2 碳纤维复合材料在新能源汽车行业的运用现状
2.1碳纤维复合材料在新能源汽车行业运用的必然性
任何事物的兴起与没落都是有道理的,是时代发展的结果。当前,面对人类生存空间环境的不断恶化,世界各国开始强调节能减排与低碳生产,对于汽车行业来说,主要是致力于开发清洁能源汽车,碳纤维复合材料成为车用材料轻量化的主要目标。早在2009年,我国科研院所开始致力于碳纤维电动车的相关研究,经过8年的发展,取得了明显的研究成效。而在国外,碳纤维复合材料在新能源汽车行业运用也得到了极大的重视。2010年,德国奔驰公司与日本碳纤维生产商东丽公司(TO RAY)展开复合材料与新能源汽车的资源整合,共同投资建厂生产碳纤维汽车部件。2013年,德国宝马汽车公司就开始瞄准碳纤维电动汽车的开发,投资了将近5亿欧元进行电动汽车车身的开发与设计,成功将“全球首款量产全碳纤维车体汽车”推出市场,并在市场上取得了巨大的反响。此外,该公司还与德国碳纤维生产商SGL集团进行资源整合与开发,共同投资,在美国设立专门的碳纤维纱线生产基地。
近几年来,在政府的各种宏观调控政策的引导与规范下,新能源汽车的生产与制造更偏向于选择CFRP材料,这样才能符合政府所制定相关政策法规的要求,诸如:车辆燃料经济性标准、二氧化碳排放法规等。各国对汽车的规范、要求各不相同,都是根据自身国家的实际情况进行拟定,并落实与实施。例如,美国提高了对乘用车的车身重量、燃料效率等方面的要求,将乘用车的燃料效率要求提高到4.32 L/1 00 km,这是常规的、典型的乘用车所难以实现的,促使汽车生产企业纷纷加入到削减车身重量的队伍中去。这也大大推动企业对具备超强稳定性、抗腐蚀性、耐高温性以及高能量吸收性能的CFRP材料的选用。由此可见,碳纤维复合材料在新能源汽车行业运用即是时代选择的结果,也是行业发展的必然趋势。
2.2碳纤维复合材料在新能源汽车行业的运用现状
新能源汽车的可持续性发展目标与GFRP材料在汽车中的应用目标是一致的,主要体现在低碳环保、经济实用以及社会效益高。GFRP材料在汽车中的应用历史不是很久,但是发展的速度却是极为迅猛的。对比国内外碳纤维复合材料在新能源汽车行业的运用,可以发现国外企业在GFRP材料的六十多年发展历程中已经构建了一个较为成熟的体系,而我国GFRP材料在新能源汽车行业的运用仍处于初级阶段,GFRP材料的自主创新能力薄弱,高端产品主要依赖进口。下面通过实例来探讨碳纤维复合材料在新能源汽车行业中的运用情况。
(1)中国
目前,从我国汽车行业的市场发展情况来看,中国汽车工业已经从动态的发展状态逐渐转入稳健的发展状态,增加企业的研发能力与创新能力,降本增效是当前我国自主汽车企业抢占市场份额的主要手段。奇瑞、长城、江淮、长安等国内车企近两年都非常重视新能源汽车的开发。2014年,奇瑞汽车率先在北京市场推出了新能源汽车,这是一款由奇瑞和中国科学院联合打造的新能源汽车产品,由碳纤维复合材料构成的车型非常的流畅与人性化。另外,长城自主研发了一款纯电动跑车一.长城华冠EVENT,这款跑车采用了较多的GFRP材料,削减电动车的质量,同时也实现了节能、环保的设计诉求。GFRP材料的使用也保证了产品的安全性、抗暴力等指标。
(2)德国
相较于全球其他国家的新能源汽车行业,德国的新能源汽车行业发展较快,汽车车身重量的管理与控制情况比较良好,诸如:德国宝马的0纯电动汽车。车身的构造非常稳定,实现了重量、质量的反比增长,其车身重量是传统电动车的50%~70%,具有更好的底盘。宝马全新X7系列从整体车身的结构设计出发,切入轻量化结构设计与质量分布,实现了全面的“瘦身”。
(3)日本
日本是一个非常强调高新技术与文化传承的国家,这点极大地推动了新能源汽车行业的建设与发展。例如,东丽CFRP材料单体车身构造为中空构造一体成型,重量在钢制EV车体的50%以下,总重量仅为4 5 kg,提高了汽车的各种性能,很好的实现了节能减排,推动了该公司新能源汽车的创新与设计。
3 结束语
纵览当前汽车产业与新能源产业的发展情况,可以发现,CFRP材料在新能源汽车中的广泛运用是一种必然结果,也是新能源汽车企业进行汽车生产与制造的必然选择。未来,随着节能减排、生态环保理念的不断推广,再加上新能源技术的开发与运用,碳纤维复合材料(CFRP)在新能源汽车行业中的运用范围与运用比例将会有很大程度上的提升,朝着经济性与动力性方向发展。