9月11日，在天津舉辦的“2014中國國際石油化工大會(huì)”——石化創(chuàng)新：助力汽車輕量化與燃料清潔化專題研討會(huì)上，來自石油化工與汽車兩大領(lǐng)域的不同專家，通過各自不同的觀點(diǎn)提出了汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能與環(huán)保的發(fā)展路徑，為汽車行業(yè)可持續(xù)發(fā)展提出了多樣的解決方案。

在中國石油對(duì)外依存度已接近60%的今天，作為世界汽車第一產(chǎn)銷大國的中國，在人均普及率還不高的背景下，已經(jīng)面臨環(huán)境、交通等一系列問題所帶來的嚴(yán)峻約 束。中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長李萬里提出，加快發(fā)展環(huán)境友好型汽車產(chǎn)品，加快乘用車節(jié)能減排進(jìn)程和商用車清潔化進(jìn)程，是我國汽車行業(yè)未來發(fā)展的戰(zhàn)略任務(wù)。 為了完成此項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，汽車行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈與包括裝備、材料、電子、化工等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的深度融合，是構(gòu)成現(xiàn)代汽車制造與服務(wù)體系的重要內(nèi)容。

纖維增強(qiáng)塑料是汽車輕量化的主要方向之一

汽車整車的減重，主要可采用結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)、材料輕量化、工藝輕量化三種途徑來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用不同的非金屬復(fù)合材料，已經(jīng)成為汽車產(chǎn)業(yè)減重的主要途徑之一。

一汽集團(tuán)技術(shù)中心材料部非金屬研究室高級(jí)專家，中國汽車工程學(xué)會(huì)汽車非金屬材料分會(huì)秘書長江梅，從專業(yè)的角度提出了汽車輕量化對(duì)化工新材料的需求。從全球 新車發(fā)展趨勢不難看出，因排放與油耗所限，汽車整備質(zhì)量下降是大勢所趨。江梅認(rèn)為，汽車輕量化材料已經(jīng)在向高性能、低成本的高強(qiáng)鋼、輕合金、纖維增強(qiáng)塑料 的多種材料組合方向發(fā)展。

在汽車輕量化所使用的幾種主要新型材料中，聚合物基復(fù)合材料具有傳統(tǒng)單一材料所不能實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)與功能的可設(shè)計(jì)性，根據(jù)不同的批量，采用不同聚合物基復(fù)合材 料會(huì)獲得減重及降成本的雙重效果。江梅指出，目前熱塑性復(fù)合材料用于汽車內(nèi)飾件、外飾件的技術(shù)和材料種類已基本成熟，只是根據(jù)不同的級(jí)別的車型和不同的風(fēng) 格進(jìn)行材料種類的調(diào)整和選用即可。

從復(fù)合材料——碳纖維在汽車傳動(dòng)軸上的應(yīng)用來看，在廂式車和貨車中，用碳纖維傳動(dòng)軸代替金屬軸，不僅減輕了重量，而且降低了噪聲和振動(dòng)，并使整體工作更為 平順。在英國GKN公司用纖維增強(qiáng)塑料制造的傳動(dòng)軸實(shí)例中，重量減輕達(dá)50%～60%，抗扭性比鋼軸大10倍，彎曲剛度大15倍。

對(duì)于汽車產(chǎn)業(yè)使用新材料的需求與展望，江梅表示，通過多種纖維排布，可獲得更高性能的碳纖維復(fù)合材料；與其他纖維相比，碳纖維復(fù)合材料具有更高的性價(jià)比， 因此已經(jīng)成為汽車深度輕量化中主、次結(jié)構(gòu)件的首選材料。尤其是與航空材料的超高性能需求相比，汽車用碳纖維不需要航空材料那樣高的抗撕裂性，有其降成本的 空間，是未來汽車產(chǎn)業(yè)尋求性能與成本的最佳交點(diǎn)之一。

從市場化角度看，以低成本的碳纖維材料開發(fā)為例，如果以年產(chǎn)純電動(dòng)乘用車400萬輛和客車100萬輛計(jì)，僅車身一項(xiàng)對(duì)低成本碳纖維的需求量就為75萬噸，以目前的單價(jià)約80元/公斤來計(jì)算，產(chǎn)值為6000萬元。

