2017年1月1日起，全國開始實施更加嚴(yán)格的國Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)，對汽車的排放量提出了更高的要求。而在2020年1月1日起，歐盟范圍內(nèi)所銷售的95%新車的二氧化碳平均排放水平必須由目前的130g/KM減少到95g/KM以下。在當(dāng)前的形勢下，汽車節(jié)能減排成為行業(yè)的發(fā)展趨勢。

目前汽車輕量化途徑有研發(fā)使用輕質(zhì)的材料、設(shè)計優(yōu)化結(jié)構(gòu)、使用輕量化制造技術(shù)。采用高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬材料是目前汽車實現(xiàn)輕量化最有效的途徑。2015年國務(wù)院發(fā)布的《中國制造2025》中已明確將碳纖維及其復(fù)合材料汽車零部件技術(shù)作為節(jié)能與新能源汽車領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。

碳纖維用于汽車輕量化的需求

2015年全球碳纖維汽車市場需求量達(dá)到了0.87萬噸，預(yù)計到2020年將超過2萬噸，未來五年年均增速高達(dá)21%，將成為增長最快和需求最大的領(lǐng)域之一。

2011-2016年全球汽車領(lǐng)域碳纖維需求量

資料來源：賽瑞研究

碳纖維用于汽車輕量化的優(yōu)勢

碳纖維及其復(fù)合材料在汽車輕量化領(lǐng)域的優(yōu)勢突出表現(xiàn)在以下方面：

碳纖維復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢

資料來源：玻纖情報網(wǎng)《從國內(nèi)外專利大數(shù)據(jù)分析CFRTP在汽車上的應(yīng)用及趨勢》

而目前碳纖維及其復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在賽車、超跑等豪華轎車，對于民用型轎車的應(yīng)用相對較少，制約碳纖維在汽車輕量化領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用的主要因素以及未來發(fā)展方向為：

碳纖維復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域應(yīng)用難點及未來發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)

碳纖維在汽車領(lǐng)域應(yīng)用具體案例分析

碳纖維復(fù)合材料目前已經(jīng)在高端車、超跑、賽車、改裝車、限量版車型以及少量的電動車上開始大量應(yīng)用。

目前，碳纖維復(fù)合材料在汽車零部件中的應(yīng)用主要分布在汽車車身、內(nèi)外飾、底盤系統(tǒng)、動力系統(tǒng)等等。

碳纖維復(fù)合材料在汽車的具體應(yīng)用

數(shù)據(jù)來源：賽瑞研究

世界上主要的汽車廠商與碳纖維廠商之間也建立了很多合作，共同推進(jìn)碳纖維復(fù)合材料在汽車輕量化領(lǐng)域的應(yīng)用。

汽車廠商與碳纖維企業(yè)之間的合作

資料來源：賽瑞研究

（1）碳纖維復(fù)合材料在汽車車身的應(yīng)用

碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用可使汽車車身減輕質(zhì)量40%-60%，相當(dāng)于鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的1/3-1/6，目前賽車和部分改裝車大多選用碳纖維復(fù)合材料車身，在降低重量的同時，因復(fù)合材料碰撞時減少了碎片的產(chǎn)生，從而提高了安全性。

碳纖維復(fù)合材料在汽車車身的應(yīng)用實例

資料來源：賽瑞研究

圖片來源：寶馬官網(wǎng)

（2） 碳纖維復(fù)合材料碳纖維在汽車輪轂的應(yīng)用

碳纖維復(fù)合材料的使用使得輪轂質(zhì)量得到降低，有助于減少車輪轉(zhuǎn)動慣量，使車輛擁有更快的啟動、停止以及轉(zhuǎn)向速度。

碳纖維復(fù)合材料在汽車輪轂中的應(yīng)用實例

資料來源：賽瑞研究

（3） 碳纖維復(fù)合材料碳纖維在汽車剎車、傳動系統(tǒng)的應(yīng)用

碳纖維復(fù)合材料制動盤可以在50m內(nèi)將車速由300KM/h降50Km/h。碳纖維制動盤可承受2500℃的高溫，且性能穩(wěn)定。而碳纖維傳動軸不僅可減輕重量60%，而且具有更好的耐疲勞性和耐久性。

碳纖維復(fù)合材料在汽車剎車、傳動系統(tǒng)的應(yīng)用實例

資料來源：賽瑞研究

圖片來源：Toray官網(wǎng)

（4） 碳纖維復(fù)合材料碳纖維在汽車內(nèi)飾、門窗的應(yīng)用

碳纖維復(fù)合材料具有較好的吸振效果，對撞擊有較大的緩沖作用，且減少撞擊碎片的產(chǎn)生，提高了安全性。碳纖維內(nèi)外飾材料的使用，除了汽車輕量化，還簡化零件制造工藝，降低零件加工、裝配、維修費用，降低生產(chǎn)成本。

碳纖維復(fù)合材料在汽車內(nèi)飾、門窗的應(yīng)用實例

資料來源：賽瑞研究

圖片來源：Toray官網(wǎng)

（5） 碳纖維復(fù)合材料碳纖維在汽車進(jìn)氣系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用

碳纖維復(fù)合材料作為汽車進(jìn)氣系統(tǒng)材料，一方面可減輕重量，達(dá)到輕量化的效果；另一方面，碳纖維材料易加工成各種曲面形狀，且表面較為光滑，可有效提高進(jìn)氣效率。而碳纖維良好的高溫性能使其在發(fā)動機(jī)領(lǐng)域得以應(yīng)用。

碳纖維復(fù)合材料在汽車進(jìn)氣系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用實例

資料來源：賽瑞研究

圖片來源：Toray官網(wǎng)

碳纖維用于汽車輕量化的專利分析

碳纖維復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，相應(yīng)的專利申請量也隨之增長。

汽車用碳纖維復(fù)合材料專利申請地區(qū)分布

資料來源：專利分析可視化

從圖中可以看出，日本專利數(shù)目為4176項，占比高達(dá)40%以上。歐洲和美國緊隨其后，中國以1133項位居第四，但是與日歐美之間仍然還存在一定差距。

全球?qū)＠暾埣夹g(shù)構(gòu)成分布圖

資料來源：專利分析可視化

從圖中可以看出，汽車用碳纖維復(fù)合材料專利申請主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計和在汽車部件方面。

汽車用碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域在結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域?qū)＠植?/p>

資料來源：《國家知識產(chǎn)權(quán)局全球車用碳纖維復(fù)合材料專利分析報告》

汽車用碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域在成型工藝領(lǐng)域?qū)＠植?/p>

資料來源：《國家知識產(chǎn)權(quán)局全球車用碳纖維復(fù)合材料專利分析報告》

汽車用碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域在汽車部件領(lǐng)域?qū)＠植?/p>

資料來源：《國家知識產(chǎn)權(quán)局全球車用碳纖維復(fù)合材料專利分析報告》

從圖中可以看出，東麗、豐田、寶馬、日產(chǎn)、戴勒姆在三個領(lǐng)域的專利數(shù)目均處于前列，屬于產(chǎn)業(yè)鏈的原料、復(fù)合材料供應(yīng)商，汽車部件以及整車廠商。

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