一文看懂碳纤维在汽车轻量化领域应用

2017年1月1日起，国家开始实施更严格的国v排放标准，对汽车排放提出了更高的要求。从2020年1月1日起，欧盟范围内销售的95%新车的平均二氧化碳排放水平必须从目前的130克/公里降低到95克/公里以下。当前形势下，汽车节能减排已成为行业发展趋势。目前，减轻汽车重量的方法包括开发和使用轻质材料，设计和优化结构，以及使用轻质制造技术。使用高性能纤维增强复合材料部分替代传统金属材料是目前汽车实现轻量化最有效的方法。2015年国务院发布的《中国制造2025》已经明确将碳纤维及其复合材料汽车零部件技术作为节能与新能源汽车领域的重要发展方向。2015年全球碳纤维汽车市场对汽车轻量化用碳纤维的需求达到8700吨，预计到2020年将超过20000吨。未来五年年均增长率将高达21%，成为增长最快、需求最大的领域之一。

2011-2016年全球汽车领域碳纤维需求数据来源:Ceri研究碳纤维用于汽车轻量化的优势碳纤维及其复合材料在汽车轻量化领域的优势突出表现在以下几个方面:

碳纤维复合材料在汽车领域的应用优势来源:玻璃纤维情报网《从国内外专利大数据分析CFRTP在汽车上的应用及趋势》。目前，碳纤维及其复合材料在汽车领域的应用主要集中在跑车和超级跑车等豪华车上，而民用车的应用相对较少，制约碳纤维在汽车轻量化领域大规模应用的主要因素及其未来发展方向有:

碳纤维复合材料在汽车行业应用的难点及未来发展的关键技术碳纤维复合材料在汽车行业应用的具体案例分析目前，碳纤维复合材料已广泛应用于高档轿车、超跑、赛车、改装车、限量版车型以及少量电动汽车。目前，碳纤维复合材料在汽车零部件中的应用主要分布在汽车车身、内外装饰、底盘系统、动力系统等方面。碳纤维复合材料在汽车上的具体应用

数据来源:Ceri Research在全球主要汽车制造商和碳纤维制造商之间建立了多次合作，共同推动碳纤维复合材料在汽车轻量化领域的应用。汽车制造商与碳纤维企业的合作

来源:Ceri Research (1)碳纤维复合材料在汽车车身上的应用碳纤维复合材料的应用可以使汽车车身质量减轻40% - 60%，相当于钢结构质量的1/3-1/6。目前，大多数赛车和一些改装车使用碳纤维复合材料车身材料，在减轻重量的同时减少复合材料碰撞时碎片的产生，从而提高安全性。碳纤维复合材料在汽车车身上的应用实例

资料来源:Ceri研究

图片来源:宝马官网(2)碳纤维复合材料在汽车轮毂中的应用碳纤维复合材料的使用降低了轮毂的质量，有助于降低车轮的转动惯量，使车辆具有更快的启动、停止和转向速度。碳纤维复合材料在汽车轮毂上的应用实例

资料来源:Ceri研究(3)美联社……碳纤维复合材料在汽车制动和传动系统中的应用碳纤维复合材料刹车盘可以在50m内将车速从300KM/h降低到50Km/h。碳纤维刹车盘能承受2500 ℃的高温，性能稳定。碳纤维传动轴不仅减重60%，而且具有更好的抗疲劳性和耐久性。碳纤维复合材料在汽车制动和传动系统中的应用实例

资料来源:Ceri研究

图片来源:东丽官网(4)碳纤维复合材料的应用碳纤维在汽车内饰、门窗上碳纤维复合材料具有良好的吸振效果，对冲击有较大的缓冲作用，减少冲击碎片的产生，提高安全性。碳纤维内外饰材料的使用不仅减轻了汽车的重量，而且简化了零部件的制造工艺，降低了零部件的加工、装配、维护成本，降低了生产成本。碳纤维复合材料在汽车内饰、门窗中的应用实例

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资料来源:Ceri研究

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图片来源:东丽官网(五)碳纤维复合材料在汽车进气系统和发动机领域的应用碳纤维复合材料作为汽车进气系统材料，一方面可以减轻重量，达到轻量化的效果；另一方面，碳纤维材料容易加工成各种曲面形状，表面比较光滑，可以有效提高进气效率。碳纤维优异的高温性能使其广泛应用于发动机领域。碳纤维复合材料在汽车进气系统和发动机领域的应用实例

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资料来源:Ceri研究

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图片来源:东丽官网碳纤维用于汽车轻量化的专利分析碳纤维复合材料在汽车领域的应用越来越广泛，相应的专利申请数量也有所增加。

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汽车用碳纤维复合材料专利申请地区分布来源:专利分析可视化从图中可以看出，日本专利数量为4176件，占比超四成。欧美紧随其后，中国以1133项排名第四，但与日本、欧洲、美国仍有一定差距。

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来源:专利分析可视化从图中可以看出，汽车用碳纤维复合材料的专利申请主要集中在结构设计和汽车零部件上。

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汽车碳纤维复合材料领域结构设计领域专利分布资料来源:国家知识产权局全球汽车碳纤维复合材料专利分析报告

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汽车碳纤维复合材料成型工艺领域专利分布资料来源:国家知识产权局全球汽车碳纤维复合材料专利分析报告

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汽车碳纤维复合材料领域汽车零部件领域专利分布数据来源:国家知识产权局汽车碳纤维复合材料全球专利分析报告。从图中可以看出，东丽、丰田、宝马、日产、戴姆勒这三个领域的专利数量位居前列，属于产业链的原材料和复合材料供应商，汽车零部件和整车制造商。

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