一文看懂碳纤维在汽车轻量化领域应用
2017年1月1日起，全国开始实施更加严格的国Ⅴ排放标准，对汽车的排放量提出了更高的要求。而在2020年1月1日起，欧盟范围内所销售的95%新车的二氧化碳平均排放水平必须由目前的130g/KM减少到95g/KM以下。在当前的形势下，汽车节能减排成为行业的发展趋势。
目前汽车轻量化途径有研发使用轻质的材料、设计优化结构、使用轻量化制造技术。采用高性能纤维增强复合材料部分代替传统金属材料是目前汽车实现轻量化最有效的途径。2015年国务院发布的《中国制造2025》中已明确将碳纤维及其复合材料汽车零部件技术作为节能与新能源汽车领域的重要发展方向。
图片来源：网络公开资料
2015年全球碳纤维汽车市场需求量达到了0.87万吨，预计到2020年将超过2万吨，未来五年年均增速高达21%，将成为增长最快和需求最大的领域之一。
2011-2016年全球汽车领域碳纤维需求量
资料来源：赛瑞研究
碳纤维及其复合材料在汽车轻量化领域的优势突出表现在以下方面：
碳纤维复合材料在汽车领域的应用优势
资料来源：玻纤情报网《从国内外专利大数据分析CFRTP在汽车上的应用及趋势》
而目前碳纤维及其复合材料在汽车领域的应用主要集中在赛车、超跑等豪华轿车，对于民用型轿车的应用相对较少，制约碳纤维在汽车轻量化领域大规模应用的主要因素以及未来发展方向为：
碳纤维复合材料在汽车领域应用难点及未来发展关键技术
碳纤维复合材料目前已经在高端车、超跑、赛车、改装车、限量版车型以及少量的电动车上开始大量应用。
目前，碳纤维复合材料在汽车零部件中的应用主要分布在汽车车身、内外饰、底盘系统、动力系统等等。
碳纤维复合材料在汽车的具体应用
数据来源：赛瑞研究
世界上主要的汽车厂商与碳纤维厂商之间也建立了很多合作，共同推进碳纤维复合材料在汽车轻量化领域的应用。
汽车厂商与碳纤维企业之间的合作
资料来源：赛瑞研究
（1）碳纤维复合材料在汽车车身的应用
碳纤维复合材料的应用可使汽车车身减轻质量40%-60%，相当于钢结构质量的1/3-1/6，目前赛车和部分改装车大多选用碳纤维复合材料车身，在降低重量的同时，因复合材料碰撞时减少了碎片的产生，从而提高了安全性。
碳纤维复合材料在汽车车身的应用实例
资料来源：赛瑞研究
图片来源：宝马官网
（2） 碳纤维复合材料碳纤维在汽车轮毂的应用
碳纤维复合材料的使用使得轮毂质量得到降低，有助于减少车轮转动惯量，使车辆拥有更快的启动、停止以及转向速度。
碳纤维复合材料在汽车轮毂中的应用实例
资料来源：赛瑞研究
图片来源：网络公开资料
（3） 碳纤维复合材料碳纤维在汽车刹车、传动系统的应用
碳纤维复合材料制动盘可以在50m内将车速由300KM/h降50Km/h。碳纤维制动盘可承受2500℃的高温，且性能稳定。而碳纤维传动轴不仅可减轻重量60%，而且具有更好的耐疲劳性和耐久性。
碳纤维复合材料在汽车刹车、传动系统的应用实例
资料来源：赛瑞研究
图片来源：Toray官网
（4） 碳纤维复合材料碳纤维在汽车内饰、门窗的应用
碳纤维复合材料具有较好的吸振效果，对撞击有较大的缓冲作用，且减少撞击碎片的产生，提高了安全性。碳纤维内外饰材料的使用，除了汽车轻量化，还简化零件制造工艺，降低零件加工、装配、维修费用，降低生产成本。
碳纤维复合材料在汽车内饰、门窗的应用实例
资料来源：赛瑞研究
图片来源：Toray官网
（5） 碳纤维复合材料碳纤维在汽车进气系统、发动机领域的应用
碳纤维复合材料作为汽车进气系统材料，一方面可减轻重量，达到轻量化的效果；另一方面，碳纤维材料易加工成各种曲面形状，且表面较为光滑，可有效提高进气效率。而碳纤维良好的高温性能使其在发动机领域得以应用。
碳纤维复合材料在汽车进气系统、发动机领域的应用实例
资料来源：赛瑞研究
图片来源：Toray官网
碳纤维复合材料在汽车领域的应用越来越广泛，相应的专利申请量也随之增长。
汽车用碳纤维复合材料专利申请地区分布
资料来源：专利分析可视化
从图中可以看出，日本专利数目为4176项，占比高达40%以上。欧洲和美国紧随其后，中国以1133项位居第四，但是与日欧美之间仍然还存在一定差距。
全球专利申请技术构成分布图
资料来源：专利分析可视化
