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　　1960年代，碳纖維首次在固體火箭發(fā)動機的機殼和坦克中被使用時，它不僅可以代替玻璃纖維，而且還可以替代其他各種材料。

　　發(fā)生了什么？

　　50年后，它仍然是一種神奇的材料。當然，蝙蝠俠的西裝里也有，昂貴汽車的儀表盤和性能部件上都有少量的配置，但每kg10美元的價格對于大規(guī)模部署來說還是太貴了。我們已經(jīng)使用了幾十年了，我們的材料科學摩爾定律在哪里使這種材料便宜？為什么這些東西仍然那么貴？

　　事實證明，即使在半個世紀之后，這些東西仍然是制造商的主要痛苦。

　　在碳纖維成為碳纖維之前，它開始是一種基礎材料，是一種有機聚合物，其碳原子將一長串稱為聚丙烯腈的分子粘合在一起。對于類似于毛衣和地毯中的丙烯酸樹脂的材料來說，這是一個大詞。但是不同于地板和衣服丙烯酸，變成一種比鋼鐵更堅固，價格更高的更輕的材料。每千克30塊錢的價格聽起來似乎并不昂貴，但在制造過程中，這個數(shù)字卻飆升了。

　　也要看到，要獲得碳纖維的碳部分，原料的一半丙烯酸必須被踢掉。國家實驗室聚合物基復合材料小組的鮑勃·諾里斯解釋說：“最終產(chǎn)品的成本將是開始時的兩倍，因為一半會燃燒掉?！?nbsp;“甚至在不考慮能源和設備之前，最終產(chǎn)品中的前體成本約為每千克35元?！?/p>

　　每千克35元的價格也是使碳纖維進入主流汽車應用的魔幻數(shù)字。因此，就目前而言，僅基礎材料就已經(jīng)超出了預算。

　　制造商還必須處理在加熱過程中不會殘留的丙烯酸。需要處理廢氣，以免污染環(huán)境。綠色并不便宜。諾里斯說：“這涉及很多能源，很多房地產(chǎn)和很多大型設備?！?nbsp;那只是在制造單個纖維本身。

　　讓我們花點時間討論一下我們在制造過程中的位置以及我們試圖達到的位置。當您想到碳纖維時，您會想到那種看上去棒極，堅硬，超輕，有光澤的面板，并且具有可見的組織，對嗎？好吧，我們剛剛完成了工作。我們?nèi)匀槐仨殞⑺鼈兣帕谐梢粋€網(wǎng)格，利用該材料的單向強度并將它們粘合在一起。

　　給織造產(chǎn)品釘釘意味著確保所有股線都在拉扯其重量。
　　碳纖維制造商解釋說：“您必須擔心纖維是平行的并且都被均勻拉伸?！?nbsp;晶格中的波浪形線束會在直纖維上施加額外的應力，而該直束線最終會先斷裂。為了彌補編織不完美的可能性，制造商可能會將已經(jīng)昂貴的纖維多穿進必要的百分之十。

　　單獨地，股線并不是制造商需要的強項。它們是鋼筋一樣的鋼筋混凝土。目前，碳纖維可與熱固性樹脂一起使用。它們共同構成了一種復合材料，可以將其加工成某種形狀。問題在于，一旦樹脂在高壓釜中成型并固化，就無法在不擰緊產(chǎn)品結構完整性的情況下改變其形狀。一個小錯誤意味著很多浪費和時間。考慮到汽車行業(yè)沖壓車身板的速度，熱固性需要一個多小時，這是一個很長的時間。

　　因此，碳纖維不僅僅需要一個天才的修理就可以進入較低的價格等級，還需要對整個系統(tǒng)進行大修。就像任何提供巨大財務回報的東西一樣，這個行業(yè)也正在發(fā)展。

　　例如，那些毛衣類型的丙烯酸樹脂可能會代替制造商現(xiàn)在使用的丙烯酸樹脂。諾里斯說：“設備的專業(yè)性較差，因此可以將前體成本降低20％至30％?！?nbsp;他們還檢查了木質(zhì)等可再生碳纖維原料，例如木質(zhì)素，而不是目前的石油基原料。

　　替代的轉換過程（即將熱交換為等離子加熱）也可以降低成本?！八鼫p少了時間，因為您不必加熱整個爐子；您可以產(chǎn)生等離子體來包圍燈絲，” Norris解釋說。

　　科學家們還沒有完全確定使碳纖維與熱塑性樹脂一起使用的化學過程。但是，一旦這樣做，Toho Tenax America的Klawonn預測轉換過程中的成本將降低60-70％。最大的變化是熱塑性塑料快速凝固并且可以熔融和重熔，這可以減少發(fā)生錯誤時的浪費。

　　變革即將到來。諾里斯指出，像空中客車A380這樣的新型商業(yè)客機都安裝了碳纖維代替鋁?！八麄冋谙蚋又髁鞯姆较虬l(fā)展，但是直到現(xiàn)在，一直都是有能力為此付出代價的行業(yè)?！?nbsp;我們只希望成本在需要它的時候下降。