細說碳纖維在汽車領(lǐng)域中的應用現(xiàn)狀

人類為了滿足自身的需求，總會發(fā)明出各種便捷實用的東西。今天我們要說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)點已注定它是不平凡的。

目前碳纖維在國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、汽車、高速列車等現(xiàn)代交通工具實現(xiàn)“輕量化”的完美材料，其中在汽車上的應用最為典型，主要有5大優(yōu)勢。

1.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。

舉個例子，在全新BMW 7系的車體框架中，碳纖維增強復合材料被用于加固車頂橫梁結(jié)構(gòu)以及B柱和C柱、底部側(cè)圍、中央通道和后部支撐。相比上一代車型，全新BMW 7系最大減重達130kg，成為大型豪華汽車市場智能輕量化結(jié)構(gòu)的領(lǐng)導者。

再比如，BMW i3大量使用碳纖維材料制造車身，上市車型比原來的設計減輕了300kg，i3車型得到市場認可，也驗證低成本快速成型碳纖維車身量產(chǎn)制造技術(shù)的可行性和經(jīng)濟性。

2.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。

3.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。

4.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。

5.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(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、奧迪等高端汽車品牌企業(yè)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。而且，無論從性能還是環(huán)保角度出發(fā)，汽車輕量化都已成為一種必然趨勢，而采用碳纖維材料是汽車輕量化的必由之路。