智能网联汽车展|汽车轻量化之路：碳纤维复合材料的创新应用与挑战

汽车轻量化指的是在完成车辆成本管理、确保汽车安全性与基本上功能等规定情况下，通过应用新材料、新技术、新工艺与新设计，从制造工艺、材料、结构等多方面减轻汽车载重，并完成车辆“高能耗高污染”向“低能耗低污染”的转变。在技术飞速发展和人们环境保护意识提高的大环境下，轻量变成现代车辆提升续航力、节能减排的主要发展路线，汽车工业与设计行业同样在完成逐渐发展创新。汽车电子展了解到，碳纤维复合材料具有质轻、韧性好、抗腐蚀、结构稳定等优异的综合性能，被广泛应用到汽车轻量化领域。基于此，文章内容对纤维增强复合材料在新能源汽车应用领域做进一步研究。

一、碳纤维复合材料概况

碳纤维复合材料是一种高韧性、质量轻、抗腐蚀、抗磨损的原材料，被广泛应用于航天工程、车辆、健身器材等行业。汽车电子展了解到，碳纤维复合材料由碳纤维材料和热固性树脂构成，常用的热固性树脂涉及环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等。其主要特点如下：

（1）轻质高强，碳纤维复合材料的密度约为铝的1/4，抗压强度要比铝高5倍以上；抗腐蚀，碳纤维材料本身有不易腐蚀性质，且经过表面处理后能够更好地抵御化学腐蚀;

（2）抗疲劳，碳纤维复合材料具备极好的耐疲劳性能，因而适合用在高应力、高强度的应用场合;

（3）导电性好，碳纤维材料本身是导电的，因而碳纤维复合材料也具有优良的导电性能;

（4）成型性好，碳纤维复合材料还可以通过一系列成型技术做好制取，如手工制作重叠、智能化纺织、预浸料等，且定型可以保持良好的精密度。

(1)将碳纤维复合材料应用于车身结构件中。碳纤维复合材料还可以用于制作车身结构件，如顶棚、车门、车尾等。这些部件的轻量还可以有效减轻车辆的自重，提高燃油效率。

   (2)将碳纤维复合材料应用于刹车系统中。碳纤维复合材料具有优良的耐高温性能和抗磨性能，因而适合用在制造刹车系统零部件，如刹车盘、汽车刹车片等。

汽车电子展了解到，碳纤维复合材料在制造汽车刹车片方面具有良好的性能，涉及稳定的摩擦系数、耐热性、耐湿热性、耐油性、耐水性和耐腐蚀性等，使其成为制造刹车片的理想材料，被广泛应用于刹车片的制造领域。汽车轮毂是维持车辆正常运转的关键部件之一，可承受车辆的整体质量以及载重。碳纤维复合材料可有效满足轮毂的实际需求，有利于实现汽车轻量化。英国Kahm公司利用碳纤维复合材料制成的高级汽车专用轮毂，可充分体现该材料的优势，其质量仅6kg，具备高速行驶以及降低车轮径向惯性力的作用。为保证汽车的稳定运行，传动轴应具备良好的传动能力、增强了耐疲劳性。

  (3)将碳纤维复合材料应用于底盘悬挂系统中。碳纤维复合材料可以用于制造底盘悬挂系统的弹簧、减震器等零部件，能够有效减轻汽车的重量，提高悬挂系统的响应速度和操控性能。

  (4)将碳纤维复合材料应用于内饰中。碳纤维复合材料可以用于制造汽车内饰件，如仪表板、门板、中控台等，其具有优良的表面质感和耐磨性能，能够提高汽车的豪华感和品质感。

  (5)将碳纤维复合材料应用电池箱，采用碳纤维复合材料的电池箱可以在满足该要求的条件下实现压力容器的轻量化。随着环保汽车的开发，以氢为燃料的燃料电池汽车使用碳纤维材料制作电池箱已为市场所接受。

  (6)碳纤维汽车轮毂作为核心的骨架部分，将碳纤维复合材料应用于汽车轮毂，具备较好的承压能力和抗冲击性，汽车加速时和载重时的表现非常出色。另外碳纤维轮毂因为自重下降，可以有效降低惯性，可以实现汽车的更快启停和转向。

文章来源：元丰纺织