碳纖維復合材料在汽車應用中的優點：

1 輕量化

與其他材料相比，碳纖維復合材料具有不可比擬的強度和比模量，密度僅為1.6g/cm？3；左右，遠低于鋼和鋁，在汽車車身等零件設計中的應用可以減少約35%的質量，降低燃料消耗，例如大眾新推出的XL1車型采用碳纖維復合材料車身和零部件只有795千克的總質量部分，結合混合動力技術，一百公里油耗僅0.9升。

2 耐久性

碳纖維復合材料主要由碳纖維束和樹脂材料組成，化學穩定性好，無需進行表面防腐處理，其耐候性和耐老化性好，壽命一般是鋼的2-3倍。碳纖維布制得的功能部件的疲勞強度遠高于鋼的疲勞強度。

3 安全性

碳纖維復合材料的拉伸強度一般3500Mpa以上，是普通鋼的5倍，碳纖維材質在碰撞變形的座艙很小，能有效地保護駕乘者的生存空間。將碰撞編織能量吸收結構在高速碰撞碎片中轉化為較小的碎片，吸收大量的沖擊能量（一般鋼的能量吸收3倍以上），可以有效地提高車輛的被動安全性。4 美觀性

表面涂上一層清漆，碳纖維的兩個緯度或對角線的交叉排列順序清晰可見，顯得致密規整。碳纖維復合材料應用于后擾流板、后視鏡、屋頂、儀表板、側板組成，門芯板和方向盤上創建可視化更高科學技術的車輛的運動和視覺效果。

碳纖維復合材料在汽車各系統的應用

隨著汽車輕量化發展理念的不斷發展，各大汽車廠商都在不斷地開發使用碳纖維汽車零部件。汽車已成為世界第四大碳纖維應用市場，并將在未來五年內迎來巨大的市場需求。

目前，碳纖維復合材料已廣泛應用于汽車車身及零部件的制造中。如：汽車車身、內外裝飾、底盤系統、動力系統等。 

1 碳纖維在汽車車身中的應用

碳纖維增強聚合物基復合材料具有足夠的強度和剛度，是制造汽車車身的最輕的材料。碳纖維復合材料的應用可以降低汽車車身的質量40%～60%，相當于鋼結構質量的1/3 ～ 1/6。英國材料系統實驗室曾研究碳纖維復合材料的重量損失的影響，結果表明，碳纖維增強聚合物材料體的重量為172公斤，而鋼體質量為368公斤，重量損失約50%。目前，大部分汽車和部分改性碳纖維復合材料的車身，在減輕重量的同時，由于復合材料減少了碎片的產生，從而提高了安全性。

應用實例：

寶馬i3碳纖維座艙減重50%

通用超輕概念車采用碳纖維車身和底盤減重68%

斯巴魯WRX STItS采用CFRP車頂，相比鋼板減重80%

2 碳纖維在汽車輪轂中的應用

輪轂作為汽車的重要部件之一，為保證汽車的安全性，不僅要承受車輛的重量和載荷，而且還要傳遞傳動和扭矩。汽車輪轂的質量要求很高。汽車車輪具有高強度和耐沖擊性，更好的導熱性和導熱性，更好的耐久性和安全性。碳纖維復合材料具有優良的力學性能、耐熱性和耐久性。同時，使用碳纖維材料，使輪轂的質量降低車輪的慣性，使車輛具有更快的啟動、停止和速度。

應用實例：

福特新一代野馬Shelby GT350R配備了碳纖維輪轂。其重量僅為8.6kg，而一般鋁合金輪轂重量要達到15kg。

瑞典柯尼賽格的Agera車型整個輪轂上除了輪胎氣門嘴，其余部件均為碳纖維打造。在降低約20kg的簧下質量的同時，還保證了堅固和安全。

3 碳纖維在剎車系統中的應用

汽車制動器襯片主要使用石棉材料，制動時易摩擦產生高溫，出現性能的熱衰退，而產生的石棉粉塵有致癌危害。碳纖維復合材料的比強度高、耐磨性好、耐熱性好，應用在汽車剎車片上，可作為石棉的替代品。碳纖維制動盤可以在50m內將車速由300KM/h降到50Km/h。碳纖維制動盤可承受2500℃的高溫，且性能穩定。

應用實例：

Porsche AG等車采用碳纖維制動盤，能在50m內將車速從300km/h降到50km/h

4 碳纖維在內外飾中的應用

碳纖維復合材料具有較好的強度、韌性、耐熱性和耐老化性，可以改善傳統的塑料制品的高脆性和耐久性差，作為汽車內飾材料的使用。碳纖維復合材料具有高強度和剛性，耐沖擊性好，可作為汽車零部件中使用的金屬材料的替代品。同時，碳纖維復合材料具有更好的吸振效果，沖擊較大，減少了沖擊碎片，提高了安全性。此外，采用碳纖維和外裝飾材料，除了實現汽車的輕量化效果外，還簡化了零件的制造工藝，降低了零件的加工、裝配、維護成本，降低了生產成本。

