碳纖維（Carbon Fiber）#

物品名稱#

碳纖維，聚丙烯腈（PAN）或瀝青原絲經高溫碳化所得的高強度碳質纖維，比強度冠絕工程材料，與樹脂複合成 CFRP，廣用於航太、賽車與運動器材。

發明者#

• 先驅：美國聯合碳化物（Union Carbide）羅傑·培根（Roger Bacon）1958 年製得高性能碳絲。
• PAN 基量產：英國皇家航空研究院（RAE）1963 年實用化，日本東麗（Toray）1970 年代量產成世界標準。

發明年份#

1963 年（英國 RAE PAN 基碳纖維突破）。

特性#

• 比強度之王：密度約鋼的四分之一，抗拉強度可達鋼的五倍以上。
• 各向異性設計：纖維方向可按受力鋪疊（層疊設計），工程自由度高。
• 複合後（CFRP）：輕、剛、耐疲勞、不鏽蝕；缺點是價高與衝擊後內傷難察。

用途#

• 航太：波音 787、A350 機體逾半為 CFRP。
• 運動：自行車架、球拍、高爾夫桿、賽車（F1 座艙）。
• 風電與氫能：大型葉片、氫氣瓶（纏繞 CFRP）。
• 民生：筆電、手機殼、釣竿。

歷史#

• 1879 年：愛迪生以棉絲碳化製燈絲（碳纖維概念遠源）。
• 1958 年：培根製得石墨晶鬚級碳絲。
• 1963 年：英國 RAE 以 PAN 前驅體突破，Watt 等確立製程。
• 1970 年代：東麗與聯合碳化物量產，成本驟降。
• 1981 年：McLaren MP4/1 以 CFRP 座艙參賽 F1，安全與輕量化革命。
• 2005 年起：波音 787 全 CFRP 機身；近年價格降至千美元級，進入消費品。
• 今日：全球年產逾 10 萬噸，日本廠商占主導；回收再利用技術為下一戰場。

影響#

碳纖維是「以碳取勝」的現代奇蹟：它讓飛機減重 20%、F1 座艙能救車手性命、自行車從鋼管進化為超輕量藝術品——徹底改寫了「強度必須厚重」的工程直覺。

相關條目#

• CFRP、波音 787、F1