目前碳纤维复合材料凭借其优秀的减重潜力在汽车行业备受期待，满足低碳环保、可持续的创新发展要求，众多企业都在尝试将碳纤维应用在汽车上。自宝马在其i系列车型成功使用碳纤维复合材料后，国内外在高性能碳纤维及其复合材料领域不断取得突破。我国在关键技术、装备及应用等方面也有大幅的提高，国内前途K50和蔚来ES6两款量产碳纤维复合材料部件车型相继问世。与此同时，碳纤维复合材料的应用范围也不断扩展。从车身、内外饰系统向底盘、动力总成系统延伸；从外覆盖件材料向结构件材料或结构增强材料延伸。尤其是近一两年，新能源汽车的快速发展给碳纤维行业提供了巨大机遇，碳纤维在电池包外壳等部件上应用也逐渐拓展。
然而，碳纤维的批量化应用还面临着成本、生产周期、成熟的工艺体系、有效的材料回收工艺等方面的问题。需要在解决材料、设计、回收等技术问题的同时，逐步完善相应技术体系和应用标准的建设，同时还需要建立涵盖碳纤维原丝、树脂、复合材料成型工艺及设备、结构设计、检测与评价、材料回收与再利用等全面的成熟的稳定的产业供应链。这无疑需要全行业产业链的共同努力和进步。
美研究人员通过表面改性使碳纤维复合材料更加坚韧:
据中国复材报道，复合材料的性能可能取决于不同部件之间的界面兼容性。最具挑战性的复合材料组合之一是碳纤维和聚丙烯。美国亨德森和DEVCOM陆军研究实验室的同事利用碳纤维的导电性，用电化学修饰方法用小分子修饰其表面。将正丁基苯基基团电化学接枝到纤维表面并加入到聚丙烯中，可使复合材料的韧性提高30-32%。与未经处理的纤维相比，具有表面改性的纤维的复合材料在失效前可以承受更大的冲击，而不会对其他物理性能产生不利影响。该团队还已经在一个试验规模的设施上生产了改性纤维复合材料，现在正在努力提高其他物理性能，如拉伸强度和刚度。改进后的复合材料可大幅改善氢气压力容器或容易受到轻微碰撞的汽车部件的性能，这些部件的抗冲击性往往很关键。
据碳纤维及其复合材料技术报道，英国领先复合材料设计和工程咨询公司DexetTechnologies证实，它正在为GTOEngineeringSqualo设计一种全新的碳纤维整体式车身。Dexet是一系列备受推崇的开发合作伙伴中的最新成员，它是GTOEngineering公司及其Squalo量产汽车的战略合作的一部分，预计将于2023年第4季度发布。全碳纤维整体式底盘和车身必须保持低于1000kg的设计规格重量。将最先进的底盘与全新的4.0升四凸轮V12发动机相结合。Squalo硬壳式底盘和车身的构造方法仅适用于最著名的超级跑车。
根据化学工业日报发布的消息，日本帝人有限公司(Teijin)正在为汽车碰撞箱结构提供其Sereebo型碳纤维增强热塑性塑料来替代传统钢和铝材料。汽车碰撞箱是一种在发生碰撞时保护汽车乘客的结构部件。Sereebo可以以随机取向的板材形式自由压模，其中碳纤维丝束会以随机取向进行分布。在每克70焦耳的情况下，该碳纤维增强热塑性材料的减震能力是传统钢的4-5倍，是铝或传统碳纤维增强热固性塑料(CFRP)的2-3倍。目前可用等级材料中碳纤维的体积分数(Vf)为35%。Sereebo是专为汽车材料等应用而开发的，具有较高的制造生产率，只需约一分钟即可形成一个部件。其卓越的物理性能和延展性使其被通用汽车公司用于皮卡车床的制造。为在寻求成本和性能之间的平衡，有可能会对该新材料及其成型进行调整。
据外媒报道，日本帝人株式会社(TeijinLimited)同意与日本再生碳纤维制造商FujiDesign建立业务联盟，从而生产、供应和商业化采用低环境影响工艺生成的再生碳纤维增强塑料(CFRP)产品。FujiDesign专有的“精密热解”技术可通过去除基体树脂，从使用过的CFRP中生产出高质量的碳纤维。该技术绿色环保，其产生的二氧化碳排放量比使用原始原材料生产的碳纤维还少90%。
