几年前，布雷博（Brembo）的一位工程师告诉我一句话，让我记忆犹新：如果你买了一辆配备碳陶刹车的汽车，可能永远不需要更换刹车盘。我之前就听说过碳陶刹车的优点，但这个特别大胆的说法似乎有些夸张——它直指一个终极问题：这些 fancy 的刹车真的值这么高的价格吗？

在凯迪拉克CT5-V Blackwing上，碳陶刹车选装价为9000美元；宝马要8500美元；保时捷则超过9000美元。对于已经有很多高价选装配置的汽车来说，碳陶刹车通常是最昂贵的选项之一。它们真的有价值吗？

欢迎来到《兔子洞》（The Rabbit Hole），这是资深编辑克里斯·珀金斯（Chris Perkins）的双周专栏，他将探索自己对汽车技术的最新痴迷。他会与行业内最顶尖的人士对话，了解汽车如何运作，以及汽车的未来是什么样子。

铸铁刹车盘的优势与局限

铸铁是制造刹车盘的理想材料。它相对便宜，易于铸造和加工成型，关键是它的导热性比钢等高。不言而喻，刹车通过刹车片与刹车盘摩擦，将汽车的动能（向前的运动）转化为热量。因此，刹车盘的热性能至关重要。

布雷博北美高级工程经理埃马努埃莱·布鲁莱蒂（Emanuele Bruletti）解释说：“[铸铁盘]吸收热量的能力更强。它们可以以较低的速率吸收热量（相比其他常见材料），因此有助于将部分热量从刹车片带走。”

这就像铸铁适合做煎锅的原因一样，但用过铸铁锅的人都知道它有多重。重量是汽车的敌人，而随着汽车的发展，制动系统的需求也在增加。

布鲁莱蒂解释说：“过去几年，制动系统尺寸增大的主要原因是性能范围的扩大。”汽车的动力更强、重量更重，轮胎也起到了作用。他说，现代轮胎的发展使得减速率大大提高，进一步增加了制动系统的负荷。

负荷增加意味着更多热量。增大铸铁刹车盘的尺寸有助于更好地散热，并提高刹车使汽车有效减速的能力。但显然，由于空间和重量的限制，刹车盘的尺寸不能无限增大。

刹车盘属于“非簧载质量”，这意味着它们的质量对乘坐舒适性和操控性的影响，比汽车的“簧载质量”（如车身）更大。它们也是旋转质量，对车辆的加速、制动和转向能力有很大影响。

赛车手、工程师兼制动系统书籍作者小詹姆斯·沃克（James Walker Jr.）说：“如果能减轻汽车的重量，更重要的是减轻非簧载质量，尤其是像刹车盘这样的非簧载旋转质量，性能将有巨大提升。”

碳陶刹车的起源与技术突破

为了追求轻量化，邓禄普（Dunlop）在20世纪60年代为协和式飞机开发了首款碳纤维增强碳刹车，到20世纪80年代，这种碳碳刹车在F1中普及。然而，这些仍在顶级赛车运动中使用的碳碳刹车完全不适合公路使用，因为它们在低温下性能不佳，而且即使在今天，制造起来也极其昂贵和耗时。

碳增强碳化硅基体制成的碳陶刹车，保留了碳碳刹车的轻量化优势，同时能在低温下工作。尽管制造仍然昂贵和耗时，但碳陶刹车盘比碳碳刹车盘更容易、更便宜——生产时间约为几天，而碳碳刹车盘需要四个月（相比之下，布雷博制造铸铁盘只需约两小时）。

德国西格里集团（SGL Carbon）在2001年的保时捷911 GT2上首次将碳陶刹车应用于公路车。一年后，布雷博为法拉利恩佐（Ferrari Enzo）推出了首款碳陶刹车。2009年，SGL和布雷博成立合资企业，开发和制造碳陶刹车，如今该企业已是这类刹车的最大供应商之一。

布鲁莱蒂说，他们使用的碳陶基体密度约为铸铁的三分之一。从实际减重效果来看，数据差异很大。以老款M3和M4为例，宝马在技术文件中提到，标准前铸铁盘重30.6磅，碳陶盘重17.1磅，几乎轻了一半。后碳陶盘的减重比例也类似，尽管宝马的碳陶盘尺寸比铸铁盘略大。

碳陶刹车的性能权衡

但我们也需要谈谈碳陶刹车的局限性。正如沃克解释的，制动系统本质上是一系列液压杠杆，将驾驶员施加在刹车踏板上的较轻力，转化为路面上使汽车减速的巨大力。在公路车上，20-30磅的踏板力可转化为1G的减速度，这称为“增益”。在这一点上，碳陶刹车并无优势。

沃克解释说：“与铸铁系统相比，碳陶系统并没有增加制动系统的机械输出。因此，在这方面它们没有真正的优势。人们说‘它们脚感更好，刹车更有力’，并非因为是碳陶材质，而是因为[汽车制造商]对碳陶系统进行了调校，使其增益更高。”

