正如您所料，我们正在讨论制动器材料中的圣杯。事实上，没有任何其他元素能够像碳一样，同时具备轻质、高导热性和零热膨胀性这三重优势。
这些特性造就了高摩擦系数、稳定一致的性能以及几乎瞬间的散热。为了更好地了解这种元素，以下是关于其应用的五个有趣知识点。
碳并非一级方程式赛车的专属材料
现代一级方程式赛车的惊人制动性能 - 从 300 公里/小时到 0 仅需不到 3 秒 - 离不开碳制动盘和制动片的使用。
不过，碳制动器并不是一级方程式的专利，几十年来，参加勒芒 24 小时耐力赛和其他 WEC（世界耐力锦标赛）比赛的原型车一直在使用碳制动器。
然而，要在耐力赛中充分发挥碳的作用，必须克服此类应用的主要问题 - 磨损！摩擦材料必须能够承受 24 小时的连续使用，而 F1 大奖赛的最长使用时间为 2 小时。
对于 Brembo 来说，这是一个真正的挑战，该公司开发了专门的解决方案，以更好地适应较重的汽车，而这不仅仅与纯粹的性能有关：轮毂的直径不同，因为在这种情况下，使用 18 英寸轮辋可以达到 380 毫米的直径，但厚度仍然是 32 毫米。
过去几年的主要发展主要集中在降低燃料消耗上，这也带动了低磨损材料的发展。
对于 24 小时耐力赛而言，避免在比赛中替换磨损的制动盘和制动片可节省宝贵的时间，并对比赛结果起“决定性”作用。Brembo 早在 2001 年就推出了一种新型摩擦材料，这种材料可大大提高里程数并保证更有效的导热性。这使得由弗兰克·比埃拉、埃马努埃莱·皮罗和汤姆·克里斯滕森驾驶的 Joest 车队的奥迪 R8 赛车能够以第一名的成绩完成比赛，而且一次也不用更换制动盘和制动片。
近年来，令人难以置信的低磨损使其性能从比赛开始到结束都保持不变，并可重复使用。
此外，电动方程式也依赖碳。事实上，从第五个赛季（2018/19 赛季）开始，Brembo 将成为该组别制动系统的独家制造商。
为了更好地满足全电动汽车的要求，目前使用的碳与一级方程式和 WEC（世界耐力锦标赛）使用的碳不同。此外，电动方程式的碳制动盘厚度明显更小：前部 24 毫米，后部 20 毫米。
摩托车也使用碳材料
除了主要的汽车赛事类别外，碳制动盘也用于摩托车世界锦标赛，但仅限于 MotoGP。
这种材料于 1988 年首次以顶级品质亮相，并在五年内成为绝对标准。与以前使用的钢制动器相比，其性能、重量（制动器的簧下重量）和手感差异都太大了。
现在，大多数世界摩托车锦标赛车手都喜欢 340 毫米制动盘，分为高质（宽表面）和标准（窄表面）两种。
为了确保相同的制动扭矩并获得进一步的轻量化，Brembo 还推出了直径为 340 毫米的轻型制动盘。
而其他骑手将继续使用直径为 320 毫米的制动盘。此外，每种尺寸的制动盘和制动片都有两种不同的碳复合材料可供选择。它们的不同之处在于初始咬合和耐高温性。
在应用中，制动时的感觉对骑手至关重要，Brembo 提供了多达 10 种不同制动盘选项的全面选择。Moto2 和 Moto3 没有采用碳制动盘反而是由于节省成本的原因。
类似的原因也是自 1994 年以来碳被排除在超级摩托车世界锦标赛之外的根本原因：在后一项锦标赛中使用的是不锈钢制动盘，其中大部分由 Brembo 制造。
碳：高导热性促进通风
对于一级方程式单座赛车的制动系统来说，操控工作温度一直是最关键的环节之一。为了更好地满足散热要求，Brembo 碳制动盘的通风方式经历了不断的演变。
