碳纖維材料由于成本因素導(dǎo)致其很難進(jìn)入主流汽車市場。近日，某知名咨詢調(diào)研機(jī)構(gòu)發(fā)布最新報告稱，隨著材料技術(shù)的飛速發(fā)展，到2025年，碳纖維復(fù)合材料(CFRP)將有望成為全球汽車市場的主流配置。

據(jù)悉，2023年CFRP的市場估值預(yù)計(jì)將達(dá)到80億美元。一旦價格成本大幅下降，這種新型復(fù)合材料勢必會在主流汽車市場站穩(wěn)腳跟，未來發(fā)展?jié)摿缀醪豢晒懒俊?/p>

按照目前趨勢來看，今后5年CFRP會大量出現(xiàn)在一些主流汽車品牌的長青車型上，而處于整個價值鏈上的公司都應(yīng)該找準(zhǔn)自己的位置，以便在接下來的車身材料“變革”中獲利。不過，從城市化、車聯(lián)網(wǎng)以及自動駕駛技術(shù)的長期發(fā)展大趨勢來看，碳纖維要主宰整個汽車市場，還需假以時日。

此外，CFRP的研究人員需要加快創(chuàng)新的步伐以降低碳纖維材料高昂的使用成本，這也是為什么這種材料目前僅限在航空業(yè)、運(yùn)動器材制造行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兌紝儆趦r格不敏感領(lǐng)域，但在競爭激烈的汽車市場，顯然一切都得“錙銖必較”。

換句話說，對生產(chǎn)碳纖維材料的供應(yīng)商來講，必須在商機(jī)來臨時做好準(zhǔn)備。一旦主流汽車市場轉(zhuǎn)型，對以CFRP為主的高性能材料的市場需求勢必會大幅上漲。

CFRP在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用預(yù)測

富士經(jīng)濟(jì)調(diào)查了碳纖維復(fù)合材料和相關(guān)零件、裝置等11個品種的世界市場，按汽車和飛機(jī)等用途分析了其動向，并總結(jié)了報告書《碳纖維復(fù)合材料（CFRP/CFRTP）相關(guān)技術(shù)、用途市場展望》。

PAN基碳纖維復(fù)合材料（成形加工品）由于碳纖維所具有的輕量、高強(qiáng)度等基本特性的高度，在汽車、飛機(jī)、風(fēng)力發(fā)電葉片等各種用途中擴(kuò)大了采用。

PAN基碳纖維復(fù)合材料（成形加工品）分為熱固性樹脂的CFRP（浸漬有熱塑性樹脂的CFRTP。預(yù)計(jì)2025年將增長至250億美元。

目前CFRP市場主要用于飛機(jī)和風(fēng)力發(fā)電葉片。特別是材料單價高的飛機(jī)用途占據(jù)了市場的過半。預(yù)計(jì)到2025年汽車用途、壓力容器用途將大幅度增加，以數(shù)量為基礎(chǔ)，將成長為與飛機(jī)和風(fēng)力發(fā)電葉片相當(dāng)?shù)氖袌觥?/p>

CFRTP的靜電部件、滑動部件用途的增長帶動了市場的擴(kuò)大。2020年以后，由于LFT-D和連續(xù)纖維的熱壓成形等的采用擴(kuò)大，汽車用途大幅增加，預(yù)計(jì)2025年在數(shù)量上超過靜電部件、滑動部件用途成為最大用途。

將樹脂浸漬在碳纖維中的中間基材分為在連續(xù)纖維中浸漬熱固性樹脂或熱塑性樹脂的預(yù)浸料/層壓材料和將作為非連續(xù)纖維的短纖維/長纖維與熱塑性樹脂復(fù)合而成的顆粒。

在碳纖維的世界市場中，在CFRP中，PAN基碳纖維的用途平均含有55%左右。CFRTP主要采用短纖維/長纖維作為填料，因此目前面向CFRP的占市場的90%，但預(yù)計(jì)2025年以后，在汽車用途中開始采用連續(xù)纖維， CFRTP的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)大。

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圖1：CFRP車頂

在備受關(guān)注的汽車領(lǐng)域上，為了應(yīng)對汽車的油耗限制，作為輕量化材料，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用將以歐洲為中心進(jìn)一步擴(kuò)大，特別是在電動汽車、插電式混合動力車及皮卡卡車和高級轎車等市場，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用將快速增加。CFRP今后隨著RTM成形和SMC成形等技術(shù)改良的推進(jìn)，市場有望擴(kuò)大。
CFRTP能夠比目前的注塑成型提高強(qiáng)度的LFT-D成型將在歐洲得到實(shí)用化，準(zhǔn)結(jié)構(gòu)零件用途將增加。此外，預(yù)計(jì)到2025年連續(xù)纖維層壓CFRTP的骨架、結(jié)構(gòu)部件用途將增加，并逐漸取代CFRP。

作者：方鯤、馬力、劉康、馬鳴圖、董衛(wèi)國?

1.北京納盛通新材料科技有限責(zé)任公司2.重慶汽車研究所3.天津工業(yè)大學(xué)

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