以往只用在太空梭、飛機、F1賽車等頂尖科學技術的碳纖維產品，在這幾年來， 慢慢地應用於一般民眾的日常用品中，除了在運動器材上的大量採用，近年來在自 行車零件的應用上也日益普及，在輕量化的工程上扮演舉足輕重的角色，就讓我們 來瞧瞧碳纖維到底有什麼奇特之處。

圖、文◎編輯部

常見的複合材料包括有：玻璃纖維、克維拉纖維、碳纖維、碳 化矽纖維與硼纖維，本篇主要討論的碳纖維主要是由碳元素組成的一種特殊纖 維，另依其含碳量多寡而分成不同種類，一般都在90％以上。碳纖維具有一般碳素材料 的特性，如耐熱性佳、耐磨擦、耐腐蝕及可導電導熱等多種特性；但與一般碳素材料不 同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織 物，沿纖維軸方向表現出很高的強度。全球碳纖維生產公司 以日本的東麗、東邦及三菱三家產量約佔世界總產量半數以 上的公司最知名，而台灣方面則以台麗公司為代表。

碳纖維材質最怕遇上剪力，有可能因為剪力而使車架產生斷裂。(圖/動態測試協會)

碳纖維可依其每束纖維所含的根數多寡分為1K、3K、6K 、12K......依此類推(K代表一千的意思)。3K是指一條碳纖維束由 3000條碳纖維絲所組成，再由這些碳纖維束織成碳纖維布，它們之間只有重量上 與表面紋路的差別，強度上並沒有太大差異，現今的自行車 碳纖維產品，大多使用3K的碳纖維束。

碳纖維原料，除了纖維外，就屬用來包覆纖維的樹脂最為重要。樹脂最主要有下列 兩種功用：一、固定纖維；二、受力時，將應力轉移至纖維。所以說，碳纖維與樹脂之 間的關係是密不可分的，二者就如同蓋房子的原料，碳纖維 絲是鋼筋，水泥則為樹脂，以樹脂包覆著碳纖維，才會產生 硬度相當高的的碳纖維產品，兩者缺一不可。樹脂可分為兩 大類，熱固性樹脂與熱塑性樹脂，在製造碳纖維產品時使用 最頻繁的，應屬其中的熱硬化環氧樹脂。

碳纖維產品的優與劣

許多人都將碳纖維產品當作夢幻逸品，由於價格因素的影 響，讓碳纖維製的產品總是凌駕於同類型其他材質商品，居於 最高位，也因此讓消費者望之卻步。碳纖維產品有硬度高、重量輕、彈性 佳、耐腐蝕等優點，但它也存在著膠著性不佳、延展性不足、製程費時的缺點，不過近 來碳纖維製造商因應不同產品而有不同纖維角度設計，透過 利用不同特性的樹脂(如：韌度高的樹脂或是硬度高的樹脂 )，漸漸改進碳纖維受衝擊斷裂的情況。

再者，而碳纖維還有一個很大的瓶頸，那就是環保的問 題，現在碳纖維產品所利用的環氧樹脂，為熱固型的樹脂， 以此成型的碳纖維製品，如同千年老妖一般，永遠不會腐爛，基於這樣的特性，讓碳纖 維產品亮起了環保方面的警訊，而另一種熱塑型的樹脂，所生產出來的碳纖維產品，雖 然可再溶解重新製造，但其強度與硬度皆不足，目前並不常 使用，所以碳纖維產品的回收與再利用，變成了不僅是生產 工廠，也是碳纖維使用者所要注意的問題之一。

第一代的Giant Cadex碳纖維車，屬於第一波碳纖維風潮的產品。

SUGINO早期為計時賽項目所製造的碳纖維齒片，以整片碳纖 維增加強度，卻又得以保持輕量。

碳纖維產業屬於勞力密集的產業，需要大量的人力，而 且人員的素質在製造過程中扮演舉足輕重的角色，此外，纖 維製品大多會引發人體皮膚過敏，而且工作環境也常暴露在 微塵中，所以碳纖維工廠必須相當注重員工的各項保護措施。由於樹脂的因素，氣候對 於碳纖維的製造也具相當大的影響力，台灣較潮濕的海島環 境對於碳纖維的品質就有些許不良的影響，所以相對於言， 在台灣要製造出良好的碳纖維，工廠的設備相當重要，需要進行嚴苛的環境控管，只有 在恆溫與對等溼度都達到標準的狀態下，才能造就完美的碳 纖維產品。

台灣因為運動器材的研發，造就了碳纖維工業的發展，許多廠商先行投入製作碳 纖維網球拍與高爾夫球桿、球頭，促使碳纖維工業在台灣起 飛；另一方面，台灣在運動器材方面的長足進步，也同樣帶 動了本土碳纖維製造技術的精進，從運動用品、自行車相關 產品、醫療設備、汽機車設備到日常用品，都可以看到黑色 碳纖維的蹤跡。台灣自九二一震災發生後，結構物補強需求 大增，碳纖維貼片補強鋼筋混凝土結構物技術大為盛行，利 用強化纖維貼片(纏繞)對建築物的裂縫加以補修，這種新式補強方法具有重量輕、 強度高、耐腐蝕、施工簡單迅速、工期短，施工成本低等優 點，且由於補強施工快速可適用於各種形狀樑柱結構，並具 有可在狹小空間內施工等特性，恰能彌補傳統工法的不足，以高效率及低成本的特性，為碳纖維材料找到一條新出路。

製造碳纖維產品時必須注意如何控制產品的再現性，所 謂再現性，即代表在碳纖維產品的製程中，第一個成品必須 跟最後一個都一樣，而兩家不同公司所生產出來的碳纖維產 品也要相同，意思就是必須嚴格控制碳纖維產品的品質。目 前台灣並沒有用以規範碳纖維產品所需強度與特性的明確標 準或法規，一切端看各家廠商對產品的要求與規定，或依照 客戶的標準來製作，維持碳纖維產品的品質，變成製造廠商 一個相當重要的概念，因為碳纖維公司既是生產者，又是監 督者，品質尺度的拿捏必須相當精準，因為台灣在發展碳纖 維產品初期，曾經出現相當嚴重的品質不良問題，造成大眾 對碳纖維產品的不信任感，導致碳纖維工業沉寂了一段時間，如今碳纖維工業復甦，各 廠家更應該小心謹慎地來維持這個成果。而碳纖維產品是否 可應用於新科技或新製程，也值得所有消費者靜觀其變。