碳纤维复合材料是一种高强度、轻质、耐腐蚀、耐磨损的材料，广泛应用于航空航天、汽车、运动器材等领域。碳纤维复合材料由碳纤维和基体材料构成，常用的基体材料包括环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等。其主要特点如下：
（1）轻质高强，碳纤维复合材料的密度约为铝的1/4，强度却比铝高5倍以上；耐腐蚀，碳纤维本身具有不易腐蚀的性质，且经过表面处理后能够更好地抵御化学腐蚀；
（2）抗疲劳，碳纤维复合材料具有极佳的抗疲劳性能，因此适合用于高应力、高强度的应用场合；
（3）导电性好，碳纤维本身是导电的，因此碳纤维复合材料也具有优良的导电性能；
（4）成型性好，碳纤维复合材料可以通过多种成型工艺进行制备，如手工层叠、自动化纺织、预浸料等，且成型后能够保持较好的尺寸精度。碳纤维复合材料与其他常见材料性能对比如下（见表1）。
通过表1对比可知，碳纤维复合材料具有较高的比强度和抗拉强度，可取代铝合金等材料作为汽车结构制造的主要材料，有利于减轻汽车质量与重量。碳纤维复合材料的制备工艺主要包括以下步骤。
第一，原材料准备。碳纤维复合材料的主要原材料是碳纤维和树脂。碳纤维是由聚丙烯腈等高分子材料经过拉伸、碳化等工艺制成的纤维，树脂通常使用环氧树脂、酚醛树脂等。第二，碳纤维预处理。碳纤维预处理是为了提高碳纤维与树脂之间的黏着强度。通常先将碳纤维进行表面处理，包括氧化、电解、喷砂等方法，然后进行涂覆处理，如涂覆表面活性剂、树脂胶等。第三，布料制备。将预处理后的碳纤维按照一定的规格和比例排列成布料。布料的排列方式决定了复合材料的力学性能和外观。第四，树脂浸渍。将布料放入浸渍槽中，用树脂浸泡几分钟，使布料充分浸渍。然后将浸渍后的布料在压力机中进行压缩，使树脂与碳纤维充分接触，排出空气和水分。第五，固化。将浸渍后的布料放入烤箱中进行固化。树脂在烤箱中加热硬化，形成固体结构，同时与碳纤维形成化学键，使复合材料具有高强度和刚性。最后，后处理。复合材料制备完成后，需要进行后处理，包括修整、钻孔、打磨、涂漆等，以使复合材料的外观和尺寸符合要求。
汽车轻量化是指通过采用轻量化材料，如碳纤维复合材料来降低汽车的自重，提高燃油经济性和环保性能。
（1）将碳纤维复合材料应用于车身结构件中。碳纤维复合材料可以用于制造车身结构件，如车顶、车门、车尾等。这些部件的轻量化可以有效减轻汽车的自重，提高燃油经济性。
（2）将碳纤维复合材料应用于刹车系统中。碳纤维复合材料具有优良的耐高温性能和抗磨性能，因此适合用于制造刹车系统零部件，如刹车盘、刹车片等。
（3）将碳纤维复合材料应用于底盘悬挂系统中。碳纤维复合材料可以用于制造底盘悬挂系统的弹簧、减震器等零部件，能够有效减轻汽车的重量，提高悬挂系统的响应速度和操控性能。
（4）将碳纤维复合材料应用于内饰中。碳纤维复合材料可以用于制造汽车内饰件，如仪表板、门板、中控台等，其具有优良的表面质感和耐磨性能，能够提高汽车的豪华感和品质感。
常见的热压罐成型方法存在能耗大、周期长等缺点，难以满足汽车高效率、大规模的制造生产需求。热压成型技术弥补了热压罐成型的缺陷，具有效率高、成本低、易于实现自动化等优势，可以帮助复合材料更好地应用于汽车领域。热压成型工艺是在一定的温度与压力下，树脂基体发生熔融流动，重新浸渍纤维，从而制备一定形状的复合材料零件（见图2）[5]。热压成型过程中，因成品造型较复杂、布料的刚度低等特性，会导致纤维的扭曲，成品容易出现套扣、起皱等问题，严重影响成品的力学性能，所以可以适当使用传统金属板料成形装置，在较短成形周期内实现自动化生产，从而改善其较短成形周期内存在的缺陷。
