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

 

    1897年，第一塊使用棉線作為增強(qiáng)纖維剎車片問世，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片問世；1968年，第一個半金屬基剎車片。此后，摩擦材料開始向無石棉化發(fā)展，國內(nèi)外開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)纖維的種類雖然很多，卻沒有一種纖維能夠完全在成本和性能上取代石棉，因此國內(nèi)外近年來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)展過程中，剎車片材料經(jīng)歷了從石棉(Asbestos)到半金屬材料，到低碳鋼的不斷演變，市場對于剎車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使用。那么自古至今，都有哪些材料作為過剎車片材料呢?我們一起盤點(diǎn)下。

 

    石棉石棉是離合器襯墊中最早使用的材料，因為它具有優(yōu)良的耐熱性能和摩擦性能，但是因為石棉具有致癌性，存在健康隱患，所以剎車片材料的發(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，對于剎車片材料，非金屬并沒有很好的市場，雖然非金屬材料不會在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生劃痕，但是往往會產(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，作為襯套使用時壽命很長，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，但是對轉(zhuǎn)子的磨損會比較嚴(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，說明半金屬材料的制動能力要差一些。半金屬材料目前在剎車片材料領(lǐng)域中使用很廣泛，通過控制金屬材料添加的比例，剎車片的耐用性和耐熱性都非常好，適用于大多數(shù)轎車和SUV的汽車，但是半金屬材料的剎車片也會產(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，無機(jī)和有機(jī)纖維，大量含碳和硫化物的潤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)，制動性能優(yōu)越。全金屬的襯套壽命更長，抵抗褪色的能力也更好，但是對轉(zhuǎn)子的磨損也比較嚴(yán)重，同時會產(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的材料復(fù)合到有機(jī)樹脂中，加入各種潤滑劑和改性劑從而提高剎車片復(fù)合有機(jī)材料的性能，例如SPEC的有機(jī)襯里，將纖維和軟金屬復(fù)合到有機(jī)樹脂中，得到的復(fù)合材料具有很好的性能。有機(jī)材料剎車片的摩擦系數(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)材料制成的剎車片因為造價較為昂貴，所以通常用在高性能的汽車中。

 

    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，但是對環(huán)境很敏感，少量的油脂就會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，但是鐵是最常見的。燒結(jié)的鐵盤最大的優(yōu)點(diǎn)是兼具抗打滑能力和優(yōu)異的摩擦系數(shù)，即使溫度很高也會有很好的摩擦性能，從而使其成為一種非常理想的剎車片材料。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)合材料制作剎車片，造價非常昂貴，很大程度上限制了其適用范圍，目前碳纖維用作剎車片材料主要是在F1賽車中。

 

    隨著科研工作者們長期的探索和研究，剎車片材料不斷發(fā)展和更新，有機(jī)材料、無機(jī)材料、金屬材料等作為剎車片材料都實現(xiàn)了市場的應(yīng)用，但單從目前市場來看，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)降低制動過程中的噪音，(3)增強(qiáng)散熱能力，(4)最大限度的提高制動力，(5)降低環(huán)境對材料造成的影響。要想研制出一種理想的剎車片材料仍任重而道遠(yuǎn)。