碳纤维在IT领域的应用 从F1到超极本
F1赛车，相信不少朋友都不会陌生。这些飞速疾驰的赛车之所以能够不断创造性能巅峰，除了拥有强悍动力系统和一流设计外，引入碳纤维这样的新型材质更是在保持车身强度的同时大大降低了其整车质量，也是使F1赛车性能如此卓越的一大“功臣”！当然，一切新技术的终目的都是为我们的生活服务。你可曾知道，类似碳纤维这样的高性能纤维早已经不知不觉进入我们的生活之中，比如我们日常接触到的笔记本、手机和数码产品。除了碳纤维，还有什么高性能纤维已经应用到了IT领域中呢？它们又有什么绝技呢？看过本文便知。
一、传统的“外衣”已经不能满足电子产品发展的需要
“纤维也能做外壳？！”相信不少朋友对此都持怀疑态度。的确，我们日常接触到的电子数码产品，如笔记本、手机和数码相机的外壳材料目前绝大多数还是PC、PC+ABS（工程塑料合金）、铝合金和镁合金等几种材料。
1.PC+ABS工程塑料
PC＋ABS（工程塑料合金）结合了PC塑料和ABS塑料的优异特性，现在绝大多数笔记本电脑或多或少都会应用到这种材质。
这种材料的综合性能较好，拥有优良的耐热性能、抗冲击性能、低温下的抗冲击性能和阻燃性，成型工艺较为成熟，为关键的是它的成本优势明显，这对于大规模量产非常重要。不过，PC+ABS工程塑料的缺点也比较明显，它的密度较大，因此质量较重，而且塑料本身的导热性能较差，这使它越来越不能满足更注重移动性、轻巧性的数码产品的需要。在这种诉求下，厂商们引入了质量更轻、散热性更优秀的镁合金材质。
2.镁合金材质
镁合金材质大的优点就是较好的散热性能。镁合金一般主要元素是镁，再掺入少量的铝或是其他金属材料来加强其硬度。目前大多数厂商用得多的是银白色的镁合金。不过，镁合金并不是很耐磨，由于漆膜附着力的原因，产品容易出现划痕和掉漆等情况。它的成本也相对较高，加工成型也比PC+ABS塑料更困难。这也是为什么所谓的镁合金笔记本电脑一般只会把镁合金应用在顶盖或底壳部分的原因。
针对镁合金不耐磨的缺点，厂商想到了耐磨性能更好的钛合金。钛合金耐磨性能非常好。以往它主要用于那些要求轻质、高强应用的特殊场合，比如航天器部件、飞机制造和潜艇等，典型的莫过于俄罗斯的台风级战略导弹核潜艇就是采用钛合金打造的外壳（用钛量超过9000吨！）。不过钛合金与一般金属传统的精炼、熔融和铸造技术不同，加工相当困难，结果使得钛合金的成本变得十分昂贵。因此，历史上也仅有极少高端的IT产品采用了钛金属。
图2：ABS工程塑料原料。
那么，有没有这样一种材料，既拥有镁合金坚固的特性，又有PC+ABS工程塑料的高可塑性呢？答案是肯定的，那就是类似于本文开始所提到的添加了碳纤维这样的高性能纤维的树脂。
图3：镁铝合金也是笔记本电脑常用的材质之一。
二、高应用要求，催生“纤维”新衣！
说到纤维，大家或许会想到在读书学生物时所接触的植物纤维的样子，很难与我们今天要讨论的话题联系起来。的确，高性能纤维与我们之前接触到的植物纤维是两种完全不一样的材质。高性能纤维是具有特殊物理化学结构、性能和用途，或具有特殊功能的化学纤维，一般指强度大于17.6cN/dtex（编者按，cN/dtex是纺织业纱线的断裂强度单位，数值越高越好），弹性模量在440cN/dtex以上的纤维，拥有耐强腐蚀、低磨损、耐高温、耐辐射、阻燃、耐高电压、高强度高模量及高弹性等特点。如碳纤维、玻璃纤维和凯芙拉纤维都属于高性能纤维的范畴，目前，它们已经成为或准备充当IT产品的“外衣”。
1.碳纤维
A、何为碳纤维？
何为碳纤维(carbon fiber)？对于这个问题，我们的解答因人而异。如果你是一位普通的消费者，我们的答案是：它是一种质轻而坚固的新材料，一款采用普通ABS工程塑料材质的笔记本售价大约在3000~5000元左右，而如果换成碳纤维材质的话或许可以卖到万元以上的高价。如果你是喜欢刨根问底的科技狂，请继续往下看……
