【复材视界】碳纤维自行车中使用什么类型碳纤维，你了解吗？
碳纤维按照拉伸模量的高低可以分为标准模量（200-280GPa）、中级模量（280-350GPa）、高模量（350-600GPa）和超高模量（600+GPa）碳纤维，而在碳纤维自行车中四种级别的碳纤维均有特定的应用，由于四种碳纤维价格差异较大，这就导致了碳纤维自行车价格有着天壤之别。
对于工程师而言，构建碳纤维框架就像将一个复杂的3D拼图组装在一起。自行车可以有成百上千个零件，组装成40层或更多层。为了使其正确无误，设计人员需要依靠有限元素分析（FEA）软件，帮助他们确定应在何处使用哪种等级的碳纤维，以及如何以最佳的方式配置这些模块，以实现强度、刚度和柔韧性的理想组合。
关于碳纤维自行车的常见误区
在了解四种碳纤维在自行车中具体应用部位之前，我们先探讨一下对于碳纤维自行车，人们常见的几个误区。
误区一：碳纤维车架不会像金属架一样持久。
现实：只要使用者不用力撞车或用锤子敲击车架，碳纤维自行车理论上就可以永久使用。实际上，钢和铝制自行车的使用时间很大程度受制于金属疲劳寿命，一旦发生疲劳破坏，自行车就因此无法安全使用，但碳纤维的耐疲劳特性可以保障其无限期保持稳定。
误区二：破损的碳纤维车架无法修复。
现实：Ruckus Composites负责人Shawn Small指出：“在许多情况下，碳纤维比铝制自行车更容易修复。” 他的商店每年修理1500辆自行车。为了修复损坏的车架，Ruckus清除了损坏的部分，在空隙上铺了一层碳纤维预浸料，然后重新粉刷自行车即可完成。
误区三：碳制自行车比铝制或钢制自行车更易碎。
现实：碳纤维框架相对坚固，可以承受相当大的力，但前提是必须将其应用于工程师所预期的方向（如坑洼引起的道路震动）。但是，如果该力来自意外发生的方向，比如撞到树上或踩在油门踏板上，则该材料非常脆弱，可能会破裂。
误区四：烈日下会损坏碳纤维自行车架。
现实：实际上，这很安全。自行车制造商会使用抗紫外线的油漆或蜡来保护车架免受潜在有害射线的损害。
拉伸模量200-280 GPa；拉伸强度为2500 MPa或更高。
相对坚硬，这是最便宜的碳纤维形式，几乎仅用于入门级车架中。
主要用于满管、管接头、头管周围的高应力区域、下管和链条。
2、中级模量碳纤维
拉伸模量280-350 GPa；拉伸强度为3500 MPa或更高。
所有碳纤维中强度最高的碳纤维，主要用在高级车架上。
主要用于高强度区域，例如可弯曲的支撑架，以及强度要求严格的区域，例如上管、下管和头管的一部分。
3、高模量碳纤维
拉伸模量350-600 GPa；拉伸强度为2500 MPa或更高。
这种碳纤维的硬度平均比标准模量高62％，但它更易碎，通常情况下，在高端自行车中可能包含25％的高模量纤维。
主要用于需要额外的侧向刚度的区域，例如下管、座管或后叉。
4、超高模量碳纤维
拉伸模量600+ GPa；拉伸强度为2500 MPa或更高。
碳纤维类型中最硬的，它很脆并且非常昂贵，选择性地用于顶级自行车，虽然顶级自行车通常使用强度更高的中模碳纤维，但即使如此，超高模量碳纤维有时占比甚至会达到15％。
主要用于低冲击区域，例如顶部管的中心。
（主要参考Bicycling）