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| 碳纖維材料在汽車(chē)輕量化應用方面前景可期 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-02-25 10:59:29 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/劉莉）工信部在最新發(fā)布的《2013年石油和化學(xué)工業(yè)經(jīng)濟運行情況》中要求，實(shí)施《加快推進(jìn)碳纖維行業(yè)發(fā)展行動(dòng)計劃》，加快建設碳纖維行業(yè)組織，推動(dòng)碳纖維及其復合材料在航空航天、輸電電纜、風(fēng)電、汽車(chē)等重要領(lǐng)域的應用。
碳纖維在汽車(chē)領(lǐng)域率先大步崛起
碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。與鋼鐵相比，其強度達到10倍，而重量?jì)H為其四分之一。作為與樹(shù)脂一起燒結而成的復合工業(yè)材料，目前大多被應用于飛機機身。通常情況下，車(chē)身自重約消耗70%的燃油，因此降低汽車(chē)油耗的首要問(wèn)題就是減輕汽車(chē)自重。日本的碳纖維制造協(xié)會(huì )曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)關(guān)于碳纖維生命周期的測試，采用碳纖維加固的汽車(chē)因減輕了自身重量，不僅燃料應用效率極大提高，而且間接的降低二氧化碳排放。業(yè)內人士指出，如果該材料用于汽車(chē)領(lǐng)域，燃效將提高至少4成，又因其極大地減輕了汽車(chē)自重，可有效降低二氧化碳排放量，是一種不可多得的環(huán)保新材料。
目前，碳纖維的最大缺點(diǎn)是價(jià)格相對昂貴，是鐵的數倍到數十倍，所以普及率低。東麗通過(guò)并購Zoltek，旨在開(kāi)拓廉價(jià)碳纖維領(lǐng)域。在日本東麗的帶領(lǐng)下，全球第二大碳纖維廠(chǎng)商日本帝人和第四大廠(chǎng)商日本三菱麗陽(yáng)也已經(jīng)開(kāi)始擴大產(chǎn)能，業(yè)內人士認為，在未來(lái)的5年，日本企業(yè)在碳材料領(lǐng)域有望進(jìn)一步擴大優(yōu)勢。目前，日本三菱麗陽(yáng)也計劃2014年度以后增加美國工廠(chǎng)的設備，將年生產(chǎn)能力在現有約1萬(wàn)噸的基礎上增加20%，將面向作為主要客戶(hù)的寶馬擴大供貨。而帝人則與美國通用汽車(chē)在碳纖維技術(shù)利用方面展開(kāi)了合作，預計2014年將在美國新建工廠(chǎng)，并面向量產(chǎn)車(chē)供應碳纖維。
業(yè)內人士分析指出，碳纖維復合材料在汽車(chē)中應用的前景可期，車(chē)用需求將有望顯著(zhù)提升，特別是豪華車(chē)和超豪華車(chē)輛細分市場(chǎng)。目前，不少代工工廠(chǎng)不僅與一級供應商合作，還與碳纖維制造商合作以便制造可用的零部件。如贏(yíng)創(chuàng )同江森自控、雅各布塑料（Jacob Plastic）以及東邦特納克斯（Toho Tenax）共同研發(fā)碳纖維增強塑料（CFRP）輕質(zhì)材料；荷蘭皇家曇卡草坪（TenCate）與日本東麗達成了長(cháng)期供應協(xié)議；東麗與戴姆勒（Daimler）達成共同研發(fā)協(xié)議，為梅賽德斯—奔馳研發(fā)CFRP部件。因為需求增加，各大碳纖維廠(chǎng)商正加緊研發(fā)，碳纖維復合材料生產(chǎn)技術(shù)在近期或將有新的突破。
