碳纖維應(yīng)用汽車輕量化需重視三個(gè)問題

賽迪智庫

汽車輕量化是未來發(fā)展的一個(gè)重要方向，采用先進(jìn)材料是汽車輕量化的重要手段。 目前， 碳纖維材料因其優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，已成為推動(dòng)汽車輕量化的重要選擇，車企與原材料供應(yīng)商的合作日趨緊密。但整車安全結(jié)構(gòu)與輕量化協(xié)同性差、材料破壞失效形式多樣化、 部分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范缺失等問題制約其發(fā)展，如何解決這些問題，值得深入研究。

碳纖維及其復(fù)合材料是汽車輕量化主要選材之一。與高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、高性能塑料等其它汽車輕量化材料相比，碳纖維及其復(fù)合材料具有更加優(yōu)越的物理和機(jī)械性能。它有著最小的密度，最大的抗拉強(qiáng)度、耐疲勞性、耐沖擊性、耐腐蝕性、減震性，實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的同時(shí)， 在車輛受到撞擊時(shí)可充分吸收沖擊能量，起到緩沖吸能的作用，大幅度提高人身安全。相比于低碳鋼，碳纖維可在保證汽車強(qiáng)度和安全性能的前提下實(shí)現(xiàn)減重55%～60%，燃油效率提高 30%～40%，是節(jié)能減排的重要手段。此外，碳纖維及其復(fù)合材料具有優(yōu)越的可設(shè)計(jì)性，可根據(jù)不同要求制成產(chǎn)品，滿足客戶個(gè)性化設(shè)計(jì)需求。

部分車企已提前行動(dòng)，未來碳纖維應(yīng)用潛力巨大。碳纖維已成功應(yīng)用于車身和部分零部件的制備。德國寶馬公司使用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，來加固BMW7系車頂橫梁結(jié)構(gòu)、B柱和C柱、底部側(cè)圍、中央通道和后部支撐，最大減重達(dá)130公斤，同時(shí)能適應(yīng)各種安全標(biāo)準(zhǔn)。美國福特公司采用碳纖維輪圈裝備野馬Shelby GT350R汽車，全車減重27公斤，顯著提升了車輛操控性能、加速和剎車效能。我國奇瑞公司2016年開發(fā)了一款混合動(dòng)力轎車，采用碳纖維復(fù)合材料制備車身和部分零部件，相比于全金屬車身，減重48%，且車輛抗撞擊性能和操控性能得到顯著提升。使用碳纖維作為輕量化材料已漸成趨勢。

歐洲SAM Research評估，2016年全球汽車輕量化領(lǐng)域碳纖維需求量為3.5萬噸，預(yù)計(jì)到2020年需求量將超過5萬噸，是最大的碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域之一。