碳纖維能否為汽車產業(yè)帶來一場革命
2016-05-05 來源：中國聚合物網
“汽車輕量化碳纖維復合材料應用技術，將在很大程度上改變現(xiàn)有汽車生產技術和生產組織模式，為汽車產業(yè)帶來一場革命。”
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(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略研究”項目成果發(fā)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(fā)與會者熱議。
汽車輕量化的潛力材料
碳纖維復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，材料成本和制造成本高，無法量產。
據統(tǒng)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(yè)30多家，開工率只有20%。
東華大學教授余木火在調研中發(fā)現(xiàn)：企業(yè)普遍規(guī)模小、抗風險能力弱，加上受國外企業(yè)的降價打壓，大部分企業(yè)虧損，從而影響品質穩(wěn)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(fā)方面投入少！皫缀醵荚谧汾s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(fā)展迅速，大量其他學科比如納米技術、化學合成、凝聚態(tài)物理等的發(fā)展成果已應用于高性能纖維制造。
“高性能纖維產業(yè)，特別是碳纖維高品質、低成本、規(guī)；，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！惫ば挪肯M品工業(yè)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(yè)的發(fā)展和新能源汽車的發(fā)展，是雙贏的切入點。
驅動汽車行業(yè)革新
汽車行業(yè)普遍認為，未來汽車技術創(chuàng)新將在“互聯(lián)網+”、智能化、電動化、輕量化的基礎上創(chuàng)造更多可能，這四大趨勢將驅動行業(yè)的革新發(fā)展。
“輕量化是實現(xiàn)汽車降低油耗和提高新能源汽車續(xù)航里程最有效的技術途徑之一！庇嗄净鹫f。
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(xù)航能力隨之下降，因此輕量化是電動汽車首要解決的問題，而復合材料減重可平衡電池增加的重量。
經過8年研發(fā)，全碳纖維車身的BMWi3、BMWi8電動車在去年成功實現(xiàn)商業(yè)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(chuàng)建流水線生產是汽車行業(yè)的第一次革命，那么碳纖維加新能源可能是第二次汽車革命！庇嗄净鹫f，“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(fā)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(fā)點！眹野l(fā)改委產業(yè)協(xié)調司機械裝備處處長吳衛(wèi)表示，汽車企業(yè)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(fā)。
破局產業(yè)鏈分離現(xiàn)狀
近年來，全球幾乎所有汽車企業(yè)均有碳纖維車研發(fā)項目。與此同時，國際上汽車巨頭紛紛與碳纖維企業(yè)建立聯(lián)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(lián)手。
然而，余木火告訴記者，我們國內產業(yè)鏈上下游缺少溝通與合作。他直言，由于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，由于我國教育系統(tǒng)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，中國工程院于2015年設立了“高性能纖維與汽車輕量化技術創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略研究”咨詢項目，由環(huán)境與輕紡工程學部蔣士成、孫晉良、俞建勇院士牽頭，10余位紡織、汽車、復合材料、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(yè)鏈知識服務平臺”，并提出到2020年建立高性能纖維與汽車輕量化設計制造技術體系和產業(yè)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(yè)與碳纖維企業(yè)應緊密合作，掌握碳纖維技術的汽車企業(yè)將是未來汽車業(yè)的龍頭！笔Y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(yè)，爭取使用碳纖維2萬至3萬噸，降低原材料成本50%，零部件制造成本從現(xiàn)在的70%~80%降到50%。
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(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略研究”項目成果發(fā)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(fā)與會者熱議。
汽車輕量化的潛力材料
碳纖維復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，材料成本和制造成本高，無法量產。
據統(tǒng)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(yè)30多家，開工率只有20%。
東華大學教授余木火在調研中發(fā)現(xiàn)：企業(yè)普遍規(guī)模小、抗風險能力弱，加上受國外企業(yè)的降價打壓，大部分企業(yè)虧損，從而影響品質穩(wěn)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(fā)方面投入少！皫缀醵荚谧汾s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(fā)展迅速，大量其他學科比如納米技術、化學合成、凝聚態(tài)物理等的發(fā)展成果已應用于高性能纖維制造。
“高性能纖維產業(yè)，特別是碳纖維高品質、低成本、規(guī)；，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！惫ば挪肯M品工業(yè)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(yè)的發(fā)展和新能源汽車的發(fā)展，是雙贏的切入點。
驅動汽車行業(yè)革新
汽車行業(yè)普遍認為，未來汽車技術創(chuàng)新將在“互聯(lián)網+”、智能化、電動化、輕量化的基礎上創(chuàng)造更多可能，這四大趨勢將驅動行業(yè)的革新發(fā)展。
“輕量化是實現(xiàn)汽車降低油耗和提高新能源汽車續(xù)航里程最有效的技術途徑之一！庇嗄净鹫f。
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(xù)航能力隨之下降，因此輕量化是電動汽車首要解決的問題，而復合材料減重可平衡電池增加的重量。
經過8年研發(fā)，全碳纖維車身的BMWi3、BMWi8電動車在去年成功實現(xiàn)商業(yè)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(chuàng)建流水線生產是汽車行業(yè)的第一次革命，那么碳纖維加新能源可能是第二次汽車革命！庇嗄净鹫f，“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(fā)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(fā)點！眹野l(fā)改委產業(yè)協(xié)調司機械裝備處處長吳衛(wèi)表示，汽車企業(yè)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(fā)。
破局產業(yè)鏈分離現(xiàn)狀
近年來，全球幾乎所有汽車企業(yè)均有碳纖維車研發(fā)項目。與此同時，國際上汽車巨頭紛紛與碳纖維企業(yè)建立聯(lián)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(lián)手。
然而，余木火告訴記者，我們國內產業(yè)鏈上下游缺少溝通與合作。他直言，由于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，由于我國教育系統(tǒng)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，中國工程院于2015年設立了“高性能纖維與汽車輕量化技術創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略研究”咨詢項目，由環(huán)境與輕紡工程學部蔣士成、孫晉良、俞建勇院士牽頭，10余位紡織、汽車、復合材料、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(yè)鏈知識服務平臺”，并提出到2020年建立高性能纖維與汽車輕量化設計制造技術體系和產業(yè)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(yè)與碳纖維企業(yè)應緊密合作，掌握碳纖維技術的汽車企業(yè)將是未來汽車業(yè)的龍頭！笔Y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(yè)，爭取使用碳纖維2萬至3萬噸，降低原材料成本50%，零部件制造成本從現(xiàn)在的70%~80%降到50%。
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（責任編輯：xu）
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