2005 年，每个制动盘有一百多个通风孔，而现在，由于尺寸逐渐缩小，通风孔有 1400 多个。Brembo 的碳制动盘上的孔目前直径为 2.5 毫米，它们排成 4 或 5 行，制造时的加工公差仅为 4 百分之一毫米。
孔的形状和数量与使用制动盘的单座飞机的特性相对应。事实上，CFD（计算流体动力学）是根据每辆汽车的特性来开发通风系统的。
对于再生制动大于一级方程式的 LMP1 混合动力原型车来说，通风孔更少。一级方程式制动时，制动盘的温度峰值可达 1000 摄氏度以上。而在勒芒 24 小时耐力赛中，问题往往恰恰相反，因为在夜间或中和阶段，系统温度有可能降至 300 摄氏度以下。
这是摩擦材料发生可怕的釉化效应的极限。由于电动方程式的最高温度约为 800 摄氏度，Brembo 的碳制动盘目前只是在前部制动盘上有 70 个直径为 6.2 毫米的通风孔，在后部制动盘上有 90 个直径为 4.2 毫米的通风孔。
碳在湿路表面也有效
自从一级方程式开始长期使用碳制动盘后，车手就再也离不开它了，即使下雨天也不例外。
由于湿柏油导致抓地力下降，加上与水的直接接触增加了热交换，导致温度下降。不过，尽管如此，由于这些单座赛车拥有巨大的制动动力，车手只需在热身圈速中进行几个制动部分，就能达到理想的工作温度，而这只需要进气口稍微偏一点。但对于摩托车来说，情况就不同了，制动盘在自由空气中运行，冷却速度更快。
另外，车轮只有 2 个，这也使得 Brembo 的碳系统产生的制动力无法全部传递到地面。
一年半以前，下雨天人们喜欢用钢制动盘，而不是碳制动盘。这是因为后者无法确保良好的摩擦系数，因为它们无法达到最低操作温度，即设置为 250 摄氏度。然而，Brembo 从未停止对材料制造工艺的改进。
因此，得益于摩托车动力的提升、轮胎性能的提高以及圆盘盖的使用，它成功地完成了这一不可能完成的挑战：在 2017 年的日本大奖赛上，尽管雨水在全部 24 个圈速中没有给骑手任何喘息的机会，并使柏油的温度降至仅 15 摄氏度，但前 9 名到达终点线的骑手都使用了碳制动盘。
在道路上，碳陶瓷更好用
尽管在赛道上行驶时，碳制动盘能确保上述大量优点，但它们并不适合在道路上使用。
它们之所以不合适，主要是因为日常驾驶无法使制动系统达到碳所要求的最低工作温度，因此性能不佳。
另一个不适合道路汽车使用的系数是高消耗：在勒芒 24 小时耐力赛中，原型碳制动盘的厚度会减少 3-4 毫米，制动片则会减少 8-10 毫米。
即使确认公路超级跑车的耗油量较低，但无论如何，持续时间也太短，不足以证明其花费是合理的。事实上，碳制动盘的另一个定义就是成本高，这一点在许多非顶级水平的汽车和摩托车锦标赛中都有所体现。
为了至少在一定程度上将碳所具有的众多优点中的大部分也应用到汽车上，Brembo 开发出了碳陶瓷制动盘。这要归功于 Brembo 与全球主要生产商西格里集团（SGL Group）合资成立的西格里碳陶瓷制动器公司。
与传统的铸铁制动盘相比，碳陶瓷制动盘可节省 5-6 公斤的重量。根据不同的驾驶方式，碳陶瓷制动盘的使用寿命可与安装该制动盘的车辆寿命相等，同时还能将时速 100 公里到 0 公里的制动距离缩短约 3 米。
此外，Brembo 的碳陶瓷制动盘耐腐蚀，不会随温度升高而变形，也不会振动，即使在下雨天也非常可靠，而且即使在反复操作和低温条件下也能提供相同的制动力。