C、碳纤维价格为何居高不下
碳纤维被工程师使用在笔记本电脑上是新材料另一种革命性的一步。但碳纤维生产工艺流程长,技术关键点多,生产壁垒高,是多学科、多技术的集成。这就不得不提到碳纤维的制造过程。
碳纤维是纤维状的碳材料,其化学组成中含碳量在90%以上。当前世界上销售的碳纤维绝大部分都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化方式制得。这个过程首先需要将聚丙烯腈纤维纺丝,然后将纺丝在空气中加热, 维持在200~300℃下数十至数百分钟,这个过程也叫预氧化。接着在惰性气氛( 多采用高纯度氮气)中加热至1200~1600℃维持数分至数十分钟,就可生成碳纤维初成品。后再在惰性气氛( 一般为高纯氩气) 中加热至2000~3000℃,维持数秒至数十秒钟,将除碳以外的所有元素都予以去除,这样生成高纯度碳纤维。这个过程看上去很简单,但对工艺和设备要求相当高。目前碳纤维技术主要掌握在日本、美国、德国等西方发达国家几个公司手中。世界各知名碳纤维公司均囿于“巴黎统筹条约”限制,不转让技术,也不出售设备。我国用聚丙烯腈为原料生产碳纤维的研究始于1962年,起步可谓不晚,但长期未取得实质性进展。在十多年的风风雨雨中,尽管碳纤维生产不再完全依靠外国,但在关键性技术方面仍与国外有相当大的差距,特别是在碳纤维原丝生产方面一直难以有大的突破,且生产成本远高于国外。2010年全球产量才接近4万吨/年,我国的产量仅有1560吨/年,这也是碳纤维材料价格一直居高不下的原因之一。
D、此碳纤维非彼碳纤维?
供不应求的市场状况注定了碳纤维的非凡身价,比如采用碳纤维的迈凯轮MP4-12C超级跑车的造价更是高达180万美元。如果按照这个价格推算,每个笔记本电脑的碳纤维外壳造价应该约在2万美元左右。但目前还没有任何一款量产笔记本电脑价格能达到这个水平,比如上面提到的、用碳纤维打造的东芝Portégé Z830超级本,售价也仅为9999元。难道此碳纤维非彼碳纤维?还是笔记本电脑上加入碳纤维仅是一个噱头?
其实应用在跑车和飞机上的碳纤维与应用在笔记本电脑上的碳纤维从化学成份上而言是相同的,但在碳纤维制作工艺上有所不同。应用在跑车和飞机上的碳纤维与应用在笔记本电脑上的碳纤维主要区别在于碳纤维处理工艺上完全不同:不同的加工温度、不一样的编织形式、与树脂及合金等不同介质结合……这些因素都会左右碳纤维成品的物理特性及成本。笔记本电脑的防护要求远不如跑车这么严格,所以笔记本电脑所采用的碳纤维工艺处理要求也远远低于汽车和飞机上的要求,成本也得以降低不少。这就好比同一个系列的笔记本电脑,有高配版本和低配版本,配置不一样,当然价格也不一样!
因此,笔记本电脑所采用的碳纤维复合材料的硬度提升并不大,有些产品的硬度甚至不及钛台金,加入的碳纤维层仅能保证遇到锐物撞击时A面破裂的可能性会大大降低,也不能保证外壳不发生形变。所以我们不必一提起碳纤维笔记本电脑,就认为它坚硬异常!
E、如何简单识别碳纤维
碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。除用作绝热保材料外,一般不单独使用碳纤维,多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中,构成复合材料。因此,我们很难简单的从外观识别出是碳纤维材质还是其他纤维材质。
碳纤维是一种导电材质,可以起到类似金属的屏蔽作用。相对而言,PC+ABS塑料外壳需要额外镀一层起屏蔽作用的金属膜。基于这个特性,如果笔记本电脑接地不好,就会有轻微的漏电感。你可以将万用表拨到电阻档,将正负极同时搭在机壳上,若是碳纤维,表针会向右摆动,反之则不动。不过,现在笔记本电脑大多采用复合型碳纤维,或在外壳覆盖一层绝缘涂层,如高弹性聚乙烯碳纤维,“测”漏电这招已经不那么管用了。
碳纤维材质虽然既拥有镁合金高雅坚固的特性,又有PC+ABS工程塑料的高可塑性;不过成本较高,外观成型和着色比较困难。尤其值得一提的是,碳纤维只能制成平面材料,若要制造曲面碳纤维复合材料,目前只能通过复合材料手糊成型(也称为预浸料人工堆叠成型)的方式,将碳纤维织物与树脂材料交替铺在模具上形成曲面。由于生产效率低,速度慢,生产成本较为高昂。因此通常只应用在高端轻薄笔记本电脑或商务笔记本电脑上。随着英特尔低功耗处理器售价大幅度降低,笔记本轻薄化成为了一种游行趋势。虽然碳纤维可以打造更轻更薄的机型,但其成本与售价都居高不下,使得碳纤维与轻薄笔记本电脑流行的大趋势相背离,生存空间越来越小。此外,碳纤维材质的着色比较难,并不能满足多重用户的需求。采用碳纤维的笔记本电脑的颜色一般都是采用碳纤维的本色,也就是黑色—被称为“小黑”的ThinkPad之所以一色的黑色也是因为这个原因。在新的碳纤维工艺没有普遍应用前,玻璃纤维将是多数笔记本电脑外壳的主要选择。