碳纤维能否引领二次汽车革命

■我们的记者齐鲁

汽车用轻质碳纤维复合材料的应用技术将极大地改变现有的汽车生产技术和生产组织模式，给汽车工业带来一场革命

4月29日，中国工程院召开“汽车用高性能纤维及轻量化技术创新发展战略研究”项目成果发布会。项目负责人、中国工程院院士蒋世成致开幕辞，引起与会者热烈讨论。

轻型车辆的潜在材料

碳纤维复合材料的强度达到钢的水平，其比重是钢的五分之一。因此，碳纤维被认为是最有潜力的汽车轻量化材料。

但是，蒋世诚坦言，中国的碳纤维应用技术长期没有突破，材料成本和制造成本都很高，无法大规模生产。

据统计，全球碳纤维产能为12.8万吨，其中中国碳纤维产能为1.5万吨，产量为4000吨。中国有30多家碳纤维企业，运营率只有20%。

东华大学教授余慕火在调查中发现，大部分企业亏损是因为规模小、抗风险能力弱，以及外国企业降价，影响了质量和运营成本的稳定。

于慕火还指出，中国在超高性能纤维的研发方面投资很少。“从20世纪70年代到90年代，几乎所有的公司都在追赶外国产品。中国什么时候能超过外国？”

在世界范围内，高性能碳纤维发展迅速。纳米技术、化学合成、凝聚态物理等许多其他学科的发展成果已经应用于高性能纤维的制造。

“高性能纤维产业，特别是碳纤维，以高质量、低成本和大规模，是我们支持的重点方向。这些年来，我们支持了一些项目，但还没有找到突破。”工业和信息化部消费品工业司副司长曹希望在“十三五”期间，高性能纤维在性能提升和应用拓展方面取得实质性突破。

曹认为，汽车轻量化的潜在应用领域是发展高性能纤维产业和发展新能源汽车的双赢切入点。

推动汽车工业创新

汽车行业普遍认为，未来的汽车技术创新将在“互联网+”、智能、电气化和轻量化的基础上创造更多的可能性。这四大趋势将推动行业的创新和发展。

“轻量化是降低油耗和提高新能源汽车续航里程的最有效的技术途径之一。”余慕火说道。

长江三角洲新能源汽车研究所所长石坚进一步解释说，化学电池和液体燃料之间的具体能量差异是巨大的。当电动汽车的重量增加到30%~40%时，续航能力将相应降低。因此，重量轻是电动车辆要解决的首要问题，而复合材料的重量减轻可以平衡增加的电池重量。

经过八年的研发，BMWi3和BMWi8全碳纤维电动汽车于去年成功商业化，价格为34000欧元，相当于金属汽车，证明了技术和工程经济的可行性。

“如果说福特创造的装配线生产是汽车工业的第一次革命，那么碳纤维加新能源可能是第二次革命。”余慕火说，“如果中国品牌的汽车不早一点推出，它们可能会被第二次扔掉。”

事实上，中国乘用车的平均重量比欧洲重5%~10%，商用车重17%，因此对轻量化的需求更为迫切。

“汽车技术的发展趋势和质量要求是指导高性能纤维等其他轻质材料应用的根本出发点。”国家发展和改革委员会工业协调部机械设备司司长吴伟表示，大部分汽车企业在底盘设计和整车结构方面都做了一些研究，但对新材料的研究还比较薄弱，应加大材料应用的研发力度。

破碎局产业链分离现状

近年来，世界上几乎所有的汽车企业都开发了碳纤维汽车。同时，世界汽车巨头与碳纤维企业建立了联盟和合作关系。几乎每个著名的外国汽车制造商都与碳纤维巨头联手。

然而，余慕火告诉记者，我国国内产业链上下游之间缺乏沟通与合作。他直言不讳地表示，由于缺乏上下游合作机制，从事碳纤维的人不懂汽车，懂汽车的人不懂材料。此外，由于我国教育*中学科设置和师资设置的缺陷，机械学科与材料学科分离，缺乏复合型人才。

为此，中国工程院于2015年设立了“汽车用高性能纤维及轻量化技术创新发展战略研究”咨询项目。环境与轻纺工程系的蒋世成院士、孙院士和于院士领导了这项研究。来自纺织、汽车、复合材料、轻工机械等领域的10多名院士和近90名专家参加了研究。

通过调研，本项目建立了“高性能纤维和轻量化产业链知识服务平台”，提出到2020年建立高性能纤维和汽车轻量化设计制造技术体系和产业链体系，形成从原材料到碳纤维的汽车及其零部件标准和检测体系。

汽车企业和碳纤维企业应该紧密合作，掌握碳纤维技术的汽车企业将成为未来汽车工业的领导者蒋世成建议，到2025年，碳纤维技术应逐步应用到整个汽车行业，力争使用2万到3万吨碳纤维，原材料成本降低50%，零部件制造成本从现在的70%到80%降低到50%。

《中国科学日报》(第四版，2016年5月5日)