自行車材料的優(yōu)越程度要從材料的密度、強(qiáng)度、彈性模量和耐腐蝕等幾個方面綜合考慮。
鋼材作為自行車最久的材料，他擁有很好的彈性，成本較低，但由于密度大，易生銹，易疲勞。鋁合金是目前市場上使用普遍的材料，他的重量輕，不會生銹，但彈性太差，容易疲勞，騎行的舒適感不好。鎂合金的密度比鋁合金要小，基本性能和鋁合金差不多。鈦合金的耐疲勞性比其他金屬材料好，但價格高，比重卻沒有優(yōu)勢。而碳纖維復(fù)合材料強(qiáng)度高、彈性好、密度輕、耐腐蝕，由碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)的自行車具有以下各方面的特點(diǎn)：
1、有效降低了自行車的總重量
碳纖維樹脂基復(fù)合材料的密度一般只有1.6。只是鋼的五分之一，與鋁材相比，可以減重40%左右。自行車行業(yè)內(nèi)有這樣一種說法，重量減輕1g，價格可提高1美元。一輛碳纖維復(fù)合材料自行車車架比鋁合金車架輕四分之一。重量輕可以降低體能損耗從而提高騎行速度。
2、車身的總體剛性高
剛度好的車架有利于驅(qū)動力的轉(zhuǎn)換，提高了自行車的操縱性能。碳纖維復(fù)合材料自行車的結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，不容易變形。實(shí)踐證明，其車架剛性不低于珞鉬鋼車架。
3、良好的抗震性
結(jié)構(gòu)的自振頻率不僅結(jié)構(gòu)外形有關(guān)，還與材料的比模量平方成正比，高的自振頻率能夠避免了工作狀態(tài)下共振引起的早期破損。據(jù)報道，對形狀與尺寸相同的車架進(jìn)行試驗(yàn)表明，鋁合金車架需要9秒才能停止的振動，自振頻率極高的碳纖維復(fù)合材料只需要2.5秒就可以停止，復(fù)合材料良好的阻尼性減輕了自行車的顛簸，提高了乘騎的舒適性。
4、安全性好
碳纖維復(fù)合材料中的基體是以連續(xù)相形式包圍著獨(dú)立存在的碳纖維，構(gòu)成一種動態(tài)不確定
體系，當(dāng)材料受到?jīng)_撞時，當(dāng)其中少量纖維發(fā)生斷裂，載荷將會迅速重新分配到未斷裂的纖維上，這樣結(jié)構(gòu)還能繼續(xù)承載，使騎乘的安全性大大提高了。一般金屬材料的疲勞破壞是很難觀察到明顯的征兆，其破壞往往是突發(fā)性破壞，而碳纖維復(fù)合材料車架具有非常好的抗疲勞性，而且破壞之前能夠觀察到明顯的征兆。研究表明，碳纖維復(fù)合材料車架耐沖撞試驗(yàn)可超過百萬次。
5、增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計的自由度
碳纖維復(fù)合材料具有各向異性的特點(diǎn)，可以利用復(fù)合材料這一特點(diǎn)，根據(jù)自行車在行駛時受載的方向和大小來排列和鋪放纖維。復(fù)合材料制造的靈活性，有利于設(shè)計出各種造型的結(jié)構(gòu)。如可按空氣動力學(xué)原理設(shè)計出流線型自行車，美觀而實(shí)用，容易實(shí)現(xiàn)最佳性價比。
6、良好的耐銹蝕性能
高分子材料耐酸、耐堿、耐工業(yè)大氣的性能良好，因此碳纖維復(fù)合材料制成的自行車架有著
極好的耐酸堿腐蝕性能。
目前國內(nèi)碳纖維行業(yè)的不足
盡管近年來國內(nèi)在碳纖維復(fù)合材料技術(shù)上取得了長足的發(fā)展，但與國外復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展與規(guī)模化應(yīng)用方面還存在很大差距，具體分析如下：
1、需求牽引不足。由于市場缺乏消費(fèi)動力，政策配套還未健全，制造商并未從碳纖維制造高投入中獲得高收益，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)積極性，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。
2、碳纖維方面的差距。雖然近年來我國碳纖維產(chǎn)能快速放大，但差距依然存在。與國外相比，國產(chǎn)原絲大多雜質(zhì)含量高、質(zhì)量不夠穩(wěn)定、離散系數(shù)大，成本還需進(jìn)一步降低。
3、復(fù)合材料制造技術(shù)差距。滿足快節(jié)拍低成本制造的相關(guān)材料和自動化裝備滯后。目前國內(nèi)已經(jīng)有滿足低成本要求的碳纖維材料、快速制造的樹脂材料和配套工藝材料。國內(nèi)相關(guān)材料雖然也在研發(fā)，但尚未形成標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。
4、設(shè)計開發(fā)和試驗(yàn)技術(shù)落后，能力不足。目前，復(fù)合材料設(shè)計軟件均來自于國外，覆蓋復(fù)合材料設(shè)計、工藝仿真、力學(xué)性能分析的系列仿真軟件。既懂制造又懂復(fù)材設(shè)計的人才稀缺，這些方面都需要在后續(xù)研發(fā)和應(yīng)用中逐步積累和完善。
5、復(fù)合材料維修技術(shù)尚未全面開始研究。基于VAT技術(shù)的修補(bǔ)材料及修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)需要進(jìn)一步推廣。
6、工業(yè)化的復(fù)合材料回收再利用技術(shù)還不成熟，尚未形成一條完整的復(fù)合材料回收利用產(chǎn)業(yè)鏈，需盡快開展碳纖維復(fù)合材料廢品的循環(huán)利用技術(shù)的研發(fā)工作，提高碳纖維產(chǎn)品的利用效率。
經(jīng)過國內(nèi)這些年的努力，國內(nèi)碳纖維的生產(chǎn)已經(jīng)達(dá)到一個相當(dāng)高的水準(zhǔn)，國內(nèi)人才儲備已經(jīng)日漸成熟，工業(yè)化的快節(jié)拍低成本制造已經(jīng)開始，英特力新材料公司率先在行業(yè)內(nèi)已經(jīng)具備獨(dú)立設(shè)計，獨(dú)立成批量制造的能力，萬事俱備，只差市場的東風(fēng)。我們有理由相信碳纖維智造大時代即將來臨。
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