在某些现代的跑车、汽车后市场升级品牌推出的车身套件上，我们经常能看到有由碳纤维材质制成的相关产品或车辆部件。在小编印象中，碳纤维材质开始在车辆或者以零部件的形式出现的时间并不算长，顶多就只有个十几二十年左右。但实际上碳纤维这一材质被发现并开始使用的时间，离我们非常久远，趁着这个机会，今天咱们就来聊聊碳纤维材质的发展历程以及相关技术。
碳提炼技术的应用最早可以追溯到19世纪60年代，1860年一位名为Joseph Wilson Swan（约瑟夫·威尔逊·斯旺）的英国物理学家、化学家和发明家，开始尝试使用碳化丝来制作灯泡，但因为当时的条件受限灯泡内没有足够的真空和供电，导致灯泡的寿命非常短。
图：Joseph Wilson Swan（约瑟夫·威尔逊·斯旺）是一名来自英国的物理学家、化学家和发明家。同时也是英国皇家学会院士之一。
1879年，来自美国的知名发明家、商人Thomas Edison（托马斯·爱迪生），通过在高温下烘烤棉条、竹条使其碳化，并将这些材料制作成碳丝灯丝，应用在第一批量产电加热的白炽灯泡上。一年后、也就是1880年，同样是来自美国的发明家Lewis Howard Latimer（刘易斯·霍华德·拉蒂默），开发出了一种更可靠的碳丝灯线，并应用在电加热灯泡上。
图：由碳丝充当灯丝的灯泡。
以上这些只是碳材料的早期应用，我们现今看到、认识到的碳纤维材质（Carbon Fiber），要到上世纪50年代末才算是真正意义上的被制造出来。1958年，一位名为Roger Bacon（罗杰·培根）的美国物理学家、发明家在位于美国俄亥俄州的国家碳材质技术中心工作，通过将人造丝加工、加热直到碳化后得到碳纤维材质。但因为过程极其低效，所得到的碳纤维里碳成分仅有20%左右。直到20世纪60年代，日本产业振兴机构内的研究人员以聚丙烯晴（PAN）为原料，开发出了含碳量高达55%的碳纤维材质。
图：这位便是Roger Bacon（罗杰·培根），也是近现代碳纤维材料应用领域的教父级科研人物。
随着提炼、生产技术的越发娴熟，在1960年附近，原材料开发公司HI Thompson Fiberglas Co. 的开发人员 Richard Millington（理查德·米宁顿）以人造丝为原材料制造出了一种含碳量高达99%的纤维材质，并申请了相关专利。新开发出来的碳纤维材质已经拥有足够的强度（弹性和拉伸强度），并已经能用作具有高强度、低重量、耐高温的复合增强材料，也就是现今的CFRP（碳纤维增强）部件的碳纤维原料。
1963年，英国汉普郡的法恩伯勒皇家飞机制造厂的W. Watt、LN Phillips和W. Johnson开发了一种新型制作工艺，该工艺实现了碳纤维的高潜在强度，严格意义上说这便是CFRP的应用。该工艺迅速获得了英国国防部的专利，并由英国国家研究开发公司授权给三个公司进行量产，分别是Rolls-Royce（Rolls-Royce并不等于今天Rolls-Royce Motor）、Courtaulds（考陶兹）、Morganite。1968年，由Rolls-Royce公司生产的RB.80 Conway涡喷发动机率先开始使用碳纤维制成的风扇组件。
图：Rolls-Royce Aircraft和Rolls-Royce Motor很早以前就已经分家，并且之间毫无关联了。类似的关系还有SAAB和Scania，虽然两家共用一个品牌标志，但是实质上已经是完全两家公司。
20世纪60年代末、70年代初期，日本的碳纤维制造工业在提取材料上获得了新进展，其通过石油加工中提起石油的副产物沥青，从而制成碳纤维原材料，这些碳纤维材质也有着高达85%的含碳量。20世纪70年代末，日本政府大力支持并推动国内碳纤维制造工业的发展，像是东丽、日本碳素、东邦丽阳、三菱等多家日本公司开始自行开发和生产碳纤维材料。
图：从纹理排布的角度上来看，碳纤维的编织纹路和我们日常生活中常见的藤席真的很像.....
关于碳纤维的发展历史就和大家聊到这里，下面就来介绍下所谓的碳纤维到底是个什么东东。目前较为常见的碳纤维基本上都是以碳纤维布的形式提供的，碳纤布上的碳纤维以丝束的形式编织在一起，而这些丝束则是由数千根连续的单根碳丝组成。另外再碳丝表面上还会再覆盖上一层有机涂层（聚环氧乙烷（PEO）或聚乙烯醇（PVA））作为保护。
图：在电子显微镜下观察到的碳丝。
在应用场景上碳纤维布可以用作增强复合材料，所谓的增强复合材料便是通过在树脂、PP胶等载体上铺上碳纤维布，并通过高温烘烤塑性。使得这一增强部件拥有更好的隔热性能和硬度，但是这类型的碳纤维制品无法获得轻量化的优点，毕竟其底子是树脂、PP胶等材料，而这些制品原本的自重并轻不到哪里去。这种类型的碳纤维制品统称为CFRP又称湿式碳纤维。
另一种相对罕见的碳纤维制品便是干式碳纤维，和湿碳不同，干碳的制作并不依赖树脂等基底材料，而是单纯的通过多层的碳纤布放入模具里经过高温烧制而成。通过该工艺生产的成品名为Carbon-Carbon（碳-碳），也被称为干式碳纤维。相比起湿碳，干碳有着轻量化、更高硬度、高隔热性等优点，要说缺点吧，也有，那便是因为全靠碳纤布制成导致生产成本相当高、生产周期长等。因此一般来说，干碳普遍出现在几乎可以忽略成本的赛车运动或航空领域。
国内也有不少使用碳纤维材料制作车身空气动力套件的公司和品牌，但这里请作为消费者的打醒十二分精神：并不是用碳纤维材料制作就是及格的车用碳纤维产品了，车用碳纤维在制作上有严格的安全性规范，因为这类材料遭遇碰撞后会产生大量的片状碎块，会对路人、车辆乘员产生切割性危害。所以各国政府均对此类产品有严格的工艺要求，民用车可不是赛车，撞了就撞了。以小编从业多年的经验看，目前国内大部分后市场厂家推出的碳纤维车身部件并不符合欧盟、美日等国的安全规范。
所以，在选购这类产品时，一定张大眼睛、要看靓丽表面的背面！没有网状底层材料覆盖的，一律都是不合规、不合法产品，一个万一撞了、碎片伤人了，那就有可能换来天价的索赔。
碳纤维制品因其高硬度、轻量化、高耐热性等优点而闻名，现今其应用范围也都十分之广，包括有汽车、航空、手套、衣着等等。从严格意义上来说，碳纤维以及碳纤维制品并不是些什么高科技产物，它之所以无法成为被广泛应有的材料，更多的原因是其材料成本较高、制作周期较长、可塑性有限等问题，所以各位真没必要去太过美化、神化碳纤维以及相关制品。
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