細(xì)說(shuō)碳纖維在汽車(chē)領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀

人類(lèi)為了滿(mǎn)足自身的需求，總會(huì)發(fā)明出各種便捷實(shí)用的東西。今天我們要說(shuō)的是碳纖維這種新型材料。碳纖維"外柔內(nèi)剛"，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，這一系列的優(yōu)點(diǎn)已注定它是不平凡的。

目前碳纖維在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。而值得一提的是，碳纖維材料是讓大型民用飛機(jī)、汽車(chē)、高速列車(chē)等現(xiàn)代交通工具實(shí)現(xiàn)“輕量化”的完美材料，其中在汽車(chē)上的應(yīng)用最為典型，主要有5大優(yōu)勢(shì)。

1.輕量化

碳纖維應(yīng)用于汽車(chē)后，給汽車(chē)制造帶來(lái)最明顯的好處就是汽車(chē)輕量化，最直接影響的就是節(jié)能、加速、制動(dòng)性能的提升。一般而言，車(chē)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(dòng)距離縮短2～7m。

舉個(gè)例子，在全新BMW 7系的車(chē)體框架中，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料被用于加固車(chē)頂橫梁結(jié)構(gòu)以及B柱和C柱、底部側(cè)圍、中央通道和后部支撐。相比上一代車(chē)型，全新BMW 7系最大減重達(dá)130kg，成為大型豪華汽車(chē)市場(chǎng)智能輕量化結(jié)構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)者。

再比如，BMW i3大量使用碳纖維材料制造車(chē)身，上市車(chē)型比原來(lái)的設(shè)計(jì)減輕了300kg，i3車(chē)型得到市場(chǎng)認(rèn)可，也驗(yàn)證低成本快速成型碳纖維車(chē)身量產(chǎn)制造技術(shù)的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

2.安全性

車(chē)身輕量化可以使整車(chē)的重心下移，提升了汽車(chē)操縱穩(wěn)定性，車(chē)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(chē)的安全性。

3.舒適度

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

4.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(chē)上應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料對(duì)于材料疲勞可靠性有較大提升。

5.提升車(chē)身開(kāi)發(fā)水平

由于碳纖維復(fù)合材料可設(shè)計(jì)性比金屬?gòu)?qiáng)，因此更易于車(chē)身開(kāi)發(fā)的平臺(tái)化、模塊化、集成化。這樣碳纖維車(chē)身及金屬平臺(tái)的混合車(chē)身結(jié)構(gòu)對(duì)于傳統(tǒng)汽車(chē)車(chē)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(lèi)，減少工裝投入，縮短開(kāi)發(fā)周期。

尤其對(duì)于新入新能源汽車(chē)企業(yè)，應(yīng)用碳纖維車(chē)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(chǎng)宣傳上更具影響力。

綜觀奔馳、寶馬、奧迪等高端汽車(chē)品牌企業(yè)在產(chǎn)品線中對(duì)碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用布局，我們可以預(yù)見(jiàn)，碳纖維復(fù)合材料在汽車(chē)上的應(yīng)用必然成為發(fā)展方向。而且，無(wú)論從性能還是環(huán)保角度出發(fā)，汽車(chē)輕量化都已成為一種必然趨勢(shì)，而采用碳纖維材料是汽車(chē)輕量化的必由之路。