高性能纖維讓汽車輕量化

近年來，各大車企爭相布局新能源汽車，行業(yè)競爭日益激烈。然而，汽車輕量化問題始終是困擾該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。如何破解這道難題？新材料能否成為解決之道？日前，中國工程院舉行“高性能纖維與汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略研究”項目成果發(fā)布會，與會專家進行了探討。

高性能纖維帶來希望

有研究表明：總重量1550千克的新能源汽車續(xù)航里程186公里，如果總重量能減少到1011千克，則續(xù)航里程可提高到275.5公里。

如何實現(xiàn)輕量化？與會專家表示，纖維增強復合材料是至今為止綜合性能最好、能在工程上應(yīng)用的輕量化材料。包括碳纖維在內(nèi)的高性能纖維不僅可以用在汽車等運輸工具的減排降耗，還可以提高機械運動精度，幫助海洋化工裝備防腐蝕等。

中國工程院“高性能纖維與汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略研究”項目秘書長余木火介紹，2015年實現(xiàn)了全碳纖維車身的寶馬i3、i8電動車已經(jīng)成功商業(yè)化，重量僅151千克，售價僅3.4萬歐元，與金屬汽車相當。“不光是寶馬，國外幾乎所有知名汽車企業(yè)都紛紛與碳纖維企業(yè)緊密合作，開展了碳纖維復合材料汽車或零部件研發(fā)，國內(nèi)一大批上市公司也加入到碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈，并成為我國碳纖維規(guī)?；瘧?yīng)用的主力。可以說，掌握碳纖維等新材料技術(shù)的汽車企業(yè)將成為未來汽車業(yè)的龍頭。”余木火說。

在我國，上汽、北汽分別與東華大學合作研發(fā)了碳纖維金屬混雜車身代替高強度鋼，大眾、海源等還研發(fā)了底盤車身一體化微型車。奧新新能源汽車公司在2015年成功研發(fā)我國首輛碳纖維新能源汽車，今年3月通過所有測試，正在建設(shè)年產(chǎn)2萬輛碳纖維車身電動車生產(chǎn)線。

供給還需多方著力

與會專家介紹，作為輕量化材料的高性能纖維包括碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維、聚苯硫醚纖維、玄武巖纖維、聚酰亞胺纖維等。全球主要高性能纖維年產(chǎn)能33萬噸，中國只有7.3萬噸，供應(yīng)乏力。在競爭激烈的碳纖維領(lǐng)域，我國年產(chǎn)量僅為4000噸，大多數(shù)企業(yè)處在虧損狀態(tài)。“中國碳纖維企業(yè)有30多家，每家投入幾億元到十幾億元，最大規(guī)模不超過3000噸，相比國際龍頭3萬噸的規(guī)模而言，還是無法競爭。”余木火說。

除了原材料的不足，我國還缺乏大絲束碳纖維技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)鏈。“我國30多家企業(yè)全部生產(chǎn)小絲束，沒有大絲束碳纖維生產(chǎn)技術(shù)與產(chǎn)品。對新能源汽車而言，大絲束碳纖維成本低、織物效率高，鋪層次數(shù)少，滿足量產(chǎn)節(jié)拍。如果2020年新能源汽車產(chǎn)量達到500萬輛，還需要足夠多的大絲束碳纖維。”余木火說。

此外，我國生產(chǎn)碳纖維的關(guān)鍵材料和設(shè)備還依靠進口。據(jù)介紹，由于碳纖維油劑、碳化設(shè)備依靠進口，沒有大型石墨碳材料，許多企業(yè)不得不從國外購買要價不菲的汽車零部件自動化生產(chǎn)線。因此，我國新能源汽車要進一步發(fā)展，新材料的國產(chǎn)化非常重要。

盡管國內(nèi)許多企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出性能優(yōu)異的新材料汽車，但是要想向市場推廣，進入商業(yè)化，還需要進一步建立維修、回收和循環(huán)使用技術(shù)體系。“企業(yè)還要重視碳纖維汽車的回收再利用，維修等問題，否則汽車輕量化的進一步推廣就成問題。”中國化學纖維工業(yè)協(xié)會副會長賀燕麗說。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景可觀

國家發(fā)展改革委產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)司機械裝備處調(diào)研員吳衛(wèi)表示，隨著節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的深入實施，特別是近年來新能源汽車產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展，汽車輕量化包括輕金屬非金屬材料，產(chǎn)業(yè)化規(guī)?；l(fā)展進入了新的階段。

為加大支持力度，強化政策引導，去年國家發(fā)展改革委印發(fā)了《增強制造業(yè)核心競爭力三年行動計劃（2015-2017年）》，力爭用較短時間率先在軌道交通裝備、新能源（電動）汽車等重點領(lǐng)域，突破一批重大關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

針對當前高性能纖維與汽車輕量化產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問題，中國工程院項目組提出建議：建立若干“高性能纖維與輕量化產(chǎn)業(yè)鏈示范工程”，形成產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)具有合理開工率、連續(xù)穩(wěn)定運行、合理企業(yè)利潤的完整示范工程；培育行業(yè)龍頭企業(yè)，提高規(guī)模效益，參與國際競爭；設(shè)立“高性能纖維與輕量化”重點科技專項，加大科技攻關(guān)力度；建立我國高性能纖維與輕量化技術(shù)科技與人才培養(yǎng)體系和高性能纖維與輕量化國家實驗室或國家重點實驗室、國家工程實驗室、國家知識服務(wù)平臺。

中國工程院項目組還提出高性能纖維與汽車輕量化產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略：從2016年到2020年，通過科技攻關(guān)，建立高性能纖維與汽車輕量化設(shè)計制造技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)鏈體系，形成從原材料到碳纖維汽車及其零部件的標準及其檢測體系。從2020年到2025年，逐步推廣應(yīng)用到整個汽車產(chǎn)業(yè)。通過逐步擴大碳纖維生產(chǎn)規(guī)模，結(jié)合研發(fā)碳纖維制造新技術(shù)，降低原材料成本50%。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。