炭素繊維は、よく耳にするように、硬い炭素本来の特性と柔らかい繊維の加工特性を併せ持つ高性能素材であり、素材の王様として知られている。

航空機、ロケット、防弾車などの高級素材としてよく使われている。カーボンファイバーが初めて自動車に使われたのはF1カーだった。現在では一般車にも使用され、黒く塗装され、意図的に黒く模様がつけられたカーボンファイバー製の部品は、運転する喜びを与えてくれる。

超軽量で柔らかい繊維素材は、どのようにして自動車部品としての強度を高めているのか？炭素繊維を自動車に使用する場合、高価な炭素繊維の価格をどのように下げることができるのか？

最高の炭素繊維技術は日本とアメリカにある。日本は今世紀最大の炭素繊維生産国であり、世界の炭素繊維生産能力の半分を占めている。

エジソンが炭素繊維を発明したのは1880年、そう、電球を発明したのと同じエジソンだ。炭素繊維はフィラメントの実験中に発見され、100年以上の開発期間を経て、BMWは2010年にi3とi8に炭素繊維を採用し、炭素繊維の自動車への応用を切り開いた。

強化材としての炭素繊維と基材としての樹脂が炭素繊維複合材料を構成している。

カーボンファイバーは、車のフレーム、シート、ボンネット、ドライブシャフト、ミラーなどに使われている。自動車用炭素繊維にはいくつかの利点がある。

軽量化：現在非常にホットな電気自動車は、その開発の短い航続距離によって制限されたバッテリー技術に起因するボトルネックとなっている、それは唯一のボディ構造と材料の交換から解決することができます。炭素繊維複合材料は、スチールより1/2、アルミより1/3軽く、最も直接的な影響は航続距離の延長とエネルギー効率の向上である。

快適性：カーボンファイバーの柔らかさと引っ張り特性は、車の騒音と振動の制御を改善し、車の快適性を大幅に向上させる。

信頼性：カーボンファイバーは疲労強度が高く、衝突時のエネルギー吸収性に優れているため、強度と安全性を維持したまま車両重量を減らすことができ、軽量化に伴う安全上のリスク要因を減らすことができる。

寿命の向上：自動車のアクセサリーの中には、耐腐食性が要求され、高温、低温、煙にさらされるものがあり、通常の金属部品ではさまざまな環境下での寿命を保証することができない。炭素繊維には腐食や錆の問題がないため、自動車部品の耐用年数が向上します。

炭素繊維の製造工程

延伸：原料を加熱し、補強材とする。

例えば、無アルカリガラス繊維糸、中アルカリガラス繊維糸、炭素繊維糸、高強度ガラス繊維糸、アラミド繊維糸、表面フェルトなど。樹脂マトリックス、各種フィラー。ゲル状のフィラメントを形成するために押し出されたプラスチック繊維は、何千本もの細いフィラメントから構成されている。

安定化：400℃の加熱による酸化が、熱可塑性高分子を耐熱性構造に変える。これにより高温でも溶融せず不燃性で、繊維の形状と熱を安定した炭化状態に保つ。1,000～2,000度で加熱すると、炭素以外の原子が追い払われ、高温酸化で黒く変色し、炭化炉で炭化させることで繊維に結合する。