碳纖維適合用於碟煞碟片嗎？Samuel 實測。

碳纖維碟煞碟片常令人質疑。這種材料在輪圈煞車領域以散熱不佳著稱，因此，碳纖維是否適合用於煞車表面附近，確實是個合理的問題。Samuel 將 TC-160 送交第三方認證測試，以數據回答這個問題。

碳纖維輪圈煞車的論點，以及為何不適用於碟煞碟片

圖片 1：來源：dandyhorse.cc，碳纖維輪圈煞車軌道失效的圖片。

批評的論點如下：碳纖維是熱傳導不佳的材料，因此在持續煞車時，碳纖維輪圈無法有效散熱，導致輪圈溫度升高，可能造成輪圈失效，甚至爆胎。

碳纖維複合材料由2 種材料組成：碳纖維絲與用來將其固定在一起的環氧樹脂。

通常問題不在碳纖維絲本身的耐熱性，而在於環氧樹脂，更具體地說，是其玻璃轉移溫度（Tg）。

當樹脂達到 Tg 時會軟化，使結構失去完整性。

許多輪圈製造商使用紙面標示耐熱達 200-230°C 的高 Tg 樹脂，但在生產過程中省略關鍵的後固化階段。若未正確進行後固化（通常是在升高的溫度下持續 90-120 分鐘），樹脂便無法達到其標稱 Tg，可能在低至 100°C 的溫度下失效。

後固化會與生產效率產生衝突。這個流程耗時、限制每日產量，並增加成本。

許多中國大陸輪圈品牌宣稱高產量與低價格。在許多情況下，原因只是完全省略了後固化階段。沒有後固化，就無法製造具備高溫耐受性的輪圈。這也是產業從輪圈煞車轉向碟煞的另一個原因，因為追求空氣動力學最佳化的輪組，意味著必須在煞車安全性上作出妥協。

圖片 2：帶有碳纖維散熱鰭片的 Aero Samuel Rotor。

然而，對碟煞而言，碳纖維結構承受的熱負荷完全不同。煞車表面是獨立的材料，通常為不鏽鋼，或如 Shimano 所採用的鋼材+鋁材+鋼材結構。輪組中的碳纖維不再處於熱傳導迴路中。

因此，問題變成：碳纖維散熱鰭片碟片在熱負荷下的表現如何？

但首先，讓我們了解 TC-160 碳纖維散熱鰭片碟片有何不同。

TC-160 有何不同？

TC-160 採用航太級樹脂，並完整進行後固化，使碳纖維散熱鰭片在最高 350°C 的溫度下仍能維持結構完整性。

相比之下，鋁合金的安全工作溫度範圍僅約為 110-120°C。

搭配中高模數碳纖維疊層後，碟片的結構剛性高於同等鋁製產品，可降低高溫下碟片變形並造成煞車磨擦的風險。

每批次的後固化製程需持續 8-9 小時。零件會在烤箱內自然冷卻，以避免快速溫度變化造成內部應力，因此每天只能進行一個烤箱週期，每週僅能進行兩至三個週期。

由此可見，許多公司為了滿足需求而省略後固化製程，是多麼容易受到誘惑。然而，Samuel 不走捷徑，選擇以正確方式製造產品，即使必須犧牲產能也在所不惜。

許多人不熟悉的另一點是，碳纖維相較於金屬具有更高的自然振動頻率。這表示TC-160 天生較不易產生煞車尖叫聲，因為煞車時的摩擦所造成的噪音，比配備鋁製散熱鰭片的普通碟片更低。

TC-160 與 Shimano 相比如何？

Samuel 使用熱成像攝影機進行測試。顯示的顏色代表相對溫度，而非絕對溫度。

若要取得絕對溫度，必須調整參數，使其符合每種材料的放射率，才能取得各位置的真實溫度。因此，目前的色塊僅用於視覺辨識。

採用鋁製散熱鰭片設計的雙片式碟片（以 Shimano Dura-Ace 為參考）具有良好的熱傳導性，能有效將熱量從不鏽鋼煞車軌道帶走。

圖片 3：Dura-Ace 碟片的熱成像

圖片 3 確實顯示出強勁的熱傳導性。熱量會從煞車軌道傳導至鋁製散熱鰭片，如紅色高溫區域所示。

圖片 4：TC-160 碟片的熱成像。

TC-160 的碳纖維散熱鰭片確實比 Dura-Ace 碟片具有較低的熱傳導性，但：

1. 不鏽鋼鉚釘位於碳纖維散熱鰭片與煞車軌道的接合處，可作為熱障，限制熱量傳入碳纖維結構。
2. 碳纖維複合材料本身具有低熱傳導性與高耐熱性。

簡而言之，鋁製散熱鰭片具有良好的熱傳導性，但剛性不如碳纖維。

TC-160 的散熱效率不如鋁製散熱鰭片，但其結構設計著重於高耐熱性，而非熱傳導，透過維持散熱鰭片的優異剛性，降低碟片變形的風險。

碳纖維散熱鰭片在熱負荷下的表現如何？

圖片 5：在 15% 陡坡並重煞後收集的溫度數據。

圖片 6：在 15% 坡度後 10 秒收集的溫度數據。

圖片 5 顯示不鏽鋼煞車軌道處的溫度很高，而周圍區域仍保持低溫，如在 15% 下坡重煞後呈現的冷藍色／淺綠色區域所示。

圖片 6 顯示不鏽鋼煞車軌道的溫度逐漸下降。同時，不鏽鋼肋條處的熱量會慢慢傳遞至鉚釘接合點，並擴散至碳纖維散熱鰭片的頂部。

這表示不鏽鋼摩擦片的高溫會逐漸沿著肋條擴散至鉚釘接合點。因此，可在鉚釘接合點周圍看到綠色調的溫熱區域。

雖然樹脂是儲熱介質，但碳纖維的軸向熱傳導率（k）值仍出乎意料地高，因此仍可觀察到熱量被碳纖維帶走的位置出現色彩區塊。

第三方驗證：CHC 測試報告

Samuel 將 TC-160 送交 CHC（Cycling and Health Tech Industry R&D Center）進行獨立測試。CHC 是一家獲得TAF（Taiwan Accreditation Foundation）認證的台灣測試機構。TAF 認證代表測試結果獲得國際認可。

CHC 報告確認 TC-160 符合碟煞碟片的熱性能基準。

在測試機上進行的實際測試中，不鏽鋼煞車表面溫度超過 600°C，而碳纖維散熱鰭片區段在相同條件下僅略高於 100°C，遠低於其 350°C 的限制。

實際上，公路車無法產生超過 600°C 的碟煞摩擦溫度，這證實了這些碟片的耐用性。

Aero 版本

TC-160/140 Aero 版本採用修改後的散熱鰭片輪廓，以降低軸向切向氣流干擾。其取捨是相較於標準 TC-160，對側風的敏感度略有增加。這款產品適合專用的空力公路車與鐵人三項配置，尤其適合能接受此取捨的使用情境。

總結

碳纖維碟煞碟片並不是碳纖維輪圈煞車。由於工程設計不同，碳纖維碟煞碟片不會受到碳纖維輪圈煞車常見失效問題的影響。

對碳纖維複合材料進行適當的後固化至關重要，並能提升這些碟片的可靠性；在實際使用條件下，TC-160 碟片不可能因環氧樹脂軟化而失效，因此得以通過由 Taiwan Accreditation Foundation 認證的 CHC 測試。