應用實例：

寶馬M4配備了碳纖維質地的前后保險杠

改裝版奔馳G50在外部套件、內外飾等多處使用碳纖維復合材料，在減重的同時動力也得到升級。

5 碳纖維在傳動軸中的應用

汽車傳動軸的受力情況比較復雜，尤其要承受很大的扭矩，對材料性能要求較高。碳纖維增強復合材料具有各向異性、比強度高和比模量相對較低的特點，替代金屬材料作為傳動軸可較好的滿足使用需求。碳纖維傳動軸不僅可減輕重量60%，而且具有更好的耐疲勞性和耐久性。

應用實例：

豐田86碳纖維傳動軸僅5.53kg，減重50%

蘭博基尼第六元素概念車使用碳纖維活塞連桿取代鋼制連接件，重量減輕40%-50%6 碳纖維在進氣系統中的應用

碳纖維復合材料作為汽車進氣系統材料，一方面可減輕重量，達到輕量化的效果；另一方面，碳纖維材料易加工成各種曲面形狀，且表面較為光滑，可有效提高進氣效率。

應用實例：

福特FalconXR6 Sprint轎車采用100%碳纖維制造的進氣系統。碳纖維進氣管重235克，而塑料進氣管則為438克。

寶馬E82 135i 配備的碳纖維高流量進氣系統，使用高規格制程的雙面碳纖維風箱與管路，可有效隔絕熱源，提供了更穩定的冷空氣來源，提升燃燒效率，釋放高轉速馬力。

車用碳纖維產業發展現狀

1國外車用碳纖維發展概況

國外在碳纖維復合材料方面的發展已初具規模，形成了碳纖維供應商+復合材料供應商+零部件供應商+主機廠的聯盟式產業化布局。最具代表性的就是寶馬公司：寶馬公司是首家將碳纖維復合材料大規模應用于汽車制造的廠商，不僅在新能源汽車i8與i3上采用碳纖維車身還為高性能M車型設計了眾多內外飾的零部件，而碳纖維材質的傳動軸、輪轂、方向盤等功能性零部件也正在應用或者即將應用與旗下眾多車型。此外，豐田、本田、日產和福特等廠家也已經將碳纖維復合材料應用于旗下高性能汽車。而奧迪，奔馳等其他廠家廠商也相繼發布了CFRP概念車，將逐步應用于具體車型。 下表為國外主機廠與碳纖維供應商的合作現狀：

2國內車用碳纖維發展概況

國內在車用碳纖維方面開發較遲，還未形成產業規模，但在新技術的開發和產業應用方面也在不斷進步：

中科院寧波材料技術與工程研究所、化學研究所等單位聯合研制出連續碳纖維復合材料快速熱壓成型成套裝備，及連續碳纖維復合材料汽車部件的自動化設備。效率達到56件/天。

中國科學院寧波材料技術與工程研究所與奇瑞汽車聯合打造的碳纖維插電式混合動力車“艾瑞澤7”車型。車身采用CFRP，外殼重量減輕10%，油耗降低7%；車身總體減重達40%～60%后，整體可操控性加強，帶來更為出色的加速感受。

北京航空航天大學、北京納盛通新材料科技有限公司、北京中材汽車復合材料有限公司自主設計研發的長碳纖維增強熱塑性(尼龍)復合材料(LCFT)輪轂，與汽車鋁輪轂相比可大幅減重40-60wt%，尺寸精度更高，抗疲勞、抗蠕變、耐熱、耐環境性能等性能更加優異, 生產效率更高、成本更低，且可回收循環使用，該注塑工藝已在保險杠、發動機罩蓋等非承力件大量使用。

中國第一個CFRP量產型電動汽車——奧新鹿曦e25，年產8萬輛/年。國內首次在量產汽車上使用全碳纖維材質乘客艙設計，采用HP-RTM和LFT-D復合材料成型工藝。碳纖維整體非承載式車身取消了前處理和中涂等傳統涂裝工藝。通過覆蓋件與內板件粘合形成結構強度功能、優化集成零件模塊，整車零部件數量減少至傳統汽車零部件40%。更加節能和環保。實現了整車制造工藝的顛覆性突破。

碳纖維產品對未來汽車行業的影響

碳纖維復合材料在汽車輕量化上的應用潛力巨大，擁有其他材料不可比擬的密度、比強度、比模量等全方位力學性能，成本、制造工藝及技術等主要瓶頸不斷實現突破下，未來碳纖維復合材料將在汽車產業迎來飛速發展。尤其是新能源汽車將成為碳纖維應用突破，未來五年碳纖維在汽車工業將迎來巨大的市場需求。以下是某機構對車用碳纖維市場的預測分析。

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