碳纤维复合材料发展潜力与阻碍并存

    碳纤维增强复合材料成型加工技术在最近的IPF2014(2014年日本国际塑料机械展览会)上展出，柔韧性极强的的碳纤维织物与聚酰胺(PA)树脂实现了复合成型。

    日本注射机制造商希望用这种更低成本的碳纤维复合处理技术制造碳纤维复合材料，并把这种材料应用于雷克萨斯LFA高性能跑车的制造中。

    众所周知，汽车的生产制造和性能的不断提高与所用材料密切相关。因此，碳纤维复合材料在汽车行业，从开始的一般零部件到结构件、功能件，其应用越来越广泛。

    碳纤维复合材料应用于汽车优势明显

    在欧美国家，车辆中复合材料的用量约占本国复合材料总产量的三分之一，并呈增长态势。复合材料在汽车中的应用主要包括以下几类：结构件、车身及车身部件、发动机盖下部件、车内装饰部件。

    碳纤维复合材料的密度一般不超过2g/cm3，而钢的密度为7.8g/cm3，用碳纤维复合材料制作汽车零部件能有效减轻汽车整体质量，提高燃油经济性。据估计，汽车在整体结构上每减重10%，即可减少燃油消耗约7%。碳纤维复合材料不但是制造汽车车身和底盘等主要结构的最轻材料，也是制作高强度承力结构的理想材料，碳纤维复合材料用于车身和底盘能使整车减重40%～60%。与玻璃纤维复合材料相比，碳纤维增强复合材料具有更高的强度和模量，而质量要小25%左右。

    另外，碳纤维复合材料还具有可设计性强、制件安全性好及可实现零部件一体化等一系列优良性能。使用碳纤维复合材料制造的汽车传动轴，除具有高阻尼特性和减少震动、降低噪声而使乘坐舒适外，还具有吸收冲击能和提高安全性的优点。

    碳纤维复合材料车用领域发展潜力与阻碍并存

    碳纤维复合材料经过40多年的研究、应用和发展，已经取得了长足的进步，但是在汽车领域的应用还远远滞后于航空航天和其他工业领域。

    目前来说，碳纤维复合材料在汽车应用领域虽已呈现巨大的发展潜力，但就目前国内的发展情况来看，存在以下问题：

    在复合材料成型工艺方面，现有的工艺原则上均可用于汽车工业，但是除考虑制件的力学性能外，工艺的成型效率和制造成本同样影响着复合材料在汽车上的应用。

    除了成本因素外，复合材料的生产和制造不同于金属材料，无论是结构设计、材料选择还是工艺制造均缺乏经验和数据积累，也缺少新的设计标准。

    另外，复合材料的回收利用是制约碳纤维复合材料在汽车上大规模应用的一个很大瓶颈：与金属材料不同，报废后的复合材料制件无论是采用粉碎、焚烧还是掩埋处理都会对环境产生影响。只有解决了回收利用问题，才能为复合材料在汽车领域的大规模应用扫清障碍。

    如何规避和解决现存问题，研制更优质的碳纤维复合材料，在实现汽车轻量化的同时让新材料的应用进一步完善车体性能，为我们提供更安全、节能、环保的出行可能。这将是碳纤维复合材料行业和汽车行业需要共同探讨的问题。