从图中可以看出，汽车用碳纤维复合材料专利申请主要集中在结构设计和在汽车部件方面。
汽车用碳纤维复合材料领域在结构设计领域专利分布
资料来源：《国家知识产权局全球车用碳纤维复合材料专利分析报告》
汽车用碳纤维复合材料领域在成型工艺领域专利分布
资料来源：《国家知识产权局全球车用碳纤维复合材料专利分析报告》
汽车用碳纤维复合材料领域在汽车部件领域专利分布
资料来源：《国家知识产权局全球车用碳纤维复合材料专利分析报告》
从图中可以看出，东丽、丰田、宝马、日产、戴勒姆在三个领域的专利数目均处于前列，属于产业链的原料、复合材料供应商，汽车部件以及整车厂商。
寻材问料®将12月8-9日在常州举办《2017中国国际高性能纤维及其复合材料产业峰会暨碳纤维及其复合材料产业峰会》。
会议时间：2017年12月8-9日
会议地点：中国 江苏 常州
会议规模：800人
主办单位：寻材问料®
协办单位：碳纤维研习社、红眼兔、常州启赋安泰复合材料科技有限公司、东华大学纤维材料国家重点实验室
支持单位：东华大学、北京化工大学、江苏恒神股份有限公司
赞助单位：江苏澳盛复合材料科技有限公司、深圳市郎博万先进材料有限公司
媒体支持：新材料在线®、寻材问料®、测了么、碳纤维研习社……
会议议程
拟定议题 | 单位 |
12月8日 上午 | |
新概念、新方法和新技术如何在新材料与结构技术的突破——轻量化与复合材料 | 拟邀 杜善义中国工程院院士 |
高性能纤维及其复合材料的产业应用和创新 | 拟邀东华大学纤维材料改性国家重点实验室 |
碳纤维专用树脂研发及产业化进展 | 杨小平 北京化工大学材料学院科研副院长 国防新材料重点实验室常务副主任 |
复合材料在军工领域的应用及军民协同创新的思考和建议 | 魏化震 中国兵器工业集团 首席专家 |
碳纤维及其复合材料的发展和应用将迎来爆发性增长 | 严兵 技术总监 江苏澳盛复合材料科技有限公司 |
高性能纤维投资投资热点及趋势报告 | 赛瑞产业研究院 |
12月8日 下午 | |
新型快速固化环氧树脂在碳纤维复合材料上的应用 | 康红伟 深圳市郎博万先进材料有限公司 CEO |
复合材料可回收与重复利用解决方案 | 拟邀上海交通大学/艾达索高新材料 |
展台洽谈会（3小时） | |
12月9日 上午 | |
分论坛一：碳纤维及其复合材料技术与应用发展论坛 | |
连续碳纤维热塑性复合材料的发展现状及应用 | 拟邀广东新秀新材料股份/阿科玛中国 |
热塑性短切碳纤维复合材料颗粒的发展现状及应用 | 拟邀浙江鹏孚隆/金发科技 |
碳纤维复合材料的结构设计及分析 | 拟邀 上海波客实业有限公司 |
关于聚合物基复合材料阻燃性能的应用 | 拟邀 张多太太航阻火聚合物研究所所长 |
高性能连续纤维增强复合材料在3D打印上的应用 | 拟邀北京化工大学/西安交通大学 |
碳纤维复合材料在汽车轻量化解决方案 | 拟邀 长城华冠 郭峰 项目总监/北汽新能源 |
复合材料在轨道交通领域的应用及发展 | 恒神股份 沈真 高级顾问 |
复合材料在航空产业应用及案例分析 | 余木火 东华大学 973科学家 |
分论坛二：高性能纤维及其复合材料技术与应用发展论坛 | |
高性能纤维及其复合材料在土木工程中的创新应 46 34256 46 15873 0 0 4027 0 0:00:08 0:00:03 0:00:05 4027 | 同济大学土木工程学院 余江滔 副教授 |
超高分子量聚乙烯纤维产品应用及发展趋势 | 拟邀东华大学/中石化仪征化纤 |
聚酰亚胺纤维的成型及最新应用 | 拟邀江苏奥神/陶氏杜邦/江苏先诺 |
高性能、低成本玄武岩连续纤维及其复合材料的开发应用 | 浙江石金/四川航天拓鑫/阜新矿业 |
高性能芳纶纤维成型及产品的应用 | 拟邀蓝星成都新材料/陶氏杜邦中国 |
超高分子量聚乙烯纤维在产品创新及广泛应用案例 | 拟邀帝斯曼中国/霍尼韦尔中国 |
碳化硅纤维及其复合材料成型及应用 | 拟邀苏州赛力菲/宁波材料所 |
高性能纤维在防弹衣材料上的应用 | 拟邀上海联博安防器材股份/上海固甲新材料 |
注：更多议题，火热征集中…… |
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