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比镀金还贵!碳纤维究竟是什么玩意儿?

​​1860年,约瑟夫·斯旺第一次发现了碳纤维这种材料,只不过那还不是汽车的时代,而斯旺先生也把碳纤用在了那个年代对人类更重要的灯泡上,这也就是人类第一盏灯到来的起因。而到了1879年的时候,爱迪生把这专利买下来,并把碳纤维换成了钨丝,从此也就没碳纤维什么事了。直到1950年的时候,美军苦于要找一个熔点高、耐高温并且强度高的材料,才把碳纤维再次挖了出来。并且通过不断研发与改进,使碳纤维的性能更上一层楼。

碳纤维质量比金属铝轻,强度却高于钢铁,并具有耐腐蚀、高模量特性。因此,碳纤维最先被应用于军用飞机、航天器等领域,比如美军F-35战斗机;后来又在波音787等民用飞机、风力发电机叶扇、豪华游艇、医疗卫生、休闲体育用品等诸多领域得到越来越广泛的应用。

碳纤维为汽车性能带来哪些提高?

轻量化

碳纤维应用于汽车后,给汽车制造带来最明显的好处就是汽车轻量化,最直接影响的就是节能、加速、制动性能的提升。一般而言,车重减小10%,油耗降低6%~8%,排放降低5~6%, 0-100km/h加速性提升8-10%,制动距离缩短2~7m。

阿尔法罗密欧Giulia为了轻量化以及操控使用了全碳纤维的传动轴,使用油门踏板与后轮的响应更加迅速

安全性

车身轻量化可以使整车的重心下移,提升了汽车操纵稳定性,车辆的运行将更加安全、稳定。碳纤维复合材料具有极佳的能量吸收率,碰撞吸能能力是钢的六到七倍、铝的三到四倍,这进一步保证了汽车的安全性。

2016赛季F1澳大利亚站,阿隆索在严重撞车后碳纤维座舱依旧牢固,给了他很好的保护

可靠性

碳纤维复合材料具有更高的疲劳强度,钢和铝的疲劳强度是抗拉强度的30-50%,而碳纤维复合材料可达70-80%,因此汽车上应用碳纤维复合材料对于材料疲劳可靠性有较大提升。

减短研发周期

由于碳纤维复合材料可设计性比金属强,因此更易于车身开发的平台化、模块化、集成化。这样碳纤维车身及金属平台的混合车身结构对于传统汽车车身结构而言,可以做到模块化、集成化,大大减少零件种类,减少工装投入,缩短开发周期。

尤其对于新入新能源汽车企业,应用碳纤维车身不仅可以节约冲压、焊装生产线及模、夹具的投入,减轻固定资产占资配比,优化企业资产配置结构,而且在企业的市场宣传上更具影响力。

中国碳纤维行业面临的重大挑战

虽然碳纤维材料优点很多,但其核心技术却被牢牢掌控在少数发达国家手中。一方面,美日韩德等发达国家对该技术严格保密;另一方面,国外碳纤维行业领先企业开始进入中国市场,中国本土碳纤维企业压力大增。

而中国对碳纤维的研究开始于20世纪60年代,80年代开始研究高强型碳纤维,多年来进展缓慢。进入21世纪以来发展较快,特别是随着中国汽车工业的崛起,碳纤维材料的研发、应用都得到了长足发展,并快速成长。

同时,碳纤维在汽车行业也面临诸多挑战。一是工艺复杂,主要采用热压罐,真空导入等传统工艺,这种工艺生产效率低、生产周期长、产品造价高,无法满足汽车大批量规模化生产要求;二是成本相对高昂,碳纤维材料的价格是金属材料的数倍,这不仅制约了其在汽车领域的应用与发展,更是无形中拒低端或自主汽车品牌于千里之外;三是设计人才缺乏,且由于该技术之前较少在国内应用,所以从事过碳纤维量产部件设计的人才非常稀缺。​​​​

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