當前汽車輕量化成為行業内研究生産的重點，業界公認，CFRP(碳纖維增強複合材料)是目前解決新能源汽車減重的最好方法。

由于其具有高強度、高模量、輕質、耐腐蝕、綜合性能優異等諸多優點，碳纖維的應用可使汽車減重30%～60%，被譽為“輕量化之王”，是新能源汽車“瘦身革命”的領導者，在汽車輕量化方面發揮着關鍵作用。

本文會帶大家一起了解碳纖維複合材料是如何做到讓汽車更快、更舒适、更安全，歡迎收藏與轉發~

一. 碳纖維複合材料究竟是什麼

碳纖維

是通過有機纖維經過一系列熱處理制得的纖維，具有高于90%無機高性能纖維的含碳量。

碳纖維複合材料

是由碳纖維與樹脂、金屬、陶瓷等基體複合而成的材料。

它是一種力學性能優異的新材料，既具有一般碳素材料耐磨擦、導電、導熱等特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性。無需進行表面防腐處理，其耐候性及耐老化性極好，壽命一般為鋼材的2-3倍。采用CFRP材料生産的功能性零部件的疲勞強度也遠高于鋼材。

近年來碳纖維複合材料在航空航天、飛機制造、汽車制造、軌道交通、醫療器械等領域也得到了廣泛應用。

二. 汽車行業的碳纖維關鍵技術

1.低成本碳纖維技術

通過在聚丙烯腈基碳纖維聚合過程中引入新單體的方式達到降低總成本的目的。

目前，可通過對PAN原絲進行預處理和改變預氧化過程中的工藝方法改進碳纖維生産過程。對PAN原絲進行預處理可分為化學方法和物理方法。

化學方法主要為采用高錳酸鉀，苯甲酸等試劑對PAN進行化學改性，降低環化溫度，提高預氧速度和降低成本；

物理方法主要為采用紫外線、電子束、X射線、γ射線。以化學與物理的方法進行處理，可以降 低環化反應的激活能從而減少預氧化時間。

PAN基碳纖維制造成本組成圖

2.RTM成型技術

RTM（樹脂傳遞模塑成型技術）是複合材料液體模塑成型技術（LCM）的典型工藝之一。

RTM工藝流程十分簡單，首先将碳纖維預成型織物放置于模具内，并在其中加入樹脂液，通過加溫固化的方法使樹脂液處于凝固狀态，即可脫模，從而得到碳纖維複合材料制件。

RTM工藝可以一次成型大型、複雜的構件，可設計性強，尺寸易于控制，表面質 量高，生産周期短，可實現半自動化或自動化生産。

RTM成型工藝過程示意圖

3.熱壓成型技術

熱壓成型工藝是在一定的溫度與壓力下，樹脂基體發生熔融流動，重新浸漬纖維，從而制備一定形狀的複合材料零件。

熱壓成型工藝具有較短的成型周期，易于實現自動化生産過程，可使用傳統金屬闆料成形設備，同時适用于熱塑性複合材料的低成本制造過程，對于碳纖維複合材料汽車零部件的高效成型具有廣闊應用前景。

複合材料熱壓成型工藝過程示意圖

三. 碳纖維複合材料在汽車輕量化領域中的應用及優勢

（1）密度小，強度高。

碳纖維複合材料用于汽車底盤及承力部件時，與鋼制車身相比，輕量化效果達53%以上，在減輕車重的情況下并不損失車的強度和剛度，汽車安全系數能得到保證。

各種材料車身質量對比圖

（2）韌性好，抗沖擊性高。

碳纖維複合材料用于車身及其結構件時保證了車身及其結構件碰撞時的安全性。碳纖維複合材料質量僅有鋼的50%左右，在碰撞時吸收能量的能力卻是鋼或鋁的4-5倍，使汽車碰撞安全性顯著提高。

（3）吸振能力強，抗振性能好。

碳纖維複合材料用于汽車傳動系統和發動機部件，具有良好的減振、隔音效果，提高了乘坐舒适性。

日本近幾年開始在制造汽車渦輪增壓器壓氣機葉輪時用碳纖維複合材料替代鋁合金，将葉輪質量降低48%，從而使轉子慣量降低，加速性能提高，極大縮短渦輪增壓器的響應滞後問題。

（4）耐熱性高、抗腐蝕、耐摩擦力強。

碳纖維複合材料應用于汽車刹車片時由于其穩定的摩擦系數（0.35-0.40）使得汽車制動過程平穩、耐熱溫度高達2500℃，不存在傳統金屬材料的熱損耗問題，是制造刹車片理想的材料，在電動汽車和其他新能源汽車領域應用具有很強的競争力。

（5）耐久性，安全性，抗疲勞性能極佳

輪毂是汽車行駛的重要部件之一， 它不僅承受整車的重量與載重，更承擔着傳遞驅動和扭矩。碳纖維複合材料應用于汽車輪毂不僅可以滿足車用輪毂的所有要求，在車輛輕量化方面更是表現出色。

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