以汽車(chē)的制動(dòng)過(guò)程為例：當(dāng)我們踩下踏板時(shí)，剎車(chē)轉(zhuǎn)子與焊盤(pán)間產(chǎn)生摩擦，輪胎與地面產(chǎn)生摩擦，從而讓汽車(chē)能夠安全的停止。在這過(guò)程中，一個(gè)很重要的零件——剎車(chē)片很大程度上決定了汽車(chē)的剎車(chē)性能，不同的剎車(chē)片材料具有不同的壽命、散熱能力、摩擦系數(shù)，在不同程度上都會(huì)影響剎車(chē)性能。

 

    1897年，第一塊使用棉線作為增強(qiáng)纖維剎車(chē)片問(wèn)世，由此世界著名的Ferodo公司成立。1909年出現(xiàn)第一塊固化石棉基剎車(chē)片問(wèn)世；1968年，第一個(gè)半金屬基剎車(chē)片。此后，摩擦材料開(kāi)始向無(wú)石棉化發(fā)展，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始研究各種石棉的替代纖維如鋼纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、碳纖維等在摩擦材料上的應(yīng)用。增強(qiáng)纖維的種類(lèi)雖然很多，卻沒(méi)有一種纖維能夠完全在成本和性能上取代石棉，因此國(guó)內(nèi)外近年來(lái)的研究逐漸從單一纖維轉(zhuǎn)向了混雜纖維。

 

    在不斷的探索和發(fā)展過(guò)程中，剎車(chē)片材料經(jīng)歷了從石棉(Asbestos)到半金屬材料，到低碳鋼的不斷演變，市場(chǎng)對(duì)于剎車(chē)片材料性能的要求也日益提高，新型有機(jī)襯套，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料襯套也逐漸投入市場(chǎng)使用。那么自古至今，都有哪些材料作為過(guò)剎車(chē)片材料呢?我們一起盤(pán)點(diǎn)下。

 

    石棉石棉是離合器襯墊中最早使用的材料，因?yàn)樗哂袃?yōu)良的耐熱性能和摩擦性能，但是因?yàn)槭蘧哂兄掳┬?，存在健康隱患，所以剎車(chē)片材料的發(fā)展中不再使用石棉材料。

 

    非金屬材料通常指由纖維素、燒結(jié)玻璃和芳族聚氨酯組成的復(fù)合材料，對(duì)于剎車(chē)片材料，非金屬并沒(méi)有很好的市場(chǎng)，雖然非金屬材料不會(huì)在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生劃痕，但是往往會(huì)產(chǎn)生大量的灰塵，壽命和強(qiáng)度都有待提高。

 

    半金屬材料由各種燒結(jié)金屬和合成材料混合組成，作為襯套使用時(shí)壽命很長(zhǎng)，在高溫條件下(>200℃)，具有優(yōu)異的耐磨損性能，并且抗褪色能力要比非金屬材料好，但是對(duì)轉(zhuǎn)子的磨損會(huì)比較嚴(yán)重。半金屬材料的摩擦系數(shù)(0.29~0.38)比非金屬材料要低，說(shuō)明半金屬材料的制動(dòng)能力要差一些。半金屬材料目前在剎車(chē)片材料領(lǐng)域中使用很廣泛，通過(guò)控制金屬材料添加的比例，剎車(chē)片的耐用性和耐熱性都非常好，適用于大多數(shù)轎車(chē)和SUV的汽車(chē)，但是半金屬材料的剎車(chē)片也會(huì)產(chǎn)生較多的灰塵和噪音。

 

    全金屬通常包含黑色金屬和有色金屬，無(wú)機(jī)和有機(jī)纖維，大量含碳和硫化物的潤(rùn)滑劑等全金屬制成的襯套所用的材料主要是鋼有鋼，具有高的摩擦系數(shù)(0.38~0.50)，制動(dòng)性能優(yōu)越。全金屬的襯套壽命更長(zhǎng)，抵抗褪色的能力也更好，但是對(duì)轉(zhuǎn)子的磨損也比較嚴(yán)重，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的噪音。

 

    有機(jī)材料現(xiàn)在使用的有機(jī)襯里大多是將纖維或纖維素之類(lèi)的材料復(fù)合到有機(jī)樹(shù)脂中，加入各種潤(rùn)滑劑和改性劑從而提高剎車(chē)片復(fù)合有機(jī)材料的性能，例如SPEC的有機(jī)襯里，將纖維和軟金屬?gòu)?fù)合到有機(jī)樹(shù)脂中，得到的復(fù)合材料具有很好的性能。有機(jī)材料剎車(chē)片的摩擦系數(shù)較高(0.33~0.40)，在較低的溫度下(<200℃)，具有優(yōu)良的耐磨損性能。但是有機(jī)材料制成的剎車(chē)片因?yàn)樵靸r(jià)較為昂貴，所以通常用在高性能的汽車(chē)中。

 

    芳綸芳綸的耐熱性能比上面提到的有機(jī)襯里耐熱性能更好，短纖維粘接在一起所得的尼龍材料摩擦性能也很好。雖然芳綸的強(qiáng)度很高，但是對(duì)環(huán)境很敏感，少量的油脂就會(huì)降低芳綸襯套的壽命。

 

    燒結(jié)鐵將粉末狀的金屬材料倒入磨具中在高溫高壓下熔融所得。很多種金屬都可以燒結(jié)作為離合器襯片，但是鐵是最常見(jiàn)的。燒結(jié)的鐵盤(pán)最大的優(yōu)點(diǎn)是兼具抗打滑能力和優(yōu)異的摩擦系數(shù)，即使溫度很高也會(huì)有很好的摩擦性能，從而使其成為一種非常理想的剎車(chē)片材料。燒結(jié)鐵的摩擦系數(shù)比上面提到的幾種材料都要高，但是也有一些缺點(diǎn)，比如鐵質(zhì)量較重，而且抗磨損性能也不好。

 

    碳材料碳材料是近些年研發(fā)的新型材料，是離合器襯套最新發(fā)展的一種技術(shù)。碳襯套質(zhì)量輕，強(qiáng)度高而且耐熱性能優(yōu)異—可承受800~1000℃的高溫，通過(guò)加入摩擦改進(jìn)劑可以增強(qiáng)碳材料的摩擦性能，從而具有良好的應(yīng)用前景。用碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制作剎車(chē)片，造價(jià)非常昂貴，很大程度上限制了其適用范圍，目前碳纖維用作剎車(chē)片材料主要是在F1賽車(chē)中。

 

    隨著科研工作者們長(zhǎng)期的探索和研究，剎車(chē)片材料不斷發(fā)展和更新，有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料、金屬材料等作為剎車(chē)片材料都實(shí)現(xiàn)了市場(chǎng)的應(yīng)用，但單從目前市場(chǎng)來(lái)看，每種材料都有其相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)。綜合考慮，目前剎車(chē)片材料有以下集中挑戰(zhàn)還需突破：(1)增加墊片和轉(zhuǎn)子的壽命，(2)降低制動(dòng)過(guò)程中的噪音，(3)增強(qiáng)散熱能力，(4)最大限度的提高制動(dòng)力，(5)降低環(huán)境對(duì)材料造成的影響。要想研制出一種理想的剎車(chē)片材料仍任重而道遠(yuǎn)。