碳纤维是含碳量高于90％的无机高分子纤维（如果含碳量高于99％，我们一般称之为石墨纤维）。它在抗拉性、抗弹性变形，抗蠕变力及耐疲劳性等方面的表现都相当优秀，比热及导电性介于非金属和金属之间。除了具有热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维密度低及X射线透过性好等优点外，碳纤维突出的优点便是高强度，如碳纤维与环氧树脂的复合材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍（编者按，比强度指材料的抗拉强度与材料比重之比；比模量是材料的模量与密度之比，是材料承载能力的一个重要指标，比模量越大,零件的刚性就愈大，也称为“比刚度”或“比弹性模量”。两者均为指标越大越好）。
图4：碳纤维的应用越来越广泛，图为采用了碳纤维材质的兰博基尼Sesto Elemento概念跑车。
碳纤维材料以其独特而卓越的物理化学性能，被广泛应用在火箭、导弹和高速飞行器等航空航天业，是发展国防军工与国民经济的重要战略物资。碳纤维在民用领域经典的应用之一便是F1赛事上的迈凯轮MP4-12C超级跑车——迈凯轮MP4-12C除了车身部分外，单体式驾驶舱及底盘均以碳纤维材料制造，既保证了轻量化，又足够坚固和耐用。与钢材相比, 碳纤维复合材料的车身质量只有钢的50%，而在碰撞中对能量的吸收能力却比钢高出一倍。目前碳纤维在汽车制造领域的使用量越来越大，如福特和保时捷生产的GT型赛车、奔驰的57S型轿车、宝马M6型轿车、兰博基尼Sesto Elemento（第六元素）概念豪车上都可以看到碳纤维的身影。
除了汽车外，新一代客机也加大了碳纤维复合材料的使用比例，如空中客车公司的A380超宽客机，也是空客公司第一架全复合材料机翼飞机。碳纤维材质为其带来了优秀的性能，其百千米油耗预计只有2.5L／人，完全可以跟现在的小汽车媲美。
B、碳纤维与笔记本电脑的第一次亲密接触
正是碳纤维拥有如此神奇的特性，让笔记本厂商看到了新的希望。碳纤维与笔记本电脑的第一次“亲密接触”发生在1998年——当年IBM发布的IBM ThinkPad 600成为首款采用碳纤维材质的笔记本电脑。
图5：IBM ThinkPad 600是第一款采用碳纤维材质的笔记本电脑。
应用于ThinkPad 600系列之上的碳纤维外壳经过处理后手感相当好，掌托和外壳触感细腻，就像触摸到人的皮肤一样舒服，而且擦洗方便，即使油性笔留下的污迹也能轻松抹掉，因此一直为本友们津津乐道。ThinkPad 600系列笔记本电脑在全球共销售了约200万台，是历史上销量大的笔记本电脑之一。不过，当时流行的外壳材质还是PC+ABS工程塑料。相比起来，碳纤维外壳的成型工艺更加困难，并没有在其他品牌中流行起来。
直到2003年，碳纤维与笔记本电脑的故事在索尼的支持下才得到延续——2003年索尼同时发布了两款采用了碳纤维作为外壳的笔记本电脑VAIO PCG-X505/P与VAIO PCG-X505/SP。X505的厚度仅为9.7mm，重785g，是当时轻薄的笔记本电脑之一。两者的不同之处在于所采用的碳纤维材料不同导致重量有所不同。PCG-X505/P采用“镍强化碳素材料”，主要是在碳纤维中掺入了坚硬而有延展性的镍合金；而PCG-X505/SP则采用“碳纤维积层板”，在碳纤维表面附着了透明树脂面板，抗压性略差。经过这几年的发展，目前碳纤维在笔记本上的应用已经到了一个新的高度，比如采用碳纤维复合材料的东芝Portégé Z830超级本，整机厚度只有15.9mm，其1.085kg的机身重量更是再次刷新了13英寸笔记本重量纪录。
