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超级跑车映衬国产碳纤维难题:追本逐利过甚 研发沦为“无力之举”?

32938人已浏览 时间 : 2017-04-13 23:48:02

导语:2017日内瓦车展上,超跑云集。瑞典超跑公司柯尼塞格发布了AgeraRSGryphon特别定制版,国内泰克鲁斯·腾风的首款量产超跑“至仁”也闪亮登场。这些超级跑车上都采用了大量的碳纤维复合材料,整车重量大大降低,强度优异,加速性能强劲。“至仁”超跑,泰克鲁斯官网“目前这些超跑上采用的碳纤维复合材料基本都是国…

     2017日内瓦车展上,超跑云集。瑞典超跑公司柯尼塞格发布了Agera RSGryphon特别定制版,国内泰克鲁斯·腾风的首款量产超跑“至仁”也闪亮登场。这些超级跑车上都采用了大量的碳纤维复合材料,整车重量大大降低,强度优异,加速性能强劲。




“至仁”超跑,泰克鲁斯官网




“目前这些超跑上采用的碳纤维复合材料基本都是国外企业供给的,国内碳纤维厂家在这一领域的应用比较少。”一位不愿透露姓名的碳纤维业内资深人士告诉新材料在线。



在汽车轻量化越来越受重视和践行的当前,国内碳纤维复合材料在超级跑车领域的应用有限,映衬出来的是产业资金缺失,还是研发遭遇瓶颈?亦或是某些未浮出水面的问题?延伸至普通汽车领域,应用情况是否乐观?



契合需求 顺应发展




1981年,迈凯轮首次把碳纤维技术应用到F1赛车上,拉开了碳纤维相关材料在汽车领域的应用帷幕。不过由于成本高昂等原因,碳纤维复合材料在汽车上的应用仍主要集中在赛车和超跑等高端领域。



现在,这一局面有望被打破。国内燃油政策的日益严苛,一定程度上催生了汽车轻量化市场的火热,进而促进碳纤维复合材料的应用。国外实验数据表明,汽车整车重量每减少100kg,百公里油耗可降低0.3-0.6L,二氧化碳排放可减少约5g/km。上述不具名业内人士表示,“在5到10年内,轻量化汽车将会在国内普及。”



而碳纤维复合材料是一种优秀的轻量化材料,密度仅为钢铁的1/4,比强度和比模量都很高,耐冲击、耐腐蚀,将其应用于汽车上,最大可减重50%,降低油耗的效果十分显著。目前,碳纤维复材主要适用于车身底盘、隔音板、发动机部件、轴承、轮毂和保险杠等部位。



图表:碳纤维与常用材料的力学性能对比



资料来源:赛瑞研究




据悉,国外汽车主流厂商已经相继发布了采用碳纤维复材的成熟汽车产品。比如宝马经与德国SGL公司合作,成功生产和发布了i3电动汽车。而国内也在大力发展碳纤维复合材料在汽车轻量化领域的应用。《中国制造2025》对轻量化车身的要求是实现复合材料/混合材料技术突破,降低成本,在新能源汽车上的应用率达到30%,自主率超过50%。另外,2020年国产高强碳纤维及其复合材料技术成熟度达到9级,实现在汽车、高技术轮船等领域的规模应用。



《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》和《新材料产业发展指南》亦对碳纤维复材的相关发展作出了明确规定。



图表:碳纤维在汽车上的应用实例



资料来源:赛瑞研究




全球各大汽车厂商与碳纤维公司联合开发



资料来源:赛瑞研究



有券商研究分析称,碳纤维复合材料的全球需求量有望在 2022 年达到 20 万吨左右,2020 年在汽车轻量化方面或可达到约 169 亿元的市场规模。调研机构LuxResearch在报告中指出,到2025年,碳纤维复合材料将有望成为全球汽车市场的主流配置。赛瑞研究数据表明,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。



全球碳纤维汽车市场需求量




资料来源:赛瑞研究




不过有资深人士提出:“国外的碳纤维制造自动化程度很高,成本已经降到很低。而国内在制造工艺方面就存在不少问题。比如在碳丝生产方面,国内一直有作努力,但现阶段存在的问题还是比较多。”



成本居高 技术不过关



碳纤维复合材料是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合,经过一系列复杂工艺处理制成的结构材料。现在市场上的碳纤维复材一般制备成本较高,因为比较好的碳纤维原材料的成本不低,与碳纤维配套的主要树脂体系(环氧类树脂)的价格也较高。



图表:碳纤维成本构成



资料来源:赛瑞研究



碳纤维及其复合材料的产业链包括原丝、碳纤维、上浆剂、树脂、预浸料、复合材料制品等环节,产业链长,涉及学科广,技术复杂。高性能碳纤维复合材料结构的研发必须由设计、材料、工艺三个领域的技术人员组成紧密配合的团队,相互协作共同努力才能完成。

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