近年來，各大車企爭相布局新能源汽車，行業競爭日益激烈。然而，汽車輕量化問題始終是困擾該產業發展的瓶頸。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創新發展戰略研究”項目成果發布會，與會專家進行了探討。

 

 

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

    如何實現輕量化？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、能在工程上應用的輕量化材料。包括碳纖維在內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創新發展戰略研究”項目秘書長余木火介紹，2015年實現了全碳纖維車身的寶馬i3、i8電動車已經成功商業化，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都紛紛與碳纖維企業緊密合作，開展了碳纖維復合材料汽車或零部件研發，國內一大批上市公司也加入到碳纖維產業鏈，并成為我國碳纖維規模化應用的主力。可以說，掌握碳纖維等新材料技術的汽車企業將成為未來汽車業的龍頭。”余木火說。

 

    在我國，上汽、北汽分別與東華大學合作研發了碳纖維金屬混雜車身代替高強度鋼，大眾、海源等還研發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，正在建設年產2萬輛碳纖維車身電動車生產線。

 

 

    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能33萬噸，中國只有7.3萬噸，供應乏力。在競爭激烈的碳纖維領域，我國年產量僅為4000噸，大多數企業處在虧損狀態。“中國碳纖維企業有30多家，每家投入幾億元到十幾億元，最大規模不超過3000噸，相比國際龍頭3萬噸的規模而言，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及其產業鏈。“我國30多家企業全部生產小絲束，沒有大絲束碳纖維生產技術與產品。對新能源汽車而言，大絲束碳纖維成本低、織物效率高，鋪層次數少，滿足量產節拍。如果2020年新能源汽車產量達到500萬輛，還需要足夠多的大絲束碳纖維。”余木火說。

 

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

 

    盡管國內許多企業已經研發出性能優異的新材料汽車，但是要想向市場推廣，進入商業化，還需要進一步建立維修、回收和循環使用技術體系。“企業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。”中國化學纖維工業協會副會長賀燕麗說。

 

    產業發展前景可觀

 

    國家發展改革委產業協調司機械裝備處調研員吳衛表示，隨著節能與新能源汽車產業規劃的深入實施，特別是近年來新能源汽車產業的加速發展，汽車輕量化包括輕金屬非金屬材料，產業化規模化發展進入了新的階段。

 

    為加大支持力度，強化政策引導，去年國家發展改革委印發了《增強制造業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）汽車等重點領域，突破一批重大關鍵技術實現產業化。

 

    針對當前高性能纖維與汽車輕量化產業發展面臨的問題，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業鏈示范工程”，形成產業鏈各環節具有合理開工率、連續穩定運行、合理企業利潤的完整示范工程；培育行業龍頭企業，提高規模效益，參與國際競爭；設立“高性能纖維與輕量化”重點科技專項，加大科技攻關力度；建立我國高性能纖維與輕量化技術科技與人才培養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業發展戰略：從2016年到2020年，通過科技攻關，建立高性能纖維與汽車輕量化設計制造技術體系和產業鏈體系，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，逐步推廣應用到整個汽車產業。通過逐步擴大碳纖維生產規模，結合研發碳纖維制造新技術，降低原材料成本50%。