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碳纤维复合材料或颠覆传统工艺 引领汽车业重大变革

发布时间:2020-01-09 20:44:43 点击率:

近年来,“碳纤维”已经逐渐成为汽车产业的热门词汇。随着环保和节能的需要,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流,而兼具质轻、安全、经济特点于一身的碳纤维复合材料无疑成为香饽饽。经过50多年的发展,碳纤维技术开始成熟,大规模应用时机已经到来。9月19日,在第十三届汽车轻量化大会暨展览会间隙,中国工程院院士、中国石化仪征化纤股份有限公司顾问蒋士成在接受《中国汽车报》的专访时,明确表示十分看好我国碳纤维复合材料技术的发展前景,直言:“此前碳纤维技术一直被美国和日本等国垄断,但由于我国政府的高度重视,和科研院校、企业等多方面的努力,我国自主研发的碳纤维产品几乎涵盖所有的型号,尤其是国防和航空航天领域的种类均已实现。”因此,他相信5年之后我国碳纤维技术不仅可以达到国际先进水平,甚至可以赶超国外。

  有质有量 碳纤维发展势头强劲
 
  据了解,碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度高模量纤维材料,因其优异的特性被广泛应用。蒋士成谈到,除了国防和军事领域,事实上碳纤维复合材料已经开始广泛应用在各行各业当中,包括交通领域的飞机、高铁和汽车等,还有能源领域的风力发电机的风叶,此外还有很大一部分应用在体育用具等产业,例如高尔夫球杆、钓鱼竿和其他体育产品等。当然,随着汽车行业轻量化的发展,碳纤维材料在汽车领域的应用也越来越多。众所周知,新能源汽车已经进入快速发展的阶段,而目前消费者对纯电动汽车大的障碍之一应该就是里程焦虑的问题,为了更有效的提高纯电动汽车的续驶里程,车身的轻量化就至关重要。在新能源汽车中,氢燃料电池汽车被称为是真正零排放的环保汽车,但是这类车的一大问题就是氢气的安全问题,对此,碳纤维材料也能起到关键的作用,蒋士成提到用来储存氢气的高压储气罐正好可以使用碳纤维材料,从而更好地保证储气罐的安全。

  碳纤维在汽车业领域仍面临4大难题
 
  蒋士成坦言,我国碳纤维材料在汽车领域的发展还面临四方面的问题,首先是相关的成型设备,由于碳纤维材料不同于传统的汽车材料,要想实现真正的工业化就需要连续化和自动化的生产设备,这一方面需要我们加快相关设备的自主研发,另一方面需要将国外先进的技术同国内的技术相结合。第二,碳纤维材料并不能直接应用在汽车上,还需要一些工艺同其他复合材料相结合,例如复合材料的快速成型工艺,只有实现这些技术才能加速发展。第三,整个碳纤维材料数据库标准体系的建立和加强设计工作,碳纤维复合材料作为一种新型材料,从物理指标上讲是各向异性的,因此就需要积累基本的数据库,找到它的规律建立起一系列标准体系,并且还需要加强设计工作,目前这一方面是汽车行业较为薄弱的领域。第四,碳纤维复合材料相关人才面临紧缺的状况。
 
  颠覆传统汽车工艺 引领汽车业的“二次革命”
 
  在国内外的车企当中,已经有一些车企将碳纤维材料应用到了汽车当中,但是大规模的应用并不多。蒋士成用一组数据说明了这一问题:目前全球碳纤维的总产能大约为9万吨,其中我国能够达到2万吨;我国在碳纤维的使用量方面增长速度逐年提升,从此前的年增长3000吨到5000吨,再到近的增长量已经达9000吨。不过,虽然我国碳纤维产量逐年提高,但还是无法满足我国碳纤维的需求量,超过2/3仍需要进口。这其中,在汽车行业的用量就更少,仅为700多吨,仅占总数的3%左右。
 

  不过,蒋士成认为未来轻量化将是汽车行业的趋势,一旦碳纤维复合材料能够大规模用在汽车的零部件或者整车厂,它的加工工艺完全是一个全新的制造工艺,甚至将颠覆现有的汽车传统工艺。他表示,碳纤维在汽车轻量化上的应用,将改变汽车生产组织模式,传统的四大工艺将被新四大工艺(模压、胶结、喷涂、总装)取代。


来自:蒂森新材料


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