行业新闻
碳纤维，让汽车轻量化，节能减排降噪安全性超强
2016年11月10日
一、碳纤维从何而来？
历史上，重量级人物总有“高大上”的故事作为出场，碳纤维也不例外，那就是人尽皆知的爱迪生发明电灯泡故事。1861年，爱迪生让碳丝作为灯丝材料成功发光45小时，使人进入电灯时代，碳丝也第一次登上了历史舞台。
不过，随着灯泡中碳丝被钨丝替代，碳丝被历史丢在角落近一个世纪。直至1950年代，碳丝再次粉墨登场，美国空军由于要寻找耐烧熔材料，获知碳熔点高达3,600度，并拥有耐高温、高强度特性，将碳丝再次请进实验室，并发明了一个吊炸天的名字：碳纤维。随后，经过不断研发和改进，碳纤维“外柔内刚”的独特优势得到充分展示。
碳纤维质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并具有耐腐蚀、高模量特性。因此，碳纤维最先被应用于军用飞机、航天器等领域，比如美军F-35战斗机；后来又在波音787等民用飞机、风力发电机叶扇、豪华游艇、医疗卫生、休闲体育用品等诸多领域得到越来越广泛的应用。
二、碳纤维在汽车领域中的应用现状
随着科技的进步，一些新技术、新材料逐渐应用到了汽车领域，并对汽车工业的发展产生了深远影响，其中碳纤维材料在汽车上的应用最为典型。
1、碳纤维给汽车制造带来的突出优势
轻量化
碳纤维应用于汽车后，给汽车制造带来最明显的好处就是汽车轻量化，最直接影响的就是节能、加速、制动性能的提升。一般而言，车重减小10％，油耗降低6％～8％，排放降低5～6%,0-100km/h加速性提升8-10%，制动距离缩短2～7m。
安全性
车身轻量化可以使整车的重心下移，提升了汽车操纵稳定性，车辆的运行将更加安全、稳定。碳纤维复合材料具有极佳的能量吸收率，碰撞吸能能力是钢的六到七倍、铝的三到四倍，这进一步保证了汽车的安全性。
舒适度
碳纤维复合材料具有更高的震动阻尼，轻合金需要9秒才能停止震动，碳纤维复合材料2秒就能停止，故碳纤维应用在汽车上，对于整车NVH（噪声、振动与声振粗糙度）的提升贡献同样很大，会大幅增强汽车行驶的舒适性。
可靠性
碳纤维复合材料具有更高的疲劳强度，钢和铝的疲劳强度是抗拉强度的30-50%，而碳纤维复合材料可达70-80%，因此汽车上应用碳纤维复合材料对于材料疲劳可靠性有较大提升。
提升车身开发水平
由于碳纤维复合材料可设计性比金属强，因此更易于车身开发的平台化、模块化、集成化。这样碳纤维车身及金属平台的混合车身结构对于传统汽车车身结构而言，可以做到模块化、集成化，大大减少零件种类，减少工装投入，缩短开发周期。
尤其对于新入新能源汽车企业，应用碳纤维车身不仅可以节约冲压、焊装生产线及模、夹具的投入，减轻固定资产占资配比，优化企业资产配置结构，而且在企业的市场宣传上更具影响力。
2、中国碳纤维行业面临的重大挑战
虽然碳纤维材料优点很多，但其核心技术却被牢牢掌控在少数发达国家手中。一方面，美日韩德等发达国家对该技术严格保密；另一方面，国外碳纤维行业领先企业开始进入中国市场，中国本土碳纤维企业压力大增。
中国对碳纤维的研究开始于20世纪60年代，80年代开始研究高强型碳纤维，多年来进展缓慢。进入21世纪以来发展较快，特别是随着中国汽车工业的崛起，碳纤维材料的研发、应用都得到了长足发展，并快速成长。
同时，碳纤维在汽车行业也面临诸多挑战。一是工艺复杂，主要采用热压罐,真空导入等传统工艺，这种工艺生产效率低、生产周期长、产品造价高，无法满足汽车大批量规模化生产要求；二是成本相对高昂，碳纤维材料的价格是金属材料的数倍，这不仅制约了其在汽车领域的应用与发展，更是无形中拒低端或自主汽车品牌于千里之外；三是设计人才缺乏，且由于该技术之前较少在国内应用，所以从事过碳纤维量产部件设计的人才非常稀缺。
特别需要指出的是，碳纤维从基础研发、产品设计、生产工艺选择到生产出汽车零件是紧密相连的一个整体，每一个环节都是环环相扣。因此，这给碳纤维在汽车行业的发展建立了极高的技术壁垒，要求碳纤维制造企业必须具有极强的综合实力。
内容来源：中国汽车材料网
