这个问题让我思考。如果我可以使用碳纤维车架，我会的，但费用和我的骑行风格让我使用钢和铝。(我喜欢在架子上拖东西，而且我不是个瘦子。)
我在寻找一个的物理原因，为什么碳是一种脆弱的、易碎的材料，适合于会被精细处理的轻型自行车。请记住，他们是用这种东西做飞机的！
有什么原因碳纤维必须用儿童手套处理吗？是什么原因让这种材料耐得住轻_和强？又或者，碳纤维的弱点是一个神话，而这一切都在于目前碳纤维自行车架的制造方式？
碳纤维不一定是 “脆弱 "或 "易碎 "的材料。如果你有一根直径和厚度都和典型的CF管一样的管子，和典型的钢架管一样，那根CF管就会非常坚固耐用。
像钢和铝这样的金属是各向同性材料。这意味着它们的机械性能在所有方向上都是相同的。如果你有一个钢的立方体，无论你向哪个方向拉或推，它的反应都是一样的。
碳纤维是一种复合材料。碳纤维是一种复合材料，它是由大量的小纤维束用环氧树脂固定在一起的。
一块钢就像钢一样，但碳纤维就像一大捆吸管粘在一起。在一个方向上，它非常坚固，但如果你向旁边推或拉，它就会崩溃。在这一个维度上，它的强度，比钢铁要强得多。然而，在其他方向上，它却相当脆弱。
所以，工程师们已经能够在自行车架上利用这些特性。在自行车车架中，绝大部分的力都是沿着单一的维度进行的。他们可以将管子做得更薄、更轻，但仍能保持所需的强度和刚度。
所以，没有任何机械原因，你不能用碳纤维车架制造一辆全负荷的旅行车或类似Salsa Fargo的东西，它也可以同样坚韧耐用。而且它可能会比钢架或铝架更轻。但之所以没有做，是因为市场的原因。碳纤维是一种昂贵的材料，很难加工，它的机械性能最适合当你要求非常轻的应用。
当你制造一辆钢架自行车时，当你让管子沿其长度足够强时，由于钢的各向同性特性，你可以免费获得横向强度，抵抗东西撞击的强度，承受碰撞等。
在碳纤维车架中，除非你选择设计它，否则你无法获得其他维度的强度。在碳纤维自行车中，重量是一个严重的问题，工程决定不使车架在这些方面变得强大。他们可以这样做，但他们选择不这样做，因为对自行车的预期目的来说，这不是必要的。
当你建造一辆重型自行车时，你会失去很多碳纤维的优势，因此使用钢或铝会更经济。尤其是在你的后备箱里扔几个装满水的瓶子几乎超过了重量的节省。
首先声明：我对碳纤维制造的了解大多来自飞机，而不是自行车。另外请注意，碳纤维并不是唯一被使用的复合材料–只是作为一种替代品，凯夫拉纤维也是有用的（凯夫拉纤维比碳纤维更强，但也更有弹性）。
碳纤维很强，但对_点压力的反应不好。这主要是因为它基本上是布（由碳纤维编织而成）。如果你在一个点上施加很大的应力，你就会把这种应力只施加在其中的几根碳纤维上。虽然纤维本身非常坚固（就其重量而言），但将单个纤维固定在一起的粘合力却要弱得多。比较而言，想想有玻璃纤维沿着其长度运行的包装带。玻璃纤维本身真的很强，但把它们固定在一起的塑料条和 “粘液 "却要弱得多。虽然细节不同，但同样的大意也适用于碳纤维。
具体强度也取决于方向。就像我上面说的，碳纤维一开始基本上是将线织成布。然后，布被浸渍了某种环氧树脂（具体使用的环氧树脂因应用而异），铺在模具中，真空袋装1，然后烘烤以硬化环氧树脂。你可以得到各种不同织法的布，有些布的每个方向都有相同数量的碳纤维，其他的布（比如）一个方向有80%的碳纤维，而另一个方向只有20%。据猜测，自行车车架中使用的大部分碳纤维可能更接近于后一种，大部分的线沿着管子的长度运行，而绕着管子的圆周运行的要少得多。
