單絲不成線

你有句話是“單絲不成線”，喻意個人力量單薄，鼓勵人們團結；本意則是說單根絲無法變成紗線。碳纖維制品也不例外——碳纖維絲束、碳纖維繩都是由多根絲構成。

我們知道，活性炭上孔隙的孔徑非常小，但孔隙數量多，使得活性炭具有特殊性能。碳纖維也是這樣，量變引起質變。

（參看：什么是活性炭？什么又是硬碳？）

碳纖維絲的粗細是5-7μm（注：1μm=0.001mm），這么細的單根絲并不適合大規模生產與應用。在實際應用中，這種高性能材料一般不以單根絲的形式出現，而是被制成碳纖維長絲紗、非連續纖維紗、機織物、編織物、針織物、氈等各種制品。

同為多根碳纖維絲制成的細長狀制品，碳纖維絲束和碳纖維繩存在區別。

左：一筒碳纖維絲束，右：一把碳纖維繩

什么是碳纖維絲束？

國內外頭部碳纖維企業也在不斷突破高強度、高模量、大絲束的碳纖維制備技術。目前最先進的碳纖維技術仍然掌握在美日等少數發達國家的幾家企業手中。

誰能率先實現高效低成本地生產高性能碳纖維絲束，誰就能在高端應用中搶占位置，并且高端應用的碳纖維價格也遠高于普通碳纖維價格。

以2022年全球碳纖維市場需求為例，應用于航空航天軍工的碳纖維價格是79.2美元/公斤，應用于風電葉片的碳纖維價格是18.5美元/公斤。

除了被用于航空航天、風機葉片、交通等領域，碳纖維絲束在一些石墨硬質復合氈的生產中也會被用到，起到定型、提升產品力學性能的作用。

什么是碳繩？

碳繩又稱“碳纖維繩”。由于具有優異的力學性能、耐高溫，且柔軟適合加工，碳纖維絲束也適合于制作繩索。

碳纖維繩索的加工主要有3種方法：

1.加捻法。其原理是對并合的單紗、網線、或繩索加以捻回的工藝。從生活經驗出發，很多拔河繩就是通過加捻制成的。我們可以看到拔河繩是由幾條更細的繩股加捻而成，而每一條繩股又是由數根紗加捻而來，再對這些紗細分，則是由纖維加捻而成。

按制造順序，更規范的說法是加捻可以將纖維制成紗線、將紗線制成繩股、將繩股制成繩索。如果是采用前述碳纖維絲束制作繩索，絲束本來就是多根平行的連續纖維長絲，屬于紗線，可直接加捻成為繩股。碳纖維絲束的加捻可以增強單絲間的抱合力、提高強度。

2.繩編法。編織有多種方式，其中一種編法讓碳纖維繩呈現像麻花辮的形態——先由3股碳纖維絲束編織成“麻花辮”，再由這樣的3股“麻花辮”以同樣的編法編成碳纖維繩。

3.三維編織法。三維編織法是在特殊的三維編織機上進行，又可分為二步法、四步法、旋轉法編織等。其中四步法的編織過程中紗線在行和列四個方向交替運動，移動四次為一個編織循環。

從碳纖維繩的加工中雖然能看到其他常見繩索成型的影子，但碳纖維繩畢竟具有特殊性，“好鋼用在刀刃上”。碳纖維繩可用于一些特殊領域，如船用纜繩、增強混凝土、登山用繩索等。

碳纖維繩還被作為橋梁拉索，全長377米的青島海口路跨風河大橋上采用的12根吊桿全部為“碳纖維筋”，形似鋼筋，重量卻遠低于鋼。

由于具有耐高溫等特性，碳繩在熱場中也有使用。