從榮威E50看聚合物復(fù)合材料的具體應(yīng)用

中國工業(yè)報(bào)記者在采訪中了解到，來自德國贏創(chuàng)工業(yè)集團(tuán)的汽車輕量化設(shè)計(jì)，涵蓋輕量化設(shè)計(jì)、節(jié)能減排、照明和表面處理技術(shù)等領(lǐng)域，可以提供廣泛的解決方案。 贏創(chuàng)功能性聚合物業(yè)務(wù)部丙烯酸聚合物業(yè)務(wù)亞太區(qū)創(chuàng)新管理總監(jiān)欒大奇博士介紹，贏創(chuàng)為汽車輕量化設(shè)計(jì)提供的解決方案中，包括聚合物車窗，用于“三明治”結(jié)構(gòu) 復(fù)合材料的超輕結(jié)構(gòu)泡沫芯材與快速固化樹脂，用于塑料金屬包塑件的粘接劑，以及用于替代金屬的高性能材料。

記者注意到，在本屆中國國際石油化工大會(huì)上，贏創(chuàng)公司展臺(tái)上的一輛榮威E50電動(dòng)汽車，展示了該公司產(chǎn)品在幫助汽車節(jié)能減排方面的各種應(yīng)用。比如，榮威 E50所采用的贏創(chuàng)PLEXIGLAS誖寶克力誖材料，能為汽車后窗減重40%～50%。欒大奇介紹，這種帶有涂層的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），可以 廣泛取代傳統(tǒng)的無機(jī)玻璃，具有優(yōu)異的紫外線穩(wěn)定性和聲學(xué)性能，可提高整車的附加值。

此外，榮威E50的引擎蓋采用了由贏創(chuàng)開發(fā)的ROHACELL誖硬質(zhì)結(jié)構(gòu)泡沫材料。據(jù)了解，該材料用作夾層結(jié)構(gòu)的芯材。相比金屬引擎蓋，夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料 減重效率高達(dá)70%。欒大奇表示，為了支持復(fù)合材料部件的批量生產(chǎn)，樹脂灌注生產(chǎn)工藝中運(yùn)用了基于VES鄄TAMIN誖固化技術(shù)的環(huán)氧樹脂體系，使成型周 期進(jìn)一步縮短，從而能夠適應(yīng)批量化生產(chǎn)的要求。

復(fù)合材料供應(yīng)商應(yīng)與汽車制造商協(xié)同開發(fā)

福特汽車的一項(xiàng)研究表明，復(fù)合材料可以將汽車零部件種類減為原來的8%，加工費(fèi)用可降低60%，粘結(jié)費(fèi)用相對(duì)于焊接可減少25%～40%。例如，復(fù)合材料 中的碳纖維復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、設(shè)計(jì)自由度大、集成性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在碰撞中的能量吸收能力是鋼或鋁的4～5倍，正在成為汽車輕量化材料的新寵。

在已知的汽車應(yīng)用案例中，寶馬最新的i3碳纖維車身電動(dòng)汽車，軸距達(dá)2570毫米，汽車總重為1248公斤。由于車身使用了碳纖維材料，比起傳統(tǒng)的電動(dòng)汽 車，其車身重量減輕了250～350公斤。另一款寶馬miniE電動(dòng)汽車，應(yīng)用了碳纖維車頂，相比鋼制車頂，其重量減輕約6公斤，相當(dāng)于鋼制車頂重量的一 半，大幅降低了車輛的重心，車輛動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性更強(qiáng)。

新款梅賽德斯-奔馳SLR邁凱輪跑車上，是全球率先采用碳纖維制成的前端碰撞緩沖構(gòu)件的量產(chǎn)轎車，車身殼體、車門和發(fā)動(dòng)機(jī)罩均由碳纖維復(fù)合材料制成，主體結(jié)構(gòu)的重量降低了30%左右。

由于金屬材料的解決方案已經(jīng)完全透明化，相對(duì)神秘的碳纖維復(fù)合材料在汽車中的應(yīng)用有什么需要注意的嗎？對(duì)此，中國復(fù)合材料集團(tuán)有限公司總經(jīng)理張定金表示， 復(fù)合材料不應(yīng)作為金屬材料的簡單替代品，重點(diǎn)應(yīng)建立碳纖維復(fù)合材料在汽車上應(yīng)用的系統(tǒng)解決方案，形成降低全壽命成本的應(yīng)用理念。此外，碳纖維制造商及復(fù)合 材料供應(yīng)商應(yīng)與汽車制造商建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，共同開發(fā)碳纖維汽車部件。