碳也能做刹车？带你认识碳碳与碳陶刹车碟

luanzilie · 发表于 2019-10-19 09:49:19

作者：今日头条

制动系统很多人都知道其作用重要，也有很多人愿意花费较多的金钱去改这关系到人生安全的系统。说起这个系统，像是保时捷911、帕加尼Zonda R以及兰博基尼的LP700等，这些车型在制动系统上都使用了上了跟以往不同材料的制动碟，相信如果有留意这些超跑的车迷都会知道这种材料称之为碳陶复合材料（Carbon Ceramics），这是一种新型的复合材料，它并不年轻，因为这种材料早在1991年的法兰克福国际汽车交易会上便已经被发表。只不过这种材料由于其制作起来较为复杂，而且制作成本太高，因此知道2001年的时候，才正式运用于911（996）GT2之上。而随着科学技术的不断发展，在近年来，这碳陶的技术逐渐成熟，且经过多方验证证实其确实是一种非常强的材料之后，才被各大车厂所应用，而且逐渐发展至改装产品之上，只是其价格方面，依旧是那么的高。

图：碳陶？碳碳？他们到底有什么区别呢？

图：法拉利的F1上用的是碳碳，但法拉利的458上用的却是碳陶。

说到这里，或者对F1有初步了解的朋友会问，F1的制动系统就是采用碳这种材料制作刹车碟的，那么其使用的是否也是这种碳陶材料呢？如果民用车也用，岂不是民用车也用了F1的科技？确实，F1也是实用碳纤维这种材料制作其制动碟，但事实上，F1使用的碳纤维刹车碟跟我们所说的碳陶刹车碟又有一定的分别。不知道大家是否还记得我们网站早前曾经介绍过一款名为“碳碳”的刹车碟呢？可以跟大家说，F1的制动系统使用的就是这种材料，碳碳刹车碟其实除了F1赛车在使用之外，其实它还是一种航空科技，为什么这样说？因为事实上很多飞机上使用的制动系统其实都是采用这样的材料制作，而且甚至涉及到军用。根据国内碳碳刹车碟的厂商的负责人介绍，我国的第三代战机：歼-10上所使用的制动碟和皮就是使用这样的材料制作的。它跟碳陶虽然相差只是一个字，但事实上它跟碳陶又是另外一回事。究竟碳碳和碳陶有着怎样的区别呢？下面就让笔者为大家简单介绍一下吧。

我们先从其制作工艺开始说起，其实不论是碳碳还是碳陶，其基础的部分都只有一种，那便是碳纤维。大家是否想问它跟我们平时看到的碳纤维用来制作空力套件和风箱使用的材料呢？答你们，理论上制作碳刹车碟的碳纤维跟制作空力套件（干碳纤）的碳纤维其实是一样的，而且，空力套件的制作方法之中的高温高压其实也算是制作碳刹车碟的其中一个步骤。是的，不论是制作干碳纤维空力套件还是碳纤维刹车碟都必须经过高温和高压，这是一个基础的形成，有了基础才能继续制作，至于碳碳和碳陶在制作上又是有什么分别呢？其分别就在于碳陶刹车碟其实并不是并不是真正加入陶瓷，而是在在碳纤维的基础之上再加入硅（Si）这种元素，这种元素在高温和高压的情况下会跟碳元素发生化学反应生产碳化硅，而之所以称之为碳陶，其陶瓷的意思其实是陶瓷的元素组成之中就包含有碳化硅，所以被称之为碳陶。而所谓的碳碳，其实在制作方面与碳陶的区别就在于不会在其之中添加硅元素。也就是直接利用多层的碳纤维布进行高温高压的压缩，使其将多层的碳纤维布压缩成厚薄刚好的。当然，你也会问，碳纤维布是一块平面布，就算利用树脂粘起来，它还是会容易碎裂，怎样承受摩擦？这里所说的碳纤维布其实只是一个笼统的称谓，根据介绍，其实制作碳碳和碳陶刹车碟所使用的碳纤维虽然跟制作空力套件的相似，但却并不相同。毕竟刹车碟还是有一定厚度和需要摩擦的，因此其碳纤维在编制的时候绝对不会是平面编制，其使用的碳纤维就是通过3D编制的，而也只有这样才能真正能够将刹车碟承受高强度的摩擦。

