（1）輕量化優點

碳纖維復合材料具有其他材料不可比擬的比強度和比模量，密度只有1.6g/cm3左右，遠低于鋼鐵和鋁，將其應用于車身及其它零部件的設計可降低整車質量的35%左右，降低燃油消耗，如大眾新推出的采用碳纖維復合材料車身和零部件的XL1車型總質量只有795kg，結合混動技術，百公里油耗僅0.9升。

汽車材料性能對比

（2）耐久性優點

碳纖維復合材料主要由碳纖維絲束和樹脂材料組成，碳元素化學性質穩定，無需進行表面防腐處理，其耐候性及耐老化性極好，壽命一般為鋼材的2-3倍。采用CFRP材料生產的功能性零部件的疲勞強度也遠高于鋼材。

（3）安全性優點

碳纖維復合材料的抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是普通鋼材的5倍，由碳纖維材料制作的駕駛艙在碰撞中變形極小，可有效保護駕乘者的生存空間。經特殊編織的碰撞吸能結構在高速碰撞中碎裂為較小的碎片，吸收大量撞擊能量（能量吸收性為一般鋼材的3倍以上），能有效提高車輛被動安全。

碳纖維在汽車主要部件應用現狀

汽車輕量化和碳纖維應用關系表

碳纖維復合材料目前已經在高端車、超跑、賽車、改裝車、限量版車型以及少量的電動車上開始大量應用。

 碳纖維復合材料應用領域和車型

目前，碳纖維復合材料在汽車零部件中的應用主要分布在汽車車身、內外飾、底盤系統、動力系統等等。

（1）碳纖維在汽車車身中的應用

碳纖維增強聚合物基復合材料有足夠的強度和剛度，是制造汽車車身的最輕材料。預計碳纖維復合材料的應用可使汽車車身減輕質量40%-60%，相當于鋼結構質量的1/3-1/6。英國材料系統實驗室曾對碳纖維復合材料減重效果進行研究，結果表明，碳纖維增強聚合物材料車身重172 kg，而鋼制車身質量為368 kg，減重約50%。目前賽車和部分改裝車大多選用碳纖維復合材料車身，在降低重量的同時，因復合材料碰撞時減少了碎片的產生，從而提高了安全性。

應用實例：

寶馬i3碳纖維座艙減重50%

通用超輕概念車采用碳纖維車身和底盤減重68%

斯巴魯WRX STItS采用CFRP車頂，相比鋼板減重80%

（2）碳纖維在汽車輪轂中的應用

作為保證汽車行駛安全的重要部件之一，輪轂不僅要承受整車重量和載重，還要傳遞驅動和扭矩。這對汽車輪轂的質量要求極高。汽車輪轂要具有較高的強度和抗沖擊性，較好的耐熱和導熱性以及較好的耐久性和安全性。碳纖維復合材料具有優異的力學性能、耐熱性和耐久性，可替代金屬作為輪轂材料。同時，碳纖維材料的使用使得輪轂質量得到降低，有助于減少車輪轉動慣量，使車輛擁有更快的啟動、停止以及轉向速度。

應用實例：

福特新一代野馬Shelby GT350R配備了碳纖維輪轂。其重量僅為8.6kg，而一般鋁合金輪轂重量要達到15kg。

瑞典柯尼賽格的Agera車型整個輪轂上除了輪胎氣門嘴，其余部件均為碳纖維打造。在降低約20kg的簧下質量的同時，還保證了堅固和安全。

（3）碳纖維在剎車系統中的應用

汽車制動器襯片主要使用石棉材料，制動時易摩擦產生高溫，出現性能的熱衰退，而產生的石棉粉塵有致癌危害。碳纖維復合材料的比強度高、耐磨性好、耐熱性好，應用在汽車剎車片上，可作為石棉的替代品。碳纖維制動盤可以在50m內將車速由300KM/h降到50Km/h。碳纖維制動盤可承受2500℃的高溫，且性能穩定。

應用實例：

Porsche AG等車采用碳纖維制動盤，能在50m內將車速從300km/h降到50km/h。

（4）碳纖維在內外飾中的應用

碳纖維復合材料具有較好的強度、韌性、耐熱性和耐老化性，可改善傳統塑料制品脆性高、耐久性不好的缺點，作為汽車內飾材料使用。碳纖維復合材料還具有較高的強度和剛性、較好的抗沖擊性，可作為金屬材料的替代品運用于汽車外飾構件。同時，碳纖維復合材料具有較好的吸振效果，對撞擊有較大的緩沖作用，且減少撞擊碎片的產生，提高了安全性。此外，碳纖維內外飾材料的使用，除了達到汽車輕量化效果，還簡化了零件制造工藝，降低了零件加工、裝配、維修費用，降低生產成本。

應用實例：

寶馬M4配備了碳纖維質地的前后保險杠

改裝版奔馳G50在外部套件、內外飾等多處使用碳纖維復合材料，在減重的同時動力也得到升級。

（5）碳纖維在傳動軸中的應用

汽車傳動軸的受力情況比較復雜，尤其要承受很大的扭矩，對材料性能要求較高。碳纖維增強復合材料具有各向異性、比強度高和比模量相對較低的特點，替代金屬材料作為傳動軸可較好的滿足使用需求。碳纖維傳動軸不僅可減輕重量60%，而且具有更好的耐疲勞性和耐久性。

應用實例：

豐田86碳纖維傳動軸僅5.53kg，減重50%

蘭博基尼第六元素概念車使用碳纖維**連桿取代鋼制連接件，重量減輕40%-50%。

（6）碳纖維在進氣系統中的應用

碳纖維復合材料作為汽車進氣系統材料，一方面可減輕重量，達到輕量化的效果；另一方面，碳纖維材料易加工成各種曲面形狀，且表面較為光滑，可有效提高進氣效率。

應用實例：

福特FalconXR6 Sprint轎車采用100%碳纖維制造的進氣系統。碳纖維進氣管重235克，而塑料進氣管則為438克。

寶馬E82 135i 配備的碳纖維高流量進氣系統，使用高規格制程的雙面碳纖維風箱與管路，可有效隔絕熱源，提供了更穩定的冷空氣來源，提升燃燒效率，釋放高轉速馬力。

國外汽車輕量化用碳纖維復合材料發展現狀

自1953年世界第 1 臺纖維增強復合材料汽車——GM Corvette制造成功以后，復合材料正式在汽車工業生產中登上歷史舞臺。發展至今，CFRP成為目前公認的汽車用復合材料未來發展趨勢。

德國寶馬公司是CFRP在汽車領域應用的先驅，其在2008年宣布把CFRP帶入汽車主流材料；2011年，法蘭克福車展首次發布i3電動概念車和i8混動概念跑車；2014年，批量化生產i3和i8系列純電動車在全球正式上市，為碳纖維產品在通用汽車領域的商業化普及應用邁出了重要的一步。2015年7月1日，全新第六代BMW 7系汽車在丁格芬工廠正式投產，該車型所有創新都始終貫穿著車輛整體輕量化的概念，是寶馬核心產品中第一款實現將工業制造的碳纖維材料、高強度鋼材和鋁材完美組合應用到車身的車型。

除了寶馬，豐田、大眾、奔馳、現代等多家汽車制造商也都在開發汽車輕量化用CFRP，并應用于車身、輪轂、座椅、氫氣瓶、前艙蓋、底