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碳纖維在汽車制造領域具有得天獨厚的突出優(yōu)勢

發(fā)布時間：2017-05-17

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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

，使人類進入電燈時代，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世紀

。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，獲知碳熔點高達3,600度

，并擁有耐高溫

、高強度特性，將碳絲再次請進實驗室

，并發(fā)明了一個吊炸天的名字：碳纖維

。隨后

，經過不斷研發(fā)和改進

，碳纖維“外柔內剛”的獨特優(yōu)勢得到充分展示。

碳纖維質量比金屬鋁輕

，但強度卻高于鋼鐵

，并具有耐腐蝕、高模量特性

。因此

，碳纖維最先被應用于軍用飛機、航天器等領域

，比如美軍F-35戰(zhàn)斗機；后來又在波音787等民用飛機

、風力發(fā)電機葉扇

、豪華游艇、醫(yī)療衛(wèi)生

、休閑體育用品等諸多領域得到越來越廣泛的應用。

二

、碳纖維在汽車領域中的應用現狀
隨著科技的進步

，一些新技術、新材料逐漸應用到了汽車領域

，并對汽車工業(yè)的發(fā)展產生了深遠影響，其中碳纖維材料在汽車上的應用最為典型

。

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

，車輛的運行將更加安全、穩(wěn)定。碳纖維復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，這進一步保證了汽車的安全性

。

舒適度
碳纖維復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

，碳纖維復合材料2秒就能停止

，故碳纖維應用在汽車上，對于整車NVH（噪聲

、振動與聲振粗糙度）的提升貢獻同樣很大，會大幅增強汽車行駛的舒適性

。

可靠性
碳纖維復合材料具有更高的疲勞強度，鋼和鋁的疲勞強度是抗拉強度的30-50%

，而碳纖維復合材料可達70-80%

，因此汽車上應用碳纖維復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
由于碳纖維復合材料可設計性比金屬強

，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構對于傳統(tǒng)汽車車身結構而言，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)

，應用碳纖維車身不僅可以節(jié)約沖壓、焊裝生產線及模

、夾具的投入

，減輕固定資產占資配比，優(yōu)化企業(yè)資產配置結構

，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品線中對碳纖維復合材料的應用布局

，我們可以預見，碳纖維復合材料在汽車上的應用必然成為發(fā)展方向

。

三、碳纖維在中國汽車領域的應用前景極為廣闊

眾所周知

，目前中國正在大力推進新能源汽車的發(fā)展

，但是限于充電設施不完善、電池續(xù)航里程短

、電動車售價偏高等問題，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設施的建設之外，有效降低新能源汽車整車成本

、提高整車續(xù)航能力

，已成為當下新能源車生產企業(yè)急需解決的問題

。而實現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。實驗表明

，采用碳纖維材料替代現有的鋼制車身

，可以有效降低60%以上的重量

，續(xù)駛里程相應的提高20%以上

。中國正在大力推進新能源汽車的發(fā)展，所以碳纖維材料在新能源汽車領域中的應用前景非常廣闊

。（文章來源：碳纖維新視界）

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