碳纖維自行車（Carbon Bike）主要是中高檔的競賽用自行車，作為新興材料，碳纖維主要應(yīng)用于車架（碳架）、前叉、輪組（碳刀車圈）等。
1950年代，美國軍方研制出了具有良好力學性能的碳纖維，并于1960年代實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)， 此后日本、英國、法國、德國等相繼擁有了制造高質(zhì)量碳纖維的技術(shù)。1970年代，碳纖維在自行車上的應(yīng)用嘗試。1980年代，碳纖維在自行車開始產(chǎn)品化。1990年，日本宮田工業(yè)公司以碳纖維作車架推出ARC1000型跑車和 RDC1000型平車兩種型號自行車。
碳纖維自行車具有重量輕、吸收沖擊性能好等優(yōu)點。
歷史沿革
碳纖維的開發(fā)與利用可以追溯到1880年代， 發(fā)明家Joseph Swan和托馬斯·阿爾瓦·愛迪生將竹絲碳化用作熾熱燈泡的燈絲，之后碳纖維多用來作高溫絕緣材料，但當時的碳纖維力學性能很差。 直到1950年代，美國軍方研制出了具有良好力學性能的碳纖維，并于1960年代實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)， 此后日本、英國、法國、德國等相繼擁有了制造高質(zhì)量碳纖維的技術(shù)，特別是日本東麗公司在碳纖維研發(fā)與生產(chǎn)技術(shù)方面一直保持著世界領(lǐng)先水平。碳纖維在自行車上的應(yīng)用嘗試是在1970年代，真正開始產(chǎn)品化是從1980年代開始。
中國
1988年，捷安特開始批量生產(chǎn)聯(lián)合開發(fā)的碳纖維自行車架，并組裝整車上市。1993年，聯(lián)合開發(fā)出整體碳纖維自行車構(gòu)架。
1993年，天津飛鴿自行車（集團）公司和北京環(huán)航復合材料公司聯(lián)合投資開發(fā)了粘接型碳纖維自行車。同年底，深圳中華自行車公司自籌資金建廠生產(chǎn)自行車用碳纖維管，研制出可焊接碳纖維管自行車。21世紀初，江蘇省、廣 東、天津市、山東省等省市的一些企業(yè)適應(yīng)市場變化，進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級，成為專注生產(chǎn)中高檔碳纖維自行車的廠家，中國碳纖維自行車生產(chǎn)量快速增加，成為世界新的自行車主要供應(yīng)基地。
國外
1974 年，美國Apex Proto公司制造了碳纖維復合材料薄壁管粘合不銹鋼接頭自行車車架。兩年之 后，Exxon公司制造了石墨纖維和鋁的復合材料 Graftek G-1型車架。但當時因為商業(yè)上和技術(shù)上的問題沒能得以推廣應(yīng)用。
1980年代初期，隨著碳纖維價格的降低以 及生產(chǎn)工藝的不斷改進，碳纖維自行車始得以推 廣應(yīng)用。1980年，法國TVT公司第一次真正將碳 纖維復合材料車架商品化。1984年，在1984年洛杉磯奧運會上，率先使用碳纖維自行車的美國自行車隊 一舉奪魁，獲得5 塊金牌，這大大推動了碳纖維自行車研發(fā)與應(yīng)用進程。1986年，法國LOOK公司利用TVT公司生產(chǎn)的碳纖維管體制造出具有實用意義的碳纖維自行車架，并于1988年制造出 世界首批量產(chǎn)的碳纖維車架KG86。1989年的環(huán)法自行車賽，美國選手格雷格˙勒蒙德（Greg LeMond）領(lǐng)先法國選手勞倫特˙菲農(nóng)（Laurent Fignon）獲得冠軍，Greg Lemond在賽程的絕大 部分路段中他都選用了TVT工廠生產(chǎn)的碳纖維復合材料車架的自行車。Greg Lemond的勝利使人們開始更加注重碳纖維自行車研發(fā)和造型設(shè)計，不斷提高自行車的速度。
