F1：顶级化工产品的竞逐舞台

　　F1，是世界一级方程式锦标赛的简称。作为世界上最高水平的赛车比赛，F1的影响力几乎与奥运会、世界杯相同，每年可以吸引数亿人次关注。2019年4月14日，已经举办70年的F1在上海进行了第1000场分站赛，也使这场比赛在中国获得了更多关注。

　　实际上，作为赛车运动的顶点，F1在历史上一直是汽车行业的尖端技术试验场，而作为汽车行业的重要上游行业，化工行业的许多尖端技术，也在F1赛车上拥有诸多应用，并反过来促进了这个行业的发展。

　　车身最前端部分为碳纤维溃缩柱

　　赛车全身都是碳纤维

　　提到碳纤维，读者应当并不陌生。不过，确切地说，碳纤维增强塑料(CFRP)开始受到全世界瞩目，就是从F1运动开始的。碳纤维材料拥有轻质、高强、耐温等等优秀性能，而这些性能，正是F1运动亟需的。今天，F1赛车的底盘、悬架、车体以及车手的头盔都是由CFRP制作的。

　　F1赛车在碳纤维方面的探索由来已久，早在1979年，当时迈凯伦车队的约翰·巴纳德就开始研究用碳纤维材质增强车身。两年后，迈凯伦打造出了第一辆碳纤维底盘的F1赛车MP4-1，并取得了不错的成绩。从此，碳纤维代替铝合金，成为F1赛车车身材料的不二选择。

　　对于速度就是一切的F1运动来说，具有轻质属性的碳纤维是F1速度的保证因素之一。F1赛车加速性能极佳，百公里加速时间为2.4秒，三百公里加速时间仅为8.4秒，这除了强大的引擎外，极轻的碳纤维车身也起了重要作用。根据2019年的规则，F1赛车的总重量不能低于733kg，这里面已经包括了轮胎、引擎和车手，但实际上，如果不在车里放入压舱物，F1赛车的总重远小于这一数字。

　　除了轻质，碳纤维高强的特点也是其在F1运动应用的原因。需要注意的是，我们不要被F1发生碰撞时四散的碎片蒙蔽，认为碳纤维材料的强度不足。实际上，这是F1赛车的吸能设计，使碳纤维在一个方向上保持强度，在其他方向受冲击时迅速破碎，以保护座舱内的车手。F1的座舱采用单体壳式设计，国际汽联规定，无论发生怎样的碰撞，碳纤维单体壳不能受损。从80年代初期F1全面使用碳纤维前，F1运动十分危险，几乎每年都有因碰撞致死的车手，而在使用了碳纤维之后，F1运动的安全性大大提高了。

　　今天的F1赛车的底盘和车身，并不是简单的单层碳纤维，而是由上下两层多层碳纤维复合材料，中间是铝合金或者其它纤维复合材料制成的蜂窝状结构。本田车队的测试表明，跟没有中间蜂窝状铝合金的单纯碳纤维相比，加入了厚度为 3 倍碳纤维厚度的铝合金蜂窝之后，虽然重量增加了6%，但是刚度变为了原来的37倍。

　　随着F1运动的发展，近些年，一些高端民用车也开始使用F1的一些碳纤维制造技术，用于汽车轻量化和提高安全性。另外，也正是在赛车运动中的表现，碳纤维受到了其他行业领域的重视，开始扮演更重要的角色。

　　顶级轮胎厂商的争夺

　　除了碳纤维，既然提到赛车，轮胎也是不能不提的要素。F1赛车的轮胎在比赛中起着非常重要的作用。而且，只有全世界最顶级的轮胎厂商，才有能力为F1提供轮胎。从1983年以来，只有固特异、米其林、普利司通和倍耐力4家企业为F1提供过轮胎，目前的轮胎供应商是倍耐力。