碳纤维复合材料的回收技术是指通过一系列工艺流程将废旧碳纤维复合材料进行再利用，以减少资源浪费和环境污染[6]。碳纤维复合材料的回收技术可以分为物理回收和化学回收两种。其中，物理回收是指通过机械力、热力等方式将碳纤维复合材料进行分离和再利用。常见的物理回收方法包括研磨、剪切、热解等。研磨可以将碳纤维复合材料研磨成细小颗粒后进行再加工；剪切可以将碳纤维复合材料切割成小块，再进行加工或再生；热解可以通过高温处理将复合材料中的树脂分解，再进行碳纤维的回收利用。化学回收是指通过化学反应将碳纤维复合材料中的树脂分解，并将碳纤维进行回收利用。常见的化学回收方法包括溶剂回收、酸碱回收和水解回收等。其中，溶剂回收是指使用溶剂将树脂溶解，再将碳纤维进行分离和回收；酸碱回收是指使用酸或碱将树脂进行分解，再将碳纤维进行回收利用；水解回收是指使用水将树脂进行分解，并将碳纤维进行回收利用。无论是物理回收还是化学回收，都需要考虑回收效率和回收后碳纤维的性能损失问题。因此，碳纤维复合材料的回收技术还需要进行进一步的研究和优化，以实现更高效、更经济、更环保的回收利用。
（1）车门有限元模型构建。利用有限元分析软件建立包含PlyStack的汽车车门有限元模型，借助PlyStack方式完成碳纤维复合材料铺层定义，便于观察铺层结构。
（2）车门模态分析。为最大限度地减少模态之间存在的耦合现象，防止汽车出现共振情况，仅对汽车局部模态频率进行研究。碳纤维复合材料汽车车门模态分析结果如下（见表2）。
（3）车门刚度分析。汽车车门的刚度足够大，可有效避免车门出现变形现象，提升车门的密封性。因此，对汽车车门下弯、扭转和汽车内外板刚度进行分析，利用对比分析的方式实现参考数值与车门刚度之间的比较。车门刚度分析结果统计如下（见表3）。
结果显示，该车门各种类型刚度均大于参考值，具有较强刚度特性。结合碳纤维复合材料的优势对汽车车门进行轻量化设计，可达到汽车车门的减重目的，实现汽车轻量化效果。
碳纤维复合材料被广泛应用于航空、机械、汽车等多个领域，在满足汽车装配和性能的要求下，利用铺层、尺寸等结构优化设计的方法，可以在最大程度上减轻汽车的整体重量，提升汽车的性能。通过利用有限元分析软件建立模型实现碳纤维复合材料可视化定义，利用轻量化技术将汽车车门、车身等部位的内外板上集成部分零件，简化汽车结构特性等，可以有效减轻汽车的重量，实现汽车轻量化效果。综合分析可知，碳纤维复合材料在汽车轻量化中的应用前景十分广阔，随着技术的不断提升和生产成本的逐步降低，碳纤维复合材料在未来汽车制造中将会发挥更加关键的作用。
作者：刘琪
随着能源危机的加重与节能减排法律法规的推动，汽车轻量化、电动化、智能化已成为汽车领域的发展主题。
复合材料特别是碳纤维树脂基复合材料，具有高强度、高模量、低密度、耐疲劳、耐腐蚀、性能可设计和阻尼抗震性能好的独特优势。在汽车轻量化、电动化、智能化应用中发挥着关键作用。无论是在车身和内饰部件、动力总成、电机座还是刹车系统，还是在冷却水泵、废气处理的轴承、真空泵的转子和叶片或密封用的密封圈中使用碳纤维复合材料比常规材料要轻得多。
在汽车中会用到越来越多的复合材料，这毋庸置疑。汽车轻量化是汽车节能减排的必由之路。
1车身及主要零部件
车门、发动机罩、后扰流板
挡况板
气体阻尼器／减震器涂层
车顶
2车身外壳部件
车顶枢架
导流板
A,B,C-柱
后排座椅
基于复合材料的电池外壳
门槛
地板钢筋
3碳陶瓷刹车盘
4电池解决方案
理离子电池用石墨阳极材料
铅碳电池用膨胀石墨添加剂
5摩擦材料
齿轮同步环
离合器从动盘
刹车片用氧化纤维
6底盘部件
复合钢板弹簧
复合螺旋弹簧
7气体扩散层和双极板
燃料电池
8叶片和转子
刹车辅助泵
舒适泵
储罐泄漏诊断
9密封材料
气缸盖
柴油颗粒滤清器
排气系统
辅助加热
10轴承和机械密封件
燃油泵
冷却水泵
废气再循环
涡轮增压器
空调压缩机
11热管理材料
石墨粉
石墨箔
轻量化石墨板
石墨相变复合材料
12换向器盘和碳刷
交流发电机
起动机
冷却风扇
13其他
座椅加热器用碳纤维
注塑件用的短切碳纤维
内饰零件，如由热塑材料和片状模塑料(SMC）制成的包裏架
