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碳纖維在汽車制造領(lǐng)域具有得天獨(dú)厚的突出優(yōu)勢

發(fā)布時(shí)間：2016-07-06

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一、碳纖維從何而來？
歷史上，重量級人物總有“高大上”的故事作為出場，碳纖維也不例外，那就是人盡皆知的愛迪生發(fā)明電燈泡故事。1861年，愛迪生讓碳絲作為燈絲材料成功發(fā)光45小時(shí)，使人類進(jìn)入電燈時(shí)代，碳絲也第一次登上了歷史舞臺。不過，隨著燈泡中碳絲被鎢絲替代，碳絲被歷史丟在角落近一個(gè)世紀(jì)。直至1950年代，碳絲再次粉墨登場，美國空軍由于要尋找耐燒熔材料，獲知碳熔點(diǎn)高達(dá)3,600度，并擁有耐高溫、高強(qiáng)度特性，將碳絲再次請進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，并發(fā)明了一個(gè)吊炸天的名字：碳纖維。隨后，經(jīng)過不斷研發(fā)和改進(jìn)，碳纖維“外柔內(nèi)剛”的獨(dú)特優(yōu)勢得到充分展示。

碳纖維質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并具有耐腐蝕、高模量特性。因此，碳纖維最先被應(yīng)用于軍用飛機(jī)、航天器等領(lǐng)域，比如美軍F-35戰(zhàn)斗機(jī)；后來又在波音787等民用飛機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉扇、豪華游艇、醫(yī)療衛(wèi)生、休閑體育用品等諸多領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。

二、碳纖維在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀
隨著科技的進(jìn)步，一些新技術(shù)、新材料逐漸應(yīng)用到了汽車領(lǐng)域，并對汽車工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，其中碳纖維材料在汽車上的應(yīng)用最為典型。

1、碳纖維給汽車制造帶來的突出優(yōu)勢

輕量化
碳纖維應(yīng)用于汽車后，給汽車制造帶來最明顯的好處就是汽車輕量化，最直接影響的就是節(jié)能、加速、制動性能的提升。一般而言，車重減小10％，油耗降低6％～8％，排放降低5～6%, 0-100km/h加速性提升8-10%，制動距離縮短2～7m。

安全性
車身輕量化可以使整車的重心下移，提升了汽車操縱穩(wěn)定性，車輛的運(yùn)行將更加安全、穩(wěn)定。碳纖維復(fù)合材料具有極佳的能量吸收率，碰撞吸能能力是鋼的六到七倍、鋁的三到四倍，這進(jìn)一步保證了汽車的安全性。

舒適度
碳纖維復(fù)合材料具有更高的震動阻尼，輕合金需要9秒才能停止震動，碳纖維復(fù)合材料2秒就能停止，故碳纖維應(yīng)用在汽車上，對于整車NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）的提升貢獻(xiàn)同樣很大，會大幅增強(qiáng)汽車行駛的舒適性。

可靠性
碳纖維復(fù)合材料具有更高的疲勞強(qiáng)度，鋼和鋁的疲勞強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度的30-50%，而碳纖維復(fù)合材料可達(dá)70-80%，因此汽車上應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料對于材料疲勞可靠性有較大提升。

提升車身開發(fā)水平
由于碳纖維復(fù)合材料可設(shè)計(jì)性比金屬強(qiáng)，因此更易于車身開發(fā)的平臺化、模塊化、集成化。這樣碳纖維車身及金屬平臺的混合車身結(jié)構(gòu)對于傳統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)而言，可以做到模塊化、集成化，大大減少零件種類，減少工裝投入，縮短開發(fā)周期。尤其對于新入新能源汽車企業(yè)，應(yīng)用碳纖維車身不僅可以節(jié)約沖壓、焊裝生產(chǎn)線及模、夾具的投入，減輕固定資產(chǎn)占資配比，優(yōu)化企業(yè)資產(chǎn)配置結(jié)構(gòu)，而且在企業(yè)的市場宣傳上更具影響力。綜觀奔馳、寶馬、奧迪等高端品牌車企在產(chǎn)品線中對碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用布局，我們可以預(yù)見，碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用必然成為發(fā)展方向。

碳纖維復(fù)合材料汽車

三、碳纖維在中國汽車領(lǐng)域的應(yīng)用前景極為廣闊

眾所周知，目前中國正在大力推進(jìn)新能源汽車的發(fā)展，但是限于充電設(shè)施不完善、電池續(xù)航里程短、電動車售價(jià)偏高等問題，制約著新能源汽車的推廣及普及。未來更好的推廣新能源汽車，除了要加快充電樁等配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)之外，有效降低新能源汽車整車成本、提高整車?yán)m(xù)航能力，已成為當(dāng)下新能源車生產(chǎn)企業(yè)急需解決的問題。而實(shí)現(xiàn)新能源汽車的輕量化，最佳的方式就是合理使用碳纖維材料。實(shí)驗(yàn)表明，采用碳纖維材料替代現(xiàn)有的鋼制車身，可以有效降低60%以上的重量，續(xù)駛里程相應(yīng)的提高20%以上。中國正在大力推進(jìn)新能源汽車的發(fā)展，所以碳纖維材料在新能源汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用前景非常廣闊。（文章來源：碳纖維新視界）

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