更进一步，沃克指出，制动系统的性能取决于轮胎的抓地力。想象有两辆完全相同的车，使用同款轮胎，唯一区别是一辆用铸铁刹车，另一辆用碳陶刹车——刹车本身不会改变轮胎的抓地力。但反过来，正如布鲁莱蒂之前所说，轮胎对制动系统的能量负荷有深远影响。

碳陶盘与铸铁盘的材料特性差异显著：碳陶的导热性远低于铸铁，但质量和热容量也小得多。这既是优点也是缺点：优点是碳陶盘凭借陶瓷特性，能承受当今更快、更重、抓地力更强的车辆在极端制动时产生的高温。

布雷博称，碳陶盘可在1000-1400华氏度（约537-760摄氏度）下稳定工作，甚至能承受超过1800华氏度（约982摄氏度）的高温。这就是为什么碳陶刹车常因在赛道上抗热衰减能力强而备受赞誉。

但由于更轻、密度更低的碳陶盘升温/降温速度快，会导致制动组件在快速热循环中承受巨大热应力。铸铁盘则能更好地储存热量，使其他部件保持低温。

布鲁莱蒂说：“你需要通过其他方式将热量从刹车片散发出去，因此为制动系统提供必要的冷却变得非常重要。”除了通过外部组件和内部刹车盘风道进行精心设计的冷却外，碳陶盘非均质材料的特性也有影响——单根碳纤维的长度、直径和取向都会影响材料的热容量。

增加额外的涂层和层压结构也能提高热容量，因此布雷博和SGL提供表面带有额外陶瓷摩擦层的CCB刹车，以及使用五层碳陶结构的CCW刹车。这些设计允许汽车制造商缩小部件尺寸，进一步减重，但制造过程更耗时，因此成本更高。

尺寸、寿命与使用场景

通常，在同时提供铸铁和碳陶刹车的车型上，碳陶盘尺寸更大，这是因为碳陶盘在剧烈制动时会将更多热量反射到刹车片上。布鲁莱蒂解释说：“为了保证摩擦材料的稳定性，需要增大刹车片尺寸。”而刹车片增大，会导致卡钳和刹车盘也相应增大，形成循环。

但这也有良性循环的一面：减少非簧载旋转质量意味着需要控制的重量更少。理论上，汽车制造商可以利用碳陶刹车的减重，采用更小的轮胎、更低的弹簧和减震器刚度、更细的防倾杆等——这都是因为刹车盘重量对整车其他部分的影响巨大。这也是法拉利和迈凯伦只使用碳陶刹车的重要原因，除了需要能承受高性能跑车巨大应力的制动系统之外。

回到最初的问题：碳陶盘真的能用到汽车报废吗？在某些情况下是的。布鲁莱蒂说：“部件的磨损取决于使用方式。如果假设使用频率和工况相同，可以说在正常驾驶（非赛道使用）的日常场景中，碳陶盘几乎能用到车辆报废。”沃克也认同，在普通街道使用中，碳陶盘寿命极长。显然，刹车片需要更换，但刹车盘可能非常耐用。然而，一旦涉及赛道使用，情况就大不相同。

在频繁的剧烈制动中，碳陶盘中的碳纤维最终会被“烧蚀”，失去热容量。在公路速度下，这种情况很少发生（如果有的话），但在赛道上，根据车型、赛道类型和驾驶风格，碳纤维可能很快被烧蚀。

假设你驾驶5300磅（约2404公斤）的宝马M5在美洲赛道（Road America）上行驶，经常在长直道上超过150英里/小时（约241公里/小时），并在刹车区尽可能晚、尽可能猛地刹车，那么碳陶盘的寿命可能很短。

但如果你驾驶约3330磅（约1510公斤）的保时捷911 GT3，在仅有一个重刹车区的莱姆洛克公园（Lime Rock Park），采用更保守的驾驶方式——提前刹车、力度较轻——那么碳陶盘的寿命会更长。

这就是为什么保时捷甚至在GT3 RS等顶级跑车上仍提供铸铁盘选项：他们知道有些客户会频繁赛道驾驶，消耗刹车，而更换铸铁盘成本低得多。

其他需要考虑的点：碳陶盘不会像铸铁盘那样因磨损而变薄，但碳纤维烧蚀后会导致重量下降。这意味着碳陶盘不会像铸铁盘那样在赛道上开裂或变形，这是另一个优势。许多碳陶盘的中心盘毂上标注了最小重量，一旦低于这个重量，就需要更换。

是否值得？取决于你的需求

因此，“碳陶刹车是否值得”没有简单答案。但鉴于我们现在所知，其高昂的前期成本可以通过刹车盘的长寿命和技术带来的诸多其他优势抵消。这最终取决于用户：你将如何使用这辆车？你最看重什么？

如果你是追求极致性能的公路驾驶爱好者，很少下赛道，碳陶刹车的轻量化、抗热衰减性和几乎终身免更换的特性可能物超所值。但如果你是高频赛道玩家，铸铁盘可能更经济务实。

毕竟，汽车技术的魅力从来不是非黑即白——而是在权衡中找到最适合自己的答案。