DSM公司最近在德国的橡胶与塑料展上，展示了一款用超高分子量聚乙烯碳纤维材料（Dyneema Carbon）打造的自行车，这款车的辐条也是采用超高分子量聚乙烯碳纤维材料。DSM公司最近宣称：目前已经在向自行车品牌销售超高分子量聚乙烯碳纤维材料，高强度、超薄、柔韧的聚乙烯材料将会很快运用在自行车上。

　　而这个时间节点，或许就在2018年。

　　（DSM这辆公路车原型，车架和福条均采用Dyneema Carbon 打造）

　　Dyneema是DSM公司的超高分子量聚乙烯材料Ultra-High Molecular Weight Polyethylene (UHMwPE)，简单说就是一种超高强度的塑料。Dyneema被广泛运用在航空、航海以及运动行业。在自行车行业，SPECIALIZED, Castelli, Exteondo等品牌已经将超高分子量聚乙烯材料运用在骑行鞋，或骑行服上，提高产品耐磨、耐久等性能。

　　超高分子量聚乙烯熔点低，耐冲击性能好。其突出的特性是与其极高的分子量分不开的。一般说来，只有平均分子量大于170万的超高分子量聚乙烯树脂，才具有常规分子聚乙烯所不具备、其它工程塑料无法比拟的优良性能。因此，人们通常把平均分子量超过170万的聚乙烯称之为超高分子量聚乙烯。

　　（Specialized S-Works 6公路骑行鞋灰色部分采用了Dyneema材料）

　　超高分子量聚乙烯材料拥有相当高的比强度，及比模量，强度相当于钢材的15倍，比模量仅次于特级碳纤维；然而密度只有0.97克/立方厘米（碳纤维的54%），比水（1克/立方厘米）的密度要小，可以浮于水面。断裂伸长低，断裂功大，具有很强的吸收能量的能力，因而具有突出的抗冲击性能和抗切割性能（耐磨度高）。而碳纤维材料的强度是钢材的10倍，平均密度大约为1.78克/立方厘米。

　　传统碳纤维材料，在刚性、强度、轻量化等方面都有非常不错的表现，但在抗冲击性能上是短板，碳纤维的排布也比较难控制抗冲击的问题。而超高分子量聚乙烯材料，在耐冲击性方面有非常好的性能，在防弹衣、盾牌等军事装备上被广泛运用；正好可以弥补传统碳纤维这方面的短板，并且密度上比传统碳纤维材料更低，质量更轻。

　　（Dyneema是非常强的塑料织物，Dyneema Carbon 则拥有比常规碳纤维更强的抗冲击性能）

　　DSM公司将会与几家自行车公司合作，开发适用于自行车使用的超高分子量聚乙烯碳纤维材料，将超高分子量聚乙烯增加到碳纤维材料中，让碳纤维拥有更好的吸震性能，以及抗冲击性能。DSM公司甚至声称，将超高分子量聚乙烯材料加入碳纤维，将可以增加100%的能量吸收性能——是否未来的古典赛车，再也不用那么大费周章搞各种避震设计了呢？而超高分子量聚乙烯材料的加入，无疑将为自行车增加一层“防弹衣”，对山地车来说是个非常好的消息！

　　不过，似乎超高分子量聚乙烯材料也并不适合直接用于制造车架，结合碳纤维是比较好的解决方案。因为它本身有3点不足：

　　(1)不耐高温。PE的熔点只有150℃左右，不适宜在高温下使用；

　　(2)纤维的抗蠕变能力较差，在持续受力作用下易发生形变，不适宜在持续受力的情况下使用；

　　(3)因为结构具有化学惰性，表面极性较低，与其它材料的粘合性能较差，用于复合材料制造难度较大。

　　150度的熔点作为车架来说，这个温度也略显有点低。而第（2）点的不足，让直接采用超高分子量聚乙烯造车架变得不太现实，说不定什么似乎车架就成“变形金刚”了！

　　高性能材料加入，提升碳纤维性能有“先例”

　　这个例子就是石墨烯。

　　石墨烯（Graphene）既是最薄也是最强韧的二维材料，断裂强度比钢高200倍。同时它又有钢的6倍弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受4kg 的重量。密度为0.77毫克/平方米（暂时没搞懂怎么将二维的重量单位转化为三维的单位）。

　　Vittoria的碳纤维轮组加入石墨烯后，提高了10%以上的散热性、减少15%以上的材料重量、提升26%以上的材料体强度、提升18%以上的抗冲击能力、20%以上的辐条孔强度、24%以上的韧性以及50%以上的侧向刚性。

　　综述：

　　结合密度更低的超高分子量聚乙烯材料，无疑能够让当前的碳纤维车架变得更轻，更强。如果再结合石墨烯，个人认为自行车应该能够有更高的性能提升。当然，这是后话！

　　基于当前的碳纤维材料技术，自行车界对于碳纤维性能的运用已经非常成熟；但作为复合材料，碳纤维跟更高性能材料的结合，还有更多的发挥空间。预计，在未来超高分子量聚乙烯材料加入之后，有望看到更多更轻、更强的山地车作品；同时也能有更多更舒适的高性能公路车上路。

　　虽然不敢奢望超高分子量聚乙烯碳纤维材料带给自行车46%的减重，但是10%-15%，还是有可能实现的。最关键的，还是抗冲击性能和吸震性能的提升。

　　科技在进步，超高分子量聚乙烯碳纤维将给自行车行业带来怎样的进步？拭目以待！