细说碳纤维在汽车领域中的应用现状

人类为了满足自身的需求，总会发明出各种便捷实用的东西。今天我们要说的是碳纤维这种新型材料。碳纤维"外柔内刚"，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，这一系列的优点已注定它是不平凡的。

目前碳纤维在国防军工和民用方面都是重要材料。而值得一提的是，碳纤维材料是让大型民用飞机、汽车、高速列车等现代交通工具实现“轻量化”的完美材料，其中在汽车上的应用最为典型，主要有5大优势。

1.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。

举个例子，在全新BMW 7系的车体框架中，碳纤维增强复合材料被用于加固车顶横梁结构以及B柱和C柱、底部侧围、中央通道和后部支撑。相比上一代车型，全新BMW 7系最大减重达130kg，成为大型豪华汽车市场智能轻量化结构的领导者。

再比如，BMW i3大量使用碳纤维材料制造车身，上市车型比原来的设计减轻了300kg，i3车型得到市场认可，也验证低成本快速成型碳纤维车身量产制造技术的可行性和经济性。

2.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。

3.舒适度

碳纤维复合材料具有更高的震动阻尼，轻合金需要9秒才能停止震动，碳纤维复合材料2秒就能停止，故碳纤维应用在汽车上，对于整车NVH(噪声、振动与声振粗糙度)的提升贡献同样很大，会大幅增强汽车行驶的舒适性。

4.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。

5.提升车身开发水平

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。

综观奔驰、宝马、奥迪等高端汽车品牌企业在产品线中对碳纤维复合材料的应用布局，我们可以预见，碳纤维复合材料在汽车上的应用必然成为发展方向。而且，无论从性能还是环保角度出发，汽车轻量化都已成为一种必然趋势，而采用碳纤维材料是汽车轻量化的必由之路。