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自行车材料发展知多少?

2020-10-05 19:48  来源: 新华网

自行车材料的选用直接关系到自行车的使用性能,所以自行车材料一直受到自行车设计、生产和使用者的重视。

钢、铝、钛材料

钢、铝、钛在强度、硬度及重量上都有所不同,每种材料都有其独特的适用范围。例如,用铝或钛材料按普通钢车架尺寸制作的车架都具有柔软和灵活的特点,这是由于两种材料硬度不够的缘故。因此,铝或钛材料的车架钢管直径比钢材料的车架钢管直径要大,这是因为在不增加管壁重量的前提下,直径越大,其硬度越强。

金属车架通常会由于耐力不够而受损,钢材料和钛材料都有耐久限度,如果外力小于这个限度,车架就不会断裂。而铝材料却没有这个极限,因此每个应力循环(有规则的周期变动应力)都会增加车架断裂的危险,这也是铝车架的局限性。

钛的强度大,重量轻,防腐蚀,是一种理想的车架材料,尤其适用于越野车和山地车。但是钛的价格昂贵,所以其使用范围比较小众。

碳纤维复合材料

金属材料多从矿砂中提炼出来,而复合材料是由粘合剂把结构纤维粘贴而成的,粘合剂多选用环氧树脂,当粘合剂在热量及空气的作用下变硬以后,浸透树脂的纤维即可按需成形。

金属具有间位性,即金属在所有方向上的强度和硬度都一样。复合材料具有异位性,只在沿着纤维辅线的情况下才有强度和硬度。因此,为解决复合材料制成的自行车车架应力不断变化的问题,车架上的结构纤维按不同方向及角度粘合而成。

因为复合材料易成形及异位性的优点,所以复合材料被广泛运用于各种圆型管的制作上,既有承载轴承整体式车架,也有带接头的车架,也就是碳纤维管插入铝或钢制接头内。

高光泽LFT复合材料

随着科技不断创新,自行车材料更加趋向于环保方向。最新的高光泽长纤维热塑性(LFT)复合材料可以满足自行车的各种苛刻要求,尤其是复杂的轮辋(俗称轮圈) ,并且LFT材料还能回收利用。另外,LFT复合材料兼具刚度、冲击强度和动态疲劳性能,这使得该材料除了是体育用品的理想选择之外,还非常适合用于汽车和消费品的应用。

自行车材料的变化代表着技术的不断革新,相信在不久的将来,自行车材料会更加超乎我们的想象!

本文由石家庄市藁城区第九中学高级教师韩素娟进行科学性把关。

本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创,转载时务请注明出处。

作者: 杨玉琴   [责任编辑: 郭童]

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