各大車(chē)企力爭將碳纖維材料用于量產(chǎn)車(chē)
SGL Carbon是世界上最大的碳和石墨產(chǎn)品生產(chǎn)商，在汽車(chē)零部件供應領(lǐng)域具有重要的戰略地位，該公司在美國西雅圖擁有一家生產(chǎn)碳化纖維的合資公司。在2011年11月，寶馬汽車(chē)在繼其競爭對手大眾汽車(chē)收購S(chǎng)GL Carbon 8.18%股權后，宣布購入SGL Carbon15.16%的股份，在之后不足一個(gè)月的時(shí)間內，寶馬又再度增持SGL Carbon15.7%的股份。
2012年12月，寶馬公司宣布聯(lián)手美國波音航空公司共同開(kāi)發(fā)碳纖維技術(shù)，分別用于各自的汽車(chē)和航空制造行業(yè)。2013年11月，美國 《商業(yè)周刊》有報道稱(chēng)，寶馬公司在美國華盛頓州再度投資1億美元用于生產(chǎn)該公司電動(dòng)車(chē)的碳纖維材料。該報道顯示，寶馬公司投資生產(chǎn)的碳纖維材料不僅可減輕寶馬電動(dòng)車(chē)自重，而且可實(shí)現一次充電即可運行比過(guò)去更遠的行駛里程數。數據顯示，寶馬公司去年11月份上市的i3已經(jīng)吸引了超過(guò)11000份訂單，而將于今年中旬推出的i8插電式混合動(dòng)力跑車(chē)的第一批訂單也已被搶購一空。
目前，美國通用汽車(chē)正在力爭將碳纖維用于量產(chǎn)車(chē)上。據東麗經(jīng)營(yíng)研究所統計數據，碳纖維的全球市場(chǎng)需求在2011年約為4萬(wàn)噸，其中用于汽車(chē)的碳纖維為2000噸左右。而這一數字自2015年左右起將不斷擴大，到2020年代將達到數萬(wàn)噸。
瑞典沃爾沃已成功研發(fā)出基于S80打造出一臺采用新蓄電材料的原型車(chē)。這種蓄電材料是由多層的碳纖維以及樹(shù)脂聚合物構成，每一夾層中又有納米結構的電池以及電容。用超級電容器板替代發(fā)動(dòng)機蓋和扭力桿的組合，這樣一來(lái)，沃爾沃的工程師就能夠替換掉為車(chē)載電子供電的12伏電池，同時(shí)把重量減半。目前，沃爾沃已經(jīng)在該車(chē)車(chē)身的發(fā)動(dòng)機蓋以及后尾箱蓋都使用了這種新的碳纖維電池材質(zhì)，跟傳統電動(dòng)車(chē)相比，不僅減輕了蓄電池的重量，而且碳纖維也增強了車(chē)身的剛性。
亞洲市場(chǎng)方面，日本東麗、豐田和東京大學(xué)等已經(jīng)在聯(lián)手開(kāi)發(fā)全面采用重量輕、強度高的碳纖維汽車(chē)，推進(jìn)加工技術(shù)等的研究，預計最早到2020年，重量減輕6成、安全性更高的新能源汽車(chē)將全面投入實(shí)際應用。據日經(jīng)新聞報道，日本東麗集團于去年9月斥資近700億日元，收購了世界碳纖維排名第三的美國卓爾泰克公司（Zoltek），東麗藉此一躍成為全球最大的碳纖維供應商，將產(chǎn)品全球份額提高到30%，繼續確保市場(chǎng)份額占絕對優(yōu)勢。
寶馬計劃兩年內發(fā)布全碳纖維方向盤(pán)
更加令人期待的消息是，碳纖維很快就能應用于汽車(chē)與大眾見(jiàn)面。據海外媒體報道，寶馬正在專(zhuān)注于輕量化部件的研發(fā)工作，如果進(jìn)展順利，寶馬將會(huì )在兩年內發(fā)布全碳纖維方向盤(pán)。
據最新消息，除了全碳纖維方向盤(pán)，寶馬還在嘗試研發(fā)由碳纖維和鋁合金材質(zhì)打造的輕量化輪圈，這種全新輪圈將會(huì )比常規鋁合金輪圈的重量輕25%左右。
CFRP基礎材料
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