? 為滿足日益嚴格的排放法規和客戶對電動車續航里程的要求，全球汽車行業正迅速推進減重目標。中國汽車工程師學會發布的《節能與新能源汽車技術路線圖 (2.0 版)》明確了到2035年燃油乘用車整車輕量化系數降低25%、純電動乘用車整車輕量化系數降低35%的目標。

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? 輕量化對汽車工業來說是一個系統工程，包括輕量化材料應用、結構設計優化、先進制造工藝和集成化設計。雖然輕量化材料應用效果直接，但結構設計優化和制造工藝等方面的優化空間越來越小。碳纖維復合材料在輕量化方面具有獨特的優勢，其比強度、比模量和耐腐蝕性等性能不可比擬，并且能夠減輕汽車重量，適應不同零部件的使用工況。相比鋁合金，碳纖維復合材料可以減重50%，制成與高強度鋼同等強度和剛度的構件時，重量可減輕70%。

? 碳纖維復合材料在中國制造2025規劃中被明確作為節能與新能源汽車領域的重要發展方向。采用高性能纖維增強復合材料部分替代傳統金屬材料是實現輕量化的理想途徑，也是實現減重、降耗、環保和安全等綜合目標的有效手段。

? 根據2021年發布的《碳纖維復合材料和輕質合金在新能源汽車輕量化上的應用實踐》，碳纖維復合材料相較于鋼和鋁合金具有更低的密度、更高的比強度和比模量。碳纖維復合材料具有更高的疲勞強度，能夠在提供更好碰撞安全特性的同時實現整車輕量化，提高續駛里程，并進一步提高車輛可靠性。

? 因此，碳纖維復合材料在汽車行業中得到越來越廣泛的應用，尤其是在新能源汽車領域。從整個汽車生命周期成本來看，單臺車身采用碳纖維材料可節約約1.0142萬元，這些費用足以沖抵因碳纖維引入而增加的原材料成本，并且有剩余。

? 碳纖維復合材料對節能、減排和提升續航效果具有顯著影響。根據歐洲鋁協的數據，當汽車質量降低10%時，能源使用效率提高6%-8%，百公里排放降低10%，輪胎壽命提高7%。對于燃油車來說，每減輕100KG的重量可以節省0.3-0.6L/百公里的油耗，減少10g/km的二氧化碳排放；對于新能源汽車來說，每減輕100KG的重量可以增加6%-11%的續航能力。此外，碳纖維復合材料在氫能汽車中的應用也顯著提升了儲氫瓶的壓強和儲氫密度，進一步提升了汽車的續航里程。

由于碳纖維復合材料在性能和輕量化方面的優勢，其在汽車行業中得到越來越廣泛的應用。寶馬率先在量產車上實現碳纖維的突破性應用，每輛寶馬i3使用約200-300kg的碳纖維復合材料，減重約250-350kg，整車重量僅1224kg。輕量化的車身使得車輛性能和續航里程大幅提升，節省了約1299美元的電池成本。

其他車企也相繼推出采用碳纖維材料的汽車：

- 通用超輕概念車采用碳纖維車身和底盤實現減重68%。

- 斯巴魯采用碳纖維車頂，減重80%。

- Porsche AG等車輛采用碳纖維制動盤，能夠快速降低車速。

- 豐田86采用碳纖維傳動軸，減重50%。

- 日本成功研發出用碳纖維替代鋁合金制造壓氣機葉輪，減重48%。

? 在中國，也取得了碳纖維復合材料技術突破，許多車企在新產品中加入了碳纖維復合材料。

? 目前，碳纖維復合材料主要應用于隔音板、前端支架、車身底盤和座椅結構。隨著成本的進一步降低，碳纖維復合材料有望在車身結構、底盤部件、轉向和懸掛系統等部件中實現大規模應用，其中車身底盤結構的使用比例有望從目前的13%提高到55%。

? 車用碳纖維復合材料的大規模應用仍受制于其高成本和加工難度。與玻璃纖維復合材料相比，碳纖維復合材料的價格高出十倍之多，與高強度鋼和鎂鋁鈦合金相比也有明顯差距。此外，高工藝難度也限制了快速連續生產過程。

? 為了降低成本，汽車制造商正在研究將碳纖維復合材料的成本降低到更適合大眾市場的水平。例如，Carbon Revolution公司已經成功將碳纖維輪轂的制造成本降低到可以大規模制造的程度。碳纖維輪轂平均比標準鋁制輪轂輕40%到50%，并且可以根據空氣動力學要求進行設計，減少阻力并增加續航里程。預計到2035年，碳纖維輪轂將占據鋁輪轂市場15%的份額。

? 此外，汽車制造商還在研究將碳纖維復合材料應用于懸架、電池盒等部件。SGL Carbon公司生產的高壓電池外殼與鋼構件相比，重量減輕了50%。同時，碳纖維復合材料具有良好的耐火性、剛性、聲學性能以及熱屏蔽和電磁屏蔽能力。

? 總的來說，隨著技術的不斷進步和成本的降低，碳纖維復合材料在汽車行業中的應用將會越來越廣泛。它具有輕量化、節能環保、提升性能等優勢，有望成為未來汽車制造的重要材料之一。