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碳纖維在汽車制造領(lǐng)域具有得天獨厚的突出優(yōu)勢

發(fā)布時間：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，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(jīng)過不斷研發(fā)和改進

，碳纖維“外柔內(nèi)剛”的獨特優(yōu)勢得到充分展示。

碳纖維質(zhì)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(lǐng)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(lǐng)域得到越來越廣泛的應用。

二

、碳纖維在汽車領(lǐng)域中的應用現(xiàn)狀
隨著科技的進步

，一些新技術(shù)

、新材料逐漸應用到了汽車領(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(shè)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(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。

碳纖維復合材料汽車

三

、碳纖維在中國汽車領(lǐng)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(shè)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(chǔ)設(shè)施的建設(shè)之外

，有效降低新能源汽車整車成本、提高整車續(xù)航能力

，已成為當下新能源車生產(chǎn)企業(yè)急需解決的問題

。而實現(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

。實驗表明

，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(lǐng)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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