碳纖維復(fù)合材料作為材料界的新星，這些年收到的關(guān)注和青睞不勝枚舉，從汽車領(lǐng)域，到醫(yī)療領(lǐng)域也有它的身影。不過目前碳纖維復(fù)合材料還沒有真正融合于這些行業(yè)，更多的還只是在探索和嘗試。經(jīng)過這些年的探索，碳纖維復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域已經(jīng)有了6個(gè)不錯(cuò)的嘗試，效果令人欣喜。
 
碳纖維復(fù)合材料在汽車行業(yè)應(yīng)用
 
碳纖維復(fù)合材料因?yàn)樽陨砀邚?qiáng)度的性能，在部分零部件的更新?lián)Q代中取得了不錯(cuò)的成績(jī)，但也因?yàn)樾阅艿拈_發(fā)尚未成熟，因此還無法覆蓋汽車的整體，下面的這6種成功嘗試，包含了車身、內(nèi)飾、底盤等多個(gè)部分。
 
碳纖維復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的6個(gè)成功嘗試
 
1、碳纖維汽車車身
 
碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料有足夠的強(qiáng)度和剛度，是制造汽車車身的最輕材料。預(yù)計(jì)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。英國(guó)材料系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室曾對(duì)碳纖維復(fù)合材料減重效果進(jìn)行研究，結(jié)果表明，碳纖維增強(qiáng)聚合物材料車身重172kg，而鋼制車身質(zhì)量為368kg，減重約50%。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(shí)，因復(fù)合材料碰撞時(shí)減少了碎片的產(chǎn)生，從而提高了安全性。
 
應(yīng)用實(shí)例：寶馬i3碳纖維座艙減重50%，通用超輕概念車采用碳纖維車身和底盤減重68%；斯巴魯WRX STItS采用CFRP車頂，相比鋼板減重80%
 
碳纖維汽車輪轂
 
2、碳纖維汽車輪轂
 
作為保證汽車行駛安全的重要部件之一，輪轂不僅要承受整車重量和載重，還要傳遞驅(qū)動(dòng)和扭矩。這對(duì)汽車輪轂的質(zhì)量要求極高。汽車輪轂要具有較高的強(qiáng)度和抗沖擊性，較好的耐熱和導(dǎo)熱性以及較好的耐久性和安全性。碳纖維復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐熱性和耐久性，可替代金屬作為輪轂材料。同時(shí)，碳纖維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(dòng)慣量，使車輛擁有更快的啟動(dòng)、停止以及轉(zhuǎn)向速度。
 
應(yīng)用實(shí)例：福特新一代野馬Shelby GT350R配備了碳纖維輪轂。其重量?jī)H為8.6kg，而一般鋁合金輪轂重量要達(dá)到15kg；瑞典柯尼賽格的Agera車型整個(gè)輪轂上除了輪胎氣門嘴，其余部件均為碳纖維打造。在降低約20kg的簧下質(zhì)量的同時(shí)，還保證了堅(jiān)固和安全。
 
3、碳纖維剎車系統(tǒng)應(yīng)用
 
汽車制動(dòng)器襯片主要使用石棉材料，制動(dòng)時(shí)易摩擦產(chǎn)生高溫，出現(xiàn)性能的熱衰退，而產(chǎn)生的石棉粉塵有致癌危害。碳纖維復(fù)合材料的比強(qiáng)度高、耐磨性好、耐熱性好，應(yīng)用在汽車剎車片上，可作為石棉的替代品。碳纖維制動(dòng)盤可以在50m內(nèi)將車速由300KM/h降到50Km/h。碳纖維制動(dòng)盤可承受2500℃的高溫，且性能穩(wěn)定。
 
應(yīng)用實(shí)例：Porsche AG等車采用碳纖維制動(dòng)盤，能在50m內(nèi)將車速?gòu)?00km/h降到50km/h。
 
碳纖維汽車內(nèi)飾
 
4、碳纖維內(nèi)外飾應(yīng)用
 
碳纖維復(fù)合材料具有較好的強(qiáng)度、韌性、耐熱性和耐老化性，可改善傳統(tǒng)塑料制品脆性高、耐久性不好的缺點(diǎn)，作為汽車內(nèi)飾材料使用。碳纖維復(fù)合材料還具有較高的強(qiáng)度和剛性、較好的抗沖擊性，可作為金屬材料的替代品運(yùn)用于汽車外飾構(gòu)件。同時(shí)，碳纖維復(fù)合材料具有較好的吸振效果，對(duì)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。此外，碳纖維內(nèi)外飾材料的使用，除了達(dá)到汽車輕量化效果，還簡(jiǎn)化了零件制造工藝，降低了零件加工、裝配、維修費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本。
 
應(yīng)用實(shí)例：寶馬M4配備了碳纖維質(zhì)地的前后保險(xiǎn)杠；改裝版奔馳G50在外部套件、內(nèi)外飾等多處使用碳纖維復(fù)合材料，在減重的同時(shí)動(dòng)力也得到升級(jí)。
 
5、碳纖維傳動(dòng)軸應(yīng)用
 
汽車傳動(dòng)軸的受力情況比較復(fù)雜，尤其要承受很大的扭矩，對(duì)材料性能要求較高。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有各向異性、比強(qiáng)度高和比模量相對(duì)較低的特點(diǎn)，替代金屬材料作為傳動(dòng)軸可較好的滿足使用需求。碳纖維傳動(dòng)軸不僅可減輕重量60%，而且具有更好的耐疲勞性和耐久性。
 
應(yīng)用實(shí)例：豐田86碳纖維傳動(dòng)軸僅5.53kg，減重50%；蘭博基尼第六元素概念車使用碳纖維活塞連桿取代鋼制連接件，重量減輕40%-50%。
 
碳纖維汽車進(jìn)氣系統(tǒng)
 
6、碳纖維進(jìn)氣系統(tǒng)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。
 
應(yīng)用實(shí)例：福特FalconXR6 Sprint轎車采用100%碳纖維制造的進(jìn)氣系統(tǒng)。碳纖維進(jìn)氣管重235克，而塑料進(jìn)氣管則為438克；寶馬E82 135i配備的碳纖維高流量進(jìn)氣系統(tǒng)，使用高規(guī)格制程的雙面碳纖維風(fēng)箱與管路，可有效隔絕熱源，提供了更穩(wěn)定的冷空氣來源，提升燃燒效率，釋放高轉(zhuǎn)速馬力。
 
通過以上資料介紹，我們可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的總結(jié)。首先碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用在汽車領(lǐng)域是可行的，并且已經(jīng)得到了證實(shí)；其次只有汽車的部分位置使用了碳纖維復(fù)合材料替代；另外研究碳纖維汽車領(lǐng)域應(yīng)用，需要投入較大的經(jīng)濟(jì)和精力，這也是目前碳纖維汽車領(lǐng)域應(yīng)用并不廣泛的原因；最后碳纖維復(fù)合材料進(jìn)入汽車行業(yè)，給汽車輕量化，甚至高鐵等這些與民生相關(guān)的領(lǐng)域指明了可行的方向。