基于氧化纤维的发动机舱层隔离用无坊布
车身部件从后扰流板、挡泥板和发动机罩延伸到车门和车顶
高品质的碳纤维复合材料与其他材料组成的结构件，能够在满足结构部件机械应力和碰撞行为高要求的同时减轻车辆重量。如后排座椅、车顶框架、挡风玻璃框架、A柱、B柱、C柱加强件、门槛和支柱。
一种基于无纺布和纤维增强热固性复合材料高压电池外壳，与钢制部件相比，重量减轻了50%。通过了耐火性、刚度、声学以及热和电磁屏蔽的最高检验标准。无纺布的使用大大提高了组件的可设计性，可针对不同生产工艺设计成不同的几何形状。
宁德时代正式加入联合国全球契约组织
宁德时代正式加入联合国全球契约组织，承诺将支持UNGC关于人权、劳工、环境和反腐败四个领域的十项原则。作为新能源行业领先企业，宁德时代始终坚持走可持续发展之路，持续通过自身的技术和商业模式创新、绿色极限制造以及全产业链布局的优势，助力全球能源转型和绿色生态建设。同期，宁德时代因在可持续发展领域表现优异，成功入选著名评级公司标准普尔全球（简称“标普全球”）首期《可持续发展年鉴（中国版）2023》。该《年鉴》根据标普全球ESG评分，对行业中评分排名前15%的公司进行识别，并给予不同程度的表彰。宁德时代2022年企业可持续发展评估（CorporateSustainabilityAssessment,CSA）51分（全球行业排名前6%），从1,590家中国企业中脱颖而出，成为入选《年鉴》的88家公司之一。
国轩高科携手巴斯夫共同推进电池材料创新
伊顿披露可持续发展实质性进展
采埃孚展示先进的商用车电驱桥系统
采埃孚商用车解决方案事业部（CVS）展示了最新的电驱动解决方案，强调其对于未来纯电动出行的坚定承诺。目前，采埃孚电驱动解决方案产品范围涵盖中央电驱动系统、电驱桥系统和电驱动零部件，为商用车制造商提供了实现车辆电动化所需的所有关键技术。集成式模块化电驱系统适用于轻型、中型、重型车辆及挂车，可实现低噪音和零排放运行。近日，采埃孚在德国腓德烈斯哈芬举行的“全球技术日”上展示了AxTrax2电驱桥系统、AxTrax2dual双电机电驱桥系统，以及此前推出的CeTrax2dual双电机中央电驱动系统。
瑞萨电子推出R-CarS4入门套件
全球半导体解决方案供应商瑞萨电子近日宣布推出一款用于汽车网关系统的全新开发板——R-CarS4入门套件，作为一款低成本且易用的开发板，用于瑞萨R-CarS4片上系统（SoC）的软件开发，该SoC为云通信和安全车辆控制提供高计算性能和一系列通信功能。与现有R-CarS4参考板相比，新的入门套件是一个成本更低且易用的选择，构建了包含评估板和软件的完整开发环境。工程师可以利用全新套件轻松开始对汽车服务器、互联网关、连接模块等应用的初步评估，实现快速应用开发。
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连接和传感领域的全球行业技术企业TEConnectivity携其本土研发智造的最新产品及技术解决方案亮相2023年慕尼黑上海电子展。围绕本土智造、创新研发、赋能转型、全球视野等主题，TE在本次展会上展示了其汽车事业部在汽车电动化、智能化连接领域的产品策略、解决方案、工程能力与智能制造水平。
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英飞凌科技股份公司与奥地利产品合规公司Kontrol建立战略合作关系，以使未来出行更加合规与安全。在自动驾驶领域，法律要求、标准、规范和法院裁决仍对所有的市场参与者带来重大挑战。而主管部门和车辆注册机构所面临的挑战是如何找到一种安全且具有成本效益的办法来获得公共交通领域的自动驾驶许可，通常为法律和技术的形式。
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