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“碳纤维复合材料是汽车轻量化最好的方法之一”这一观点已成为业界不争的事实，在汽车上的应用使碳纤维复合材料开始从军用转向民用。世界知名碳纤维供应商MAI Carbon公司近日对外透露，该公司已经可以肯定未来碳纤维材料可以进行大规模生产，并且成本将会降低90%。作为宝马公司的合作商，该公司还表示未来将会在更多宝马车型上应用碳纤维材料。
相比世界知名碳纤维企业和汽车企业已经开始摩拳擦掌，国产汽车轻量化之路却走得比较缓慢。“由于我国碳纤维生产企业有自身实力上的差距，因此应走跨越式发展碳纤维和CFRP(碳纤维增强复合材料)的道路，采用最先进的技术，才能在短期内超越群雄。”要想使中国的碳纤维复合材料在汽车轻量化上的规模应用成为现实而不再是一纸规划，中国新材料技术协会会长、全国特种合成纤维信息中心主任罗益锋提出，要开始跨越式发展碳纤维和CFRP的道路。
车身重不等于车安全
车身重才更稳定、更安全，相信大多数人都这样认为。实际上，汽车高速行驶的稳定性依靠的是空气动力而不是自重。比如F1赛车的时速可以达到300千米，其自重却只有600kg，是普通家用车的1/3。
在中国汽车工程学会副秘书长张宁看来，车辆的轻量化与安全性并非矛盾的对立体。事实证明，在各种新的设计理念、新技术、新材料和新工艺的集成应用下，完全可以实现安全性、轻量化水平的共同提升。
据统计，2013年我国石油消耗量为4.9亿吨，其中汽车消耗2.1亿吨。随着美、欧、日政府制定了汽车在2015和2020年的节能减排指标后，我国在《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》中，也提出了2015和2020年汽车企业平均新车的油耗各为6.9L/km和5.0L/km的指标。中国工程院院士李骏认为，影响汽车油耗有五大要素，分别是车身自重、汽车风阻和轴距、发动机燃油消耗量、功率输出效率还有汽车使用的过程，“这其中最重要的就是汽车的重量，据统计数据分析，车重与油耗直接相关。但随着需求变化，汽车空间增大趋势不可避免。这就需要降低车身自重，油耗则可随车身自重一同下降。”李骏分析道。
的确，汽车轻量化现阶段已成为专家学者眼中解决能耗的最佳方法。研究显示，车重每减少100kg，每百公里可节省燃油0.3-0.5L。重量减轻，可以提高车辆的加速度和操控性，使车辆获得更好的制动响应并缩短制动距离。
事实上，业内人士认为，车辆安全性是一个综合质量问题。在购车中，只考虑车重作为检验安全的标准不科学，购车者应多关注车型碰撞数据、车型采用的质量以及车型的安全配置。
汽车工业将成碳纤维复合材料需求主力
就在汽车轻量化被众多目光关注之时，在军工领域长期处于“霸主”地位的碳纤维材料开始在这一领域大放异彩。
“使汽车自重有效降低的方法，就是新材料的应用。”李骏介绍，目前我国已经开始探索汽车新材料应用课题，将形成三大发展趋势。
首先是由高强度钢替换原有钢材，用以减轻车身自重。汽车企业正在逐步突破其中各项关键技术，在材料动静态的性能、耐疲劳性、可靠性和汽车制造工艺等方面攻克难题;第二大趋势将是铝镁合金等新材料在车身上的应用。比如2014款奥迪A8L率先使用了全铝车身，不仅坚固耐用,而且减轻了车身重量。李骏分析，这一趋势还有很大上升空间，预计未来单车用铝可达到249kg，几乎所有发动机都要全铝，升功率将可达100kW，比现有发动机功率翻一番。如今铝镁合金已经应用在重卡变速器上，耐用性已通过100万公里测试，减重效果很显著;此外，第三大趋势则是汽车车身应用碳纤维材料，李骏介绍：“目前国外碳纤维应用已经进入批量产业化阶段，一辆1380kg的车应用碳纤维的话，只有970kg，可实现降重30%。”
日本的碳纤维制造协会曾做过一个关于碳纤维生命周期的测试，采用碳纤维加固的汽车因减轻了自身重量，不仅燃料应用效率极大提高，而且间接地降低了二氧化碳排放，作为环保材料的碳纤维受到全世界的关注。围绕“碳纤维汽车”，不论是国际碳纤维巨头，还是汽车企业，都开始投入研发力量挖掘这个市场的“宝藏”。
据悉，碳纤维是将丙烯等纤维在无氧状态下“蒸烤”炭化制成。把碳纤维在平面上排列或编织成片，再用树脂加固之后才能成为CFRP。罗益锋认为，今后CFRP需求增长最快的将是汽车工业，预计到2020年的消费量将接近于航空航天与军工领域(约23000吨)。
加快汽车转型升级差距成动力
诚然，记者采访的业内人士普遍看到了碳纤维等复合材料在汽车轻量化的市场，但是值得注意的是，他们认为我国碳纤维在汽车领域的发展属于婴幼儿阶段，还要经过一段漫长的发展时间。有业内专家甚至指出：“由于受碳纤维原丝来源、成本以及研发人员少等一系列因素的限制，国内汽车产业要大规模运用碳纤维还为时过早，起码还得等5-10年。”
据资料显示，目前在碳纤维领域处于领先地位的主要为日本的企业，包括三菱丽阳、东丽公司以及帝人公司，这三家基本垄断了全球60%的碳纤维供应。此外，据路透社报道，宝马汽车公司(BMW)与汽车碳纤维生产商SGL Carbon(SGL)计划投资逾1亿欧元，将合作生产的碳纤维产量从每年3000吨提高到6000吨，这项投资将使宝马与SGL提高在德、美两国的碳纤维产量，以用来满足不断增长的宝马i系列电动汽车的市场需求。三菱丽阳的执行董事小野贵弘对媒体说：“向宝马供应的碳纤维总量预计将达到全球市场的8%。”宝马已经成为能影响到世界碳纤维市场发展的存在。
相比国外的市场活跃，目前我国碳纤维生产企业在技术上大大落后于日美企业，还没有批量生产高模量碳纤维的能力。中国碳纤维复合材料主要用于体育休闲、建筑补强等中、低端市场，鲜少用于汽车工业。
罗益锋表示，国际上碳纤维的新技术和新工艺不断涌现，而且朝生产高效化、品质超高性能化和成本下降的趋势发展。超级碳纤维的出现，打破了以往碳纤维是脆性材料的旧观念，可拓展到防弹等产业领域;相对廉价的碳芯-碳化硅纤维(C-Si碳纤维)的出现，将进一步拓展碳纤维在高端和一般工业领域的应用;新型CFRP快速成型固化剂的出现，可使碳纤维增强热固型树脂的成型时间缩短至1分钟以内，从而进一步拓展在尖端领域和一般产业领域的应用。他指出：“由于我国碳纤维生产企业自身实力上的差距，应走跨越式发展碳纤维和CFRP的道路，采用最先进的技术，才能在短期内超越群雄。”
面临目前自主品牌车企在碳纤维应用上还没有大的突破，李骏则希望国家将要提出的“中国制造2025规划”中，把碳纤维应用放在首位。“汽车是规模效应的产业，有规模时碳纤维才能降低成本，才能助推我国汽车业升级，从而加快我国从汽车大国到汽车强国迈进的步伐。”
此资讯来自于中国碳纤维交易网