既然我们说到这里：碳纤维被拉伸的强度大约是被压缩的两倍。一般来说，在它主要承受压缩负荷的地方，你会有大约两倍的层数。
1 真空袋装是指在模具和铺好的布周围放一个大塑料袋，然后把空气吸出来。外面的空气压力把各层布紧紧地压在一起，以（尽量）保证它们在烘烤的时候，起到单层的作用，而不是单独的一层。这在受到拉伸时对强度影响不大，但在受到压缩或弯曲时影响巨大。
碳纤维是一种非常坚固的材料，但像其他材料一样，它在某些方面比其他材料做得更好。来自 维基百科:
碳纤维在拉伸或弯曲时非常坚固，但在压缩或暴露在高冲击下时却很脆弱（例如，碳纤维棒极难弯曲，但如果用锤子敲击会很容易破裂）。
考虑到碳纤维车架可以支持骑手的重量，加上骑手增加的所有力量（可能超过其体重的几倍），它绝不是弱者。但某些类型的力量–比如剧烈的撞击–可能会损坏纤维和环氧树脂，从而削弱材料的强度，这在金属材料中是不可能发生的。如果有足够的力量，一个小夹子就可以压碎CF管（你也可以用薄壁铝管来做，但需要更多的努力）。
我认为还值得指出的是，虽然碳纤维可以铺设成足够的强度，但它的延展性一点也不强，就像钢或（在较小程度上）铝一样。你可以在金属车架上放一个相当大的凹痕，然后仍然可以骑回家，但如果你在碳纤维上放一个凹痕，你可能已经损害了整个管子，以至于你可能不应该骑在上面。它只是更脆，所以变形意味着断裂，而在金属中，它通常意味着东西被拉伸或压缩，这对结构完整性的伤害相对较小。
有点晚了，但我的看法是：如上所述，CF框架的一种常见制造方法涉及 “铺设 "不同方向的多层树脂浸渍纤维，以根据预期的载荷和框架所需的性能（如刚性与柔性/挠性）优化强度特性。从这个意义上说，CF可以更精确地定制一套最轻重量的要求。与每一个工程问题一样，都会有一些妥协。每一层基本上都是二维的（想一想平板的x轴和y轴），第三维，厚度（想一想z轴）只是纤维层的积累，但本身并没有任何纤维强度，只有来自将所有纤维固定在一起的树脂基体的强度。所以CF复合材料结构最薄弱的是通过材料的厚度。而一种常见的失效模式被称为分层（层与层之间的结合失效）。这可能发生在表面的打击，任何层内的分层都不会从外部可见。只有扫描才能检测出任何损坏的程度–低技术的方法包括敲击表面，听敲击的音调是否有任何变化–这确实需要训练有素的耳朵，而且对于普通人来说，区分分层引起的音调变化和底层的变化（靠近接缝的外层等）并不明显。 分层是CF框架的弱点，这也是为什么在我看来，它们可能被描述为 "坚固 "而不是 "坚韧 "或 "抗损坏"。因为任何的撞击都可能危及车架的强度，并导致意外的灾难性故障。另一方面，金属在超载时逐渐屈服–所以突然失效（如果设计正确的话）的可能性较小。
所以对我来说，最大的问题一直是–如果我撞坏了一辆CF自行车，我怎么知道这辆车的结构是否仍然完整。分层风险的答案在于复合材料，其中纤维也在z（厚度）维度上运行。这可以通过 "编织 "纤维结构来实现，其中纤维将各层纤维连接/锁定在一起–然后将干纤维 "编织 "在模具中，注入液体树脂并固化。据我所知，目前还没有制造商使用这种技术（成本高昂–军事/航空航天预算型的东西）。他们继续采用传统的预浸渍纤维的铺设方法。一些制造商谈到在自行车架上将纤维从一根管子 "编织 "到另一根管子，但我不认为这是一种更先进的制造技术的层层 "编织"。