图：碳碳和碳陶在制作工艺上相差并不多，或者说就是相差那么一步，但一步足以使它产生质变。

图：不论是碳碳还是碳陶都有很好的耐热性能，特别如果是使用碳刹车皮加碳刹车碟时，你根本就不用考虑刹车碟通风。

说起这个碳纤维的编制问题，还有一点是需要说明的，在国外有如Brembo等厂商有能力制作碳纤维刹车碟，这些厂商其制作的方式却并不是相同。特别是制作材料方面，就好像帮法拉利代工的Brembo，其使用的碳陶刹车碟其选择的材料就是选择一种名为短织的方式制成。其特点在于使用这种形式制作的碳纤维是相对来说比较方便的，以为短织的碳纤维一般都比较小，所以更好控制其分量，节省成本。这种形式制作的碳纤维其摩擦系数和耐温等方面基本与使用长织方式制作的碳陶刹车碟相同，而其唯一的缺点是刹车碟本身的张力不足，如果捧在手上一失手很容易便会把其摔碎，因此使用这类刹车碟的车型在出了事故之后，厂方一般会要求车主把刹车碟寄回原厂进行修复工作。因为出现事故之后，可能刹车碟表面没有裂痕，但其内部可能早已出现内伤了。

图：长织和短织虽然都可以制作出刹车碟，但制作出来的刹车碟却有着不同的韧性，长织的刹车碟其不容易因撞击而裂开，但短织的刹车碟却会。

说完制作，我们来看看其实际的效果。不论是碳陶还是碳碳的刹车碟，其实它相比起原厂的铸铁刹车碟来说都是有过之而无不及的。我们知道一般采用铸铁形式制作的刹车碟其重量相当大，并且金属虽然能够承受高温，温度其实并不高。而且在高温的情况下，金属会出现软化的现象，另外，金属的导热性能太高，以至于其热量会传递至刹车碟和油管之中，使制动液产生高温，而沸腾，最后这点可是致命的。碳纤维的好处，首先大家应该会想到轻，事实上同尺寸的刹车碟来说，使用碳纤维材料制作的，都要比其铸铁材料制作的轻上一半的重量。而这还不是重点，重点在于碳纤维材料的隔热和耐能力都是非常强悍的。也就是说，当制动时，刹车皮和刹车碟摩擦之后，其温度虽然会上升，但速度相对慢，而且其传热也比较小，所以如果激烈驾驶的话，刹车油的油温也会得到保障。当然了，这样说是在刹车皮和刹车碟均为碳纤维的材料下的。

图：更换碳刹车碟最好就连刹车皮也更换成碳，因为其几位耐磨。

更换刹车皮和更换刹车碟，我相信大家最关心的都是其工作温度以及其摩擦系数，工作温度方面一般正常街道使用的话，当然最好是由0度开始，这点碳碳和碳陶其实均能够做到，而之所以碳陶刹车碟不被F1选上，我们想其主要的原因是摩擦系数方面，碳陶的摩擦系数是属于较为平均的，也就是说它会有一般范围的摩擦系数存在，不论是多大的制动，其摩擦系数都会在这个范围内徘徊，这样对于街道来说是没有问题的，但对应于空气动力学超强的F1来说恐怕就不足够了，因为不论是什么赛车，车手都会不断去压榨刹车距离，往往就是那零点零几秒的迟刹，便能换来一个超车的机会。因为如果摩擦系数长期保持在一定水平的话，车手在极限时就很难突破。这时碳碳的特性就最能发挥作用了，因为碳碳刹车碟，其特性是尽管正常情况下也有一定范围，但其实驾驶者在踩下制动时，当其使用的力度越大，其摩擦系数就会越来越强，所以，这就是碳碳和碳陶刹车碟之间的区别。

很多人认为碳刹车就应该用在赛车或者超级跑车之上，其实我认为制动系统并没有所谓的等级之分，只是看你平时是如何使用。比如说，如果阁下想日常使用但又想偶尔下赛道而不想多次投资的话，大可以更换一套碳陶的制动系统。或者阁下喜欢穿州过省旅行的话，可能会经常遇到一些超长的斜坡，当然如果懂的话可以利用档位控制车速，但如果不懂的话，更换一套碳纤维的制动系统也是可以让你多一份保障。说实在的，更换制动系统就是为加强车辆的安全性，我们没有必要让这安全性也加上一个等级吧。

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