近年來，「碳纖維」已經在我們日常語言中成為了流行語，在生活中各個領域都能找到它獨特的黑色菱形圖案。它是F-22 Raptor戰鬥機中絕對至關重要的材料，但在SUV汽車雜物箱門中的應用卻似乎不是那麼重要。言而總之，碳纖維已經成為一種時尚的裝飾物品。
在碳纖維出現以前，玻璃纖維曾被譽為船用奇蹟材料，儘管它徹底改變了船舶的製造工藝，但並不能完全證明它最初承諾的那樣——免維護材料。隨後凱夫拉縴維曾被吹捧為複合材料船製造的終極目標。
如今神奇的詞是碳纖維。隨著材料推動新的革命，它們已經廣泛應用到各個領域包括船舶工業在內。碳纖維具有一些優異的性能，但也帶來了更高的成本和一些缺點，本文主要探討了碳纖維在船舶工業領域應用存在優缺點。
碳纖維的優勢分析
對於一些傳統的船體和甲板結構是通過採用玻璃纖維編織成織物，進一步使用樹脂加固來支撐。碳纖維船體只是用碳纖維代替了玻璃纖維。就Paragon Super Sport 28而言，碳纖維與高質量的乙烯基酯樹脂粘合在一起，這實際上是飛機製造商（波音公司）、汽車製造商（蘭博基尼公司）和一些造船廠例如維京遊艇在高性能產品中所使用的材料。
為什麼要使用碳纖維？答案很簡單：更輕、更強、更堅固。這些也都是航空航天、汽車和軍事領域選擇碳纖維的原因所在。
更輕：簡單來說，如果可以用碳纖維建造一個物體（無論是船、汽車還是飛機），它要比玻璃纖維中的同類物體更輕，那麼將收穫更快的速度和更高的燃油效率。碳纖維的強度重量比約為大多數船用S玻璃的2倍，相當於在相同的強度下重量僅為玻璃纖維船的一半，或者相同重量材料其強度是玻璃纖維船的兩倍。
更強：碳纖維強度比玻璃纖維更高，因此在賽車領域它增加了方程式賽車的強度，這就是為什麼第一輛麥拿輪碳纖維一級方程式賽車的駕駛員讓他擺脫了嚴重的碰撞。強度更高的材料還可以使建築商減少用量來獲得原始強度的材料，並且重量更輕、更快速、更有效。如果建造的船重量更輕且強度相同，那麼將在加油站花費更少的時間，而將更多的時間用於釣魚或划船時想做的事情。當Super Sport 28運行時，以51英裡/小時的速度的情形下每加侖可以多行駛2英裡。
更堅固：剛度是碳纖維的最後一個特性，其剛度模量約為E-glass的6倍，E-glass是用於造船的升級玻璃纖維。在現實世界中划船中使用時，這種剛度轉化為一種船體，當它坐在拖車上時不會發生高速彎曲或翹曲。碳纖維剛度優勢顯然更加明顯，特別是當它同時具有輕質、高剛度特性時。所有這些功能都是造船時的寶貴資產，從而使碳纖維成為船舶領域新的流行語，在很多配件中都可以看到它。
碳纖維的缺點分析
凡事有利就有弊！碳纖維也有幾個顯著的缺點，首先是成本較高。根據一家專業製造商估計，商業級碳纖維複合材料的價格為每磅5美元—20美元，而玻璃纖維的價格則為1.50美元—3美元。通過使用比玻璃纖維更少的碳纖維（按重量計）來建造船，可以緩解部分成本差異，但現實是碳纖維是相當昂貴的材料。
碳纖維不容易彎曲，這使其不適用於需要彎曲的產品。船用碳纖維的另一個令人驚訝的缺點是它可以導電。將電池掛在碳纖維船的船尾，在船頭系上一個燈泡，燈泡將不用電線點亮。對於製造商而言，這使結構更加複雜，因為他們需要將一切與碳纖維結構隔離。
信號屏蔽也是一個問題，玻璃纖維對無線信號透明，但碳纖維可以將Wi-Fi信號降低多達95％，所以有時會建議將電子產品與碳纖維分開至少4英寸，以消除任何會抑制信號的接地效應。
（原創作者：錢鑫博士 公眾號：碳纖維及其複合材料技術）