随着全球能源危机的爆发和环保意识的提高，各国纷纷实施降低汽车油耗的新政策，而突破口则放在了汽车的轻量化上。
碳纤维及其复合材料是众多汽车轻量化解决方案中最前沿、最具潜力的材料。 特别是近三年来钢材材料的通用密度是多少，新能源汽车的快速发展为碳纤维及其复合材料的发展提供了巨大机遇。
碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）具有高硬度、高柔韧性、轻质、耐腐蚀、综合性能优良等诸多优点，近年来得到越来越广泛的认可和应用。 它已成为汽车轻量化过程中不可缺少的重要材料。
碳纤维的应用可以使车辆减重30%至60%。 被誉为汽车轻量化“王材料”，是新能源汽车“瘦身革命”的引领者。 它在汽车轻量化方面发挥着关键作用。
碳纤维复合材料的性能特点
碳纤维复合材料是以碳纤维增强材料与树脂、金属、陶瓷等碳化物制成的复合材料。 其中，碳纤维树脂基复合材料（CFRP）在现有结构材料中比硬度、比挠度等综合指标最高。 它也是应用最广泛的复合材料类型。
全球碳纤维复合材料消费占比
目前，碳纤维复合材料已在民航航天、风力发电、飞机制造等领域得到良好应用。 近年来，他们还向体育休闲、汽车制造、工业机械、轨道交通、医疗器械等领域拓展。
01 高硬度
碳纤维复合材料的伸长硬度通常比大多数金属高7倍以上。 其碰撞吸收能量是钢的6-7倍，铝的3-4倍，进一步保证了汽车的安全性。
02 耐用性
碳纤维复合材料主要由碳纤维丝束和树脂材料组成。 它们具有稳定的物理性能，不需要表面防腐处理。 它们具有优良的耐候性和耐老化性钢材材料的通用密度是多少，使用寿命通常是钢材的2-3倍。 用CFRP材料生产的功能零件的疲劳硬度也远低于钢。
03 轻量化
碳纤维复合材料的密度远高于传统车辆金属，比钢结构轻50%以上，比镁铝合金结构轻30%，直接影响节能、加速、汽车的制动性能。
04 舒适度
碳纤维复合材料较高的减振阻尼可以提高车辆的噪声、振动和声振粗糙度（NVH）性能，提高驾驶舒适性。
05 设计感强
碳纤维复合材料集成度高、造型自由，不仅可以减少零件数量、节省生产投资，还可以提高设计感。
各种汽车轻量化材料性能比较
碳纤维汽车轻量化关键技术
01 低成本碳纤维技术
通过在聚丙烯腈基碳纤维聚合过程中引入新的单体来达到降低总成本的目的。
目前，可以通过对PAN原丝进行预处理以及改变预氧化过程中的工艺技巧来改进碳纤维生产工艺。 PAN前驱体的预处理可分为物理方法和数学技术。
物理法主要是采用高锰碘化钾、苯乙酸等试剂对PAN进行物理改性，降低环化温度，提高预充氧率，降低成本；
化学方法主要利用紫外线、电子束、X射线、伽马射线。 物理化学处理可以降低环化反应的活化能，从而缩短预氧化时间。
02RTM成型技术
RTM（树脂传递模塑技术）是液态复合材料成型技术（LCM）的典型工艺之一。
RTM工艺非常简单。 首先将碳纤维预成型布放入模具中，加入树脂液，加热固化使树脂液熔融，然后即可脱模，得到碳纤维复合材料工件。
RTM工艺可一次性形成小型、复杂的预制构件，可设计性强，规格易控制，表面质量高，生产周期短，可半手工或手工生产。
RTM成型工艺示意图
03热压成型技术
热压成型过程是在一定的湿度和压力下，树脂碳化物发生熔融流动，纤维重新浸渍，从而制备出一定形状的复合材料零件。
热压成型工艺成型周期短，便于手工生产工艺，可使用传统的板材成型设备，适合热塑性复合材料的低成本制造工艺，在高效成型方面具有很大优势。碳纤维复合材料汽车零部件应用前景广阔。
复合材料热成型工艺示意图
随着科学技术的发展和经济水平的提高，车辆几乎进入了每个人的生活，成为人们不可或缺的生活必需品。 给人们的生活、出行带来了极大的便利。 再加上碳纤维复合材料的诸多优点，使其在汽车轻量化领域有着非常广阔的应用市场。