　　F1的轮胎与民用轮胎差别很大。F1赛车的轮胎属于热熔胎，这类轮胎在100℃左右拥有最好的抓地性能(具体的最佳温度由轮胎配方、赛道情况、赛车情况、车手驾驶风格共同决定)，且磨损最小。所谓热熔胎，并不是说轮胎在这个温度上就熔化了，而是轮胎在最适温度下，轮胎胎面胶被设计得与路面的黏附效应最佳。而当赛车驶过，部分胎面胶会黏附在路面上，从轮胎上剥离。这样的轮胎，能够提供强大的抓地力，供赛车高速过弯。F1赛车能够以200km/h以上的速度过弯，很大程度上拜轮胎所赐。如果低于或高于这个温度，轮胎的磨损都会加剧，抓地力都会变差，导致赛车变慢。

　　一般来说，黏附效应越强，轮胎越“软”，反之则为“硬”。根据轮胎的“软硬”程度，目前的F1赛车有5种配方的轮胎，当然，我们不可能知道轮胎的具体配方是什么，这是参加赛事企业的机密。除5种干地轮胎外，F1赛车还有两种湿地轮胎，即半雨胎和全雨胎，供车队在下雨时使用。这两种轮胎既需要保证一定的抓地力，又需要排开路面上的积水，其排水能力非常强大。在全速条件下，全雨胎的排水能力是65L/s。

　　而在我们的生活中，基本上没有热熔胎的用武之地。在民用汽车领域，相比于抓地性能，用户更关注使用寿命。普通民用轮胎通常要跑8万公里，而F1赛车的轮胎通常只使用100～200公里就需要更换了。毕竟，普通汽车不可能，也没有必要跑出赛车的速度，更没有机会和能力通过大力刹车为轮胎加温。当然，这不是说F1的轮胎技术就不能转为民用。米其林就通过参与F1赛事，提升了湿地条件下民用轮胎的排水量;倍耐力则通过F1赛事，研发了彩色涂装轮胎技术。通过参与各种赛车赛事，轮胎厂商可以获得许多有用数据，为自己的研发提供更强的目的性。

　　保护车手安全的赛车服

　　极端一点说，碳纤维和轮胎还不是什么黑科技。毕竟，随着科技的发展，F1的碳纤维和轮胎技术已经不是这个领域最高的成果了。但F1运动中有一项关键技术，可是彻头彻尾的黑科技，那就是车手身上的赛车服。

　　在上世纪70年代，F1运动并不安全，有许多车手因为各种原因丧命，其中最主要的原因就是火。F1的燃油系统存有最多大约200kg燃油，发动机温度大约在1000℃，一旦发动机散热不良或者发生碰撞，燃油很容易遗撒。另外，很多赛车部件的温度都非常高，F1的轮胎温度大约在100℃，刹车片在全力刹车时能达到1000℃，更何况，这些部件离车手都不远。再有碳纤维单体壳虽然安全，但散热往往不好，夏季赛车内部的温度往往可以达到80℃，这足以对人造成伤害。所以，F1赛车服不仅要防火，还要保持车手的舒适性。

　　上世纪70年代，随着F1赛车速度不断变快，起火事故也不断发生，这让FIA开始重视赛车服的安全性。1979年，美国宇航局用于制作宇航服的材料诺迈柯斯首次引入。诺迈柯斯是杜邦公司生产的一类芳纶纤维，它不仅拥有出色的耐火、耐高温性能，还能抵御腐蚀性气体和酸性液体。今天，除了赛车服之外，车手在比赛中穿的赛鞋、内衣、手套和头面罩均是用这种合成纤维材料制成。另外，全世界的许多消防员也使用这种材料制作的消防服。

　　F1之所以青睐诺迈柯斯，根本原因是这种材料可以满足F1的苛刻要求。FIA规定，赛车服必须可保证车手在600℃~800℃的火焰中有12秒的保护时间，其中包括赛车服的缝线和广告条;不论外面的温度如何，车手体表的温度不能超过41℃;在高速过弯时造成的5~8倍重力的离心力下，赛车服不能撕裂;足够轻，使得车手可以自如活动。这样选下来，也就是诺迈柯斯能够胜任了。另外，在碳纤维单体壳外围也有一层诺迈柯斯的阻燃层。

　　使用诺迈柯斯后，F1再也没有发生一例起火死亡事故。