【碳纖維】碳纖維能否引領二次汽車革命

4月29日，中國工程院舉行「高性能纖維與汽車輕量化技術創新發展戰略研究」項目成果發布會。項目負責人、中國工程院院士蔣士成的一句開場白，引發與會者熱議。

碳纖維複合材料強度達到鋼的水平，比重是鋼的五分之一。因此，碳纖維被認為是汽車輕量化最有潛力的材料。不過，蔣士成坦言，我國碳纖維應用技術長期沒有突破，材料成本和製造成本高，無法量產。

據統計，全球碳纖維產能12.8萬噸，其中我國碳纖維產能1.5萬噸，產量4000噸；我國碳纖維企業30多家，開工率只有20%。東華大學教授余木火在調研中發現：企業普遍規模小、抗風險能力弱，加上受國外企業的降價打壓，大部分企業虧損，從而影響品質穩定和運行成本。

余木火同時指出，我國在跨越式超高性能纖維研發方面投入少。「幾乎都在追趕國外上世紀70年代到90年代的產品，我國何時可以超越國外？」縱觀國際，高性能碳纖維發展迅速，大量其他學科比如納米技術、化學合成、凝聚態物理等的發展成果已應用於高性能纖維製造。「高性能纖維產業，特別是碳纖維高品質、低成本、規模化，是我們支持的重點方向，這些年支持了一些項目，但還沒有找到突破點。」工信部消費品工業司副司長曹學軍希望，在「十三五」期間，高性能纖維能夠從性能提升和應用拓展方面取得實質性突破。

曹學軍認為，汽車輕量化這樣有潛力的應用領域，對高性能纖維產業的發展和新能源汽車的發展，是雙贏的切入點。

驅動汽車行業革新

汽車行業普遍認為，未來汽車技術創新將在「互聯網+」、智能化、電動化、輕量化的基礎上創造更多可能，這四大趨勢將驅動行業的革新發展。

「輕量化是實現汽車降低油耗和提高新能源汽車續航里程最有效的技術途徑之一。」余木火說。長三角新能源汽車研究院院長史踐進一步解釋說，化學電池與液體燃油的比能量差距巨大，電動汽車因電池增重高達30%~40%，續航能力隨之下降，因此輕量化是電動汽車首要解決的問題，而複合材料減重可平衡電池增加的重量。

經過8年研發，全碳纖維車身的BMWi3、BMWi8電動車在去年成功實現商業化，價格3.4萬歐元，與金屬汽車相當，證明了技術和工程經濟的可行性。

「如果說福特創建流水線生產是汽車行業的第一次革命，那麼碳纖維加新能源可能是第二次汽車革命。」余木火說，「若中國品牌汽車沒有提早布局，有可能被第二次『甩飛』。」

實際上，我國的乘用車平均比歐洲汽車重5%~10%，而商用車更是重17%，輕量化需求更加迫切。「汽車技術發展的趨勢和質量的要求，是引導高性能纖維等其他輕量化材料應用的根本出發點。」國家發改委產業協調司機械裝備處處長吳衛表示，汽車企業大多在底盤設計、整車結構等方面有一些研究，但是對新材料的研究還是偏薄弱，因此應加大在材料應用方面的研發。

近年來，全球幾乎所有汽車企業均有碳纖維車研發項目。與此同時，國際上汽車巨頭紛紛與碳纖維企業建立聯盟合作，幾乎每家國外著名汽車廠商都和碳纖維巨頭強強聯手。

然而，余木火告訴記者，我們國內產業鏈上下游缺少溝通與合作。他直言，由於缺乏上下游合作機制，搞碳纖維的不懂車，懂汽車的不了解材料。此外，由於我國教育系統學科設置與院系設置的缺陷，造成機械學科與材料學科分離，缺乏學科交叉人才隊伍。

為此，中國工程院於2015年設立了「高性能纖維與汽車輕量化技術創新發展戰略研究」諮詢項目，由環境與輕紡工程學部蔣士成、孫晉良、俞建勇院士牽頭，10餘位紡織、汽車、複合材料、輕工機械等領域的院士和近90位專家參與研究。

通過調研，項目組建立了「高性能纖維與輕量化產業鏈知識服務平台」，並提出到2020年建立高性能纖維與汽車輕量化設計製造技術體系和產業鏈體系，形成從原材料到碳纖維汽車及其零部件的標準及檢測體系。

「汽車企業與碳纖維企業應緊密合作，掌握碳纖維技術的汽車企業將是未來汽車業的龍頭。」蔣士成建議，到2025年，碳纖維技術應逐步推廣應用到整個汽車產業，爭取使用碳纖維2萬至3萬噸，降低原材料成本50%，零部件製造成本從現在的70%~80%降到50%。

來源：慧聰汽車網

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