1990年，日本宮田工業(yè)公司以碳纖維作車架推出ARC1000型跑車和RDC1000型平車兩種型號自行車，這兩種型號自行車的質(zhì)量比鉻鉬鋼架型自行車輕50%，強度高1.6 倍。1990年，LOOK公司制造出世界上第一臺一體式碳纖維車架。1995年，Look公司又制造出世界上第一臺全碳纖維車架（包括轉(zhuǎn)向桿）。 1980年代后期，法國CCI公司以及美國Trek、peugeot、Vitu、Raleigh等公司都在碳纖維自行車架的設(shè)計與制造方面有所突破。歐美等發(fā)達國家一直把控著碳纖維自行車零部件研發(fā)制造的關(guān)鍵工藝和核心技術(shù)。
制作
制作工藝
碳纖維自行車的制作工藝復雜，需要手工打造也直接決定了產(chǎn)品成本短期內(nèi)難以無法明顯直降。一個碳纖維自行車車架的鋼制模具一般需耗用模具費用幾十萬元，分攤到每件產(chǎn)品上的成本就遠高于一般產(chǎn)品。
制作材料
碳纖維自行車全稱是碳纖維增強樹脂復合 材料自行車，其制造材料是碳纖維和樹脂的結(jié) 合物。碳纖維含有樹脂因此也可以說耐酸。但是對碳纖維來說應(yīng)多考慮內(nèi)在因素，它用樹脂因此樹脂老化的可能性是存在的。碳纖維制自行車不使用時應(yīng)該避開陽光，日光和環(huán)境的溫度對它的影響最大。生產(chǎn)一個碳纖維自行車架需要碳纖維片材約800多片，需要逐一按設(shè)計的次序和尺寸鋪排疊層，非常耗用人力。產(chǎn)品整個成型過程目前全部由富有經(jīng)驗的工程師指導專業(yè)鋪料員工逐一手工打造。
特點
優(yōu)點
極輕的重量
1200克左右的碳纖維公路架已經(jīng)到處可見了。由于碳的質(zhì)量僅有1.6克/立方厘米，所以制作1公斤左右的車架已經(jīng)不在是夢想。
吸收沖擊性能好
碳纖維可以有效的吸收震動，并且保持很好的剛性。這種特點使得它成為很好的競賽級的材料。
可以制作各種形狀的車架
和一般的金屬車架的制造過程不一樣，碳纖維車架一般是先制作模具，然后在模具上付上碳纖片，最后用ep進行粘固。這種制作過程可以利用空氣動力學作成風阻極小的車架，如TREK的Y車架。
缺點
復雜的應(yīng)力計算
構(gòu)成碳纖維車架的是碳纖維，它的特點是拉伸強度強，但剪斷強度弱，加工時需要進行復雜的應(yīng)力計算(縱剛性、橫剛性)，根據(jù)計算把碳纖維片重疊成型。
價格昂貴
和鈦合金相比，碳纖維車架的價格有過之而無不及，向頂級的碳纖維車架的價格都要上萬，而科那哥的C40和C50的價格甚至超過2萬元。這主要是因為碳纖維車架的制作過程需要很多的手工，并且報廢率很高，造成成本的大量上升。
從外觀上可以很容易來區(qū)別車架。風格粗獷，造型狂野的是鋁架；管體纖細，骨感十足的是鋼架；而那沒有任何涂裝，渾身散發(fā)著金屬光澤的就是鈦架；碳纖維的表面則覆蓋著各種3D布的表層，極具現(xiàn)代感。
相關(guān)知識
碳纖維作為一種高科技材料使用在自行車上是最近十年的事情。嚴格來說碳纖維并不是單純的碳元素，而是碳元素經(jīng)過編織加工后利用ep粘和加固的一種混合物。
相關(guān)事件
2023年4月，小宇（化名）在浙江省嘉興市一家自行車專賣店工作，他趁工作之便，給自己組裝了一輛價值6萬元的碳纖維自行車。后來小宇駕駛該輛自行車發(fā)生交通事故，交警部門認定是對方全責。小宇自己組裝自行車，碳纖維部件能拿到一級經(jīng)銷商的價格，遠遠低于官方報價。小宇發(fā)現(xiàn)有利可圖，于是動起了歪腦筋。他給自己重新組裝了一輛碳纖維自行車，然后騎著新自行車開始尋找目標“碰瓷”。最終，法院以詐騙罪依法判處小宇有期徒刑2年6個月，緩刑2年8個月，并處罰金2萬元。
參考資料 >
復合材料名不虛傳，一輛碳纖維自行車十幾萬，解秘其昂貴的背后.....微信公眾號.2024-06-05
當自行車遇上了碳纖維車身輕巧舒適度強.體育總局.2024-06-05
男子多次騎“奢侈品自行車”碰瓷，法院判了！.百家號.2024-06-05
男子騎“奢侈品自行車”碰瓷，聰明反被聰明誤.百家號.2024-06-06