細說碳纖維在汽車領域中的應用現狀

人類為了滿足自身的需求，總會發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"外柔內剛"，質量比金屬鋁輕，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，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，這一系列的優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、高速列車等現代交通工具實現“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構以及B柱和C柱、底部側圍、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構的領導者。

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制造技術的可行性和經濟性。

2.安全性

車身輕量化可以使整車的重心下移，提升了汽車操縱穩定性，車輛的運行將更加安全、穩定。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，縮短開發周期。

尤其對于新入新能源汽車企業，應用碳纖維車身不僅可以節約沖壓、焊裝生產線及模、夾具的投入，減輕固定資產占資配比，優化企業資產配置結構，而且在企業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展方向。而且，無論從性能還是環保角度出發，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。