倍。同时还具有高强度，高模量，低密度，耐腐蚀，高可塑性等等，当然这会牵扯到一系列的物理化学词汇。总之，它被成为"黑色黄金"。

詹姆斯当年的碳纤维面罩

F1赛车上的碳纤维使用率高得让人瞠目结舌

碳纤维能干什么？

代替金属？或许吧。除了制造飞机、火箭、大炮、轮船等国防装备，碳纤维应用最广泛的领域非体育器材莫属。还记得那年詹姆斯头戴的那个黑色面具么？当然还有刀锋战士那双"脚"。不过这仅仅是冰山一角，从汉密尔顿驾驶的F1赛车，到费德勒手中的球拍，伍兹手中的球杆，再到冰球运动员手中的球棍，赛艇运动员手中的船桨，短跑运动员的鞋底，可以说碳纤维材质即将占领了体育器材领域。喔对了！还有阿姆斯特朗胯下的自行车。

碳纤维让刀锋战士的出现成为可能。

自行车专用碳纤维？

　如今，自行车已被视为运动器材，碳纤维自行车或许是我们能够买到的最复杂的碳纤维结构。比起网球拍足球鞋要复杂得多，比F1当然是小巫见大巫了。

　　但会有专门用来制造自行车的碳纤维么？其实，纤维布在全球仅有几家企业能够提供，其中75%都来自于日本的三家企业--东丽、东邦人造丝和三菱人造丝。事实上，这些企业并不会为体育器材而特别制造碳纤维，虽然他们的销售和市场人员更愿意有针对体育市场的细分产品，但事实上这些原料生产企业一直在生产航空航天标准的产品。

　　

　　日本东丽公司能够提供上百种碳纤维原材料，但真正适合制造自行车部件的只有其中的几种。碳纤维工厂按照自己的标准制作出不同级别的碳纤维丝，而制作自行车架所需要的则是由这些碳纤维丝加工而成的碳纤维布。总的来说，碳纤维布可以分为两种：编织碳纤维布和单向碳纤维布。编织碳纤维布看起来就像尼龙编织袋，呈纵横交错状，更符合大众概念中对"纤维"的认识，事实上纤维状只不过是不同宽度的碳纤维束编织出来的"纤维状"；而单向碳纤维布只在一个方向上有大量的碳纤维丝，另一个方向的碳纤维丝极少，自然看不出"纤维"的样子，倒像是工程塑料。

自行车用的是哪种？　　

　　年前，一辆在光照下闪耀着纵横纹理的碳纤维自行车总会成为焦点，看到的人甚至会留下碳纤维车架就应该是布满纵横纹理的错误概念。事实上，大多数车架使用的都是单向碳纤维布。与编织碳纤维布相比，单向碳纤维布能够确保全部强度都在一个方向上，所以在制造车架时可以根据需要将他们按不同的方向粘合，虽然这样的工艺较为复杂，但它仍然比使用编织碳纤维布便宜。

　　当然除了价格因素外，单向碳纤维布能够更加直接的传导力，这也就保证了车架拥有较高的传动效率，单向碳纤维布也就成了制作自行车架最好的材料。只是单向碳纤维布看起来没有漂亮的纹理，甚至看不出纤维的感觉，换句话说，颜值不高，卖相不佳。所以当年很多厂商为了获得更好的卖相，才在车架最外层覆盖强度低价格还高的编织碳纤维布进行美化。但随着人们对碳纤维材质的了解，越来越多的车架厂商省去了覆盖编织碳纤维布的环节，直接露出单向碳纤维布的真容，这也就是为何现在的很多车架看起来黑乎乎一片，没有以往在光照下的层次感。只能说之前我们都被表层骗了。

　　除了使用单向碳纤维布外，制造车架还会用到高模量碳纤维。从各个品牌所给的资料来看，使用的碳纤维模量越高，制出的车架越轻也越硬，既然高模量碳纤维性能如此优异，那全部使用高模量碳纤维布制作自行车架岂不是最好？

　　事实上，与传统材料相比，所有的碳纤维本质上都可以称之为"高模量"，但不同碳纤维之间的抗拉强度有很大差异。高模量碳纤维可以制造出更轻、更坚硬的车架，当然这也意味着成本过高。不过，之所以不全部使用高模量材料制作车架并不是因为价格，而是因为拉抻模量和拉抻强度成反比，简单地说就是，高模量碳纤维制作出的车架可以很硬，但也会很脆，而且骑起来的感觉不够舒适，所谓舒适就是车架要刚中带柔，太硬的车架无异于给臀部上刑。

　　所以，一台好的车架一定会用到高模碳纤维，但不可能全部使用高模碳纤维。工程师会根据车架的受力情况使用不同种类的碳纤维。但对于普通使用者而言，究竟多高的模量能够被定义为"高模量"碳纤维似乎无关紧要，当然自行车厂商也只会标明"高模量"字样，并不会写明具体参数以及高模量碳纤维所占的比重。

　　虽然众多自行车厂商使用着大体相同的原材料，但在实际产品中却有着极大的不同，而这些不同就在于各厂商的工程师怎样利用这些碳纤维原材料，这些工程师还要和原材料供应商一同探讨怎样才能将这些纤维丝运用的最合理。

　　当然，碳纤维背后那一连串数据着实让人头疼，理解起来也确实不那么简单，还是赶紧掸掸车上落得灰，准备骑起来吧。