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(jià)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)：

 

碳纖維復(fù)合材料提升單車各方性能

 

　　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(jià)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(dòng)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(bào)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(dòng)，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(dòng)態(tài)不確定

 

　　體系，當(dāng)材料受到?jīng)_撞時(shí)，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(jì)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(shí)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(jì)出各種造型的結(jié)構(gòu)。如可按空氣動(dòng)力學(xué)原理設(shè)計(jì)出流線型自行車，美觀而實(shí)用，容易實(shí)現(xiàn)最佳性價(jià)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(dòng)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(dòng)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(jì)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(jì)軟件均來自于國外，覆蓋復(fù)合材料設(shè)計(jì)、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(jì)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?；赩AT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(gè)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(jì)，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(shí)代即將來臨。