碳的确是一种神奇的存在，不同的组合成为不同的物质，是祖辈生火取暖的最佳选材，还鬼使神差化身爱情的象征，如今摇身一变又成为高级材料－碳纤维，带着人类上天入地尽情驰骋。究竟碳纤维是什么，又是怎么化成承载我们的单车⋯⋯让我们为你解开关于它的一些秘密。

神秘的碳纤维

　　我们所说的碳纤维其实是以碳为主材的复合材料，碳纤维复合材料也不是自行车车架、车圈、及碳条中唯一的材料。这是因为碳纤维的超高刚性是有工艺前提的，当材质是百分之百的碳纤维复合材料时，非常易碎并且有纤维方向撕裂的倾向。为了发挥其刚性，碳纤维（布）会在进模加工前被浸于环氧树脂，形成一种复合材料。自行车碳纤维部分都是历经这样的加工步骤出来的。树脂会对碳布形成保持碳纤维聚在一起以及增加韧性和耐久性的关键作用。浸泡树脂从而塑化后的碳纤维在遇到冲击会吸收冲击力和震动，可能有所形变但不至于破裂，从而达到自行车材质所需的完美性能。

　　碳纤维是一种很神奇的材质其刚性完全与金属不同，碳纤维制品的刚度更容易控制，刚度特性可以实现在单向上呈现，制作车架模型前，碳布的品种、强度、纤维方向、贴合方向都是控制车架整体性能的手段，因此它的刚性可以根据碳纤维复合材料如何调整成为一条直线或者如何放在在模具内，进行调整，这被称为各向异性。金属正好相反是各向同性，会在材料的任何轴向呈现同样的强度和刚度性能。除了胜出各种金属的性能外，相较于我们所熟知的其他材料它具备更轻量的优点。

　　随着碳纤维加工工艺的迭代和进步，车架工程师们利用碳纤维各向异性，通过软件程序来统筹组合碳布强度等级、浸料的量、碳纤维线股的形状大小和排向、以及烘烤时的位置，来控制碳架或碳轮的性能。碳纤维车架就是通过这种方法，接近无限轻量化和几何强度的极致平衡的，所以碳纤维部件有着永无止境的工艺空间。但是高级别碳布的价格还是不菲的，并且这些精巧的设计和程序以及所需要的人力也非常昂贵。这些都平添了碳纤维自行车的神秘之处。

▲碳布这样软软的东西怎么变成坚固明亮的碳纤维部件看此图。

▲碳纤维部件的原材料—碳布。

碳车架的制程

　　碳纤维部件加工有一体烤铸成型，也有拼接粘合成型。两种成型方式各有优缺利弊，但总的来说一体成型的碳纤维车架对产品性能更有利，难度也更大。随着国内车企碳纤技术、设计和工艺的整体跟进，碳纤车市场让业界充满期待，下面借助山东瑞豹的碳纤维产线流程，看看碳布是如何一步一步化身为高性能车架的。

▲全碳架完全胜任强度要求最高的DH，5kg总重比铝架轻一半。

制造步骤

　　Step 1：首先是织纱并将碳纱制成各种规格的碳纤维复合材料，织纱的过程类似于织布，就是依照技术标准将碳纱通过机械纺织织成各种所用的碳布原料，然后将碳布浸泡相应的树脂溶液然后干燥成型以固着碳布，有意思的是为了防止碳纱变形有时会用冷库存放。

▲织碳纱，也就是碳布的胚布。

　　Step 2：对碳纱进行科学裁剪，并对每片碳布详细标注，每个碳纤车架是由上百种不同的碳布制成，大张碳布会先被大致切成容易操作的片状。一部车架大概由500多块独立碳布拼贴而成。每个车型又需要特定种类的碳布，即使使用相同的模具，但碳纤维布用量也存在差异。

▲剪裁碳布用于拼贴各种部件。

　　Step 3：再次就是卷料了，也就是将裁剪好的碳纤维预浸布按照特定顺序角度铺叠在芯材上，使其初步具有车架形状，等待下一步固化，瑞豹工厂的卷料操作是在封闭的无尘车间进行，对环境要求十分严格，由于涉及到部分商业机密和技术专利，所以这里只能看到复杂工序中的一小部分。

▲把浸泡树脂的碳纱贴在芯材上。

　　Step4：进入成型阶段，就是将卷制好的产品放置于成型模具中经高温挤压成型，碳纤维的模具也是技术和成本集中的环节，要保证模具与车架有相同的热膨胀率，这对于保证车架精度有很重要的作用，尤其是对自行车的制造精度要求越来越高的今天。

▲卷料完放入模具高温压铸成型。

　　Step5：对于不能一体成型的部分，就要通过部件之间特殊胶水粘合成型，然后通过高温烘烤固着成完整的整体。这时，胶好的车架会被装夹在特制的碳纤夹具上，送入固化炉中进行固化处理，当固化处理完成后，车架就可以从固化炉中取出，并且从夹具上取下来了。

▲部件经粘合烘烤固化出完整形态。

　　Step 6：最后，对车架进行手打磨并进行整修、钻孔等处理。经过打磨、修整后的车架就可进行最后的喷涂及贴花了，其中湿转印贴花要在上清漆之前进行。然后一部漂亮且高能的碳架就完成了。

▲碳架的打磨钻孔车间。

▲最后的喷涂贴标程序。

▲T800级碳料显微放大一千倍后呈现的结构。

文｜单车志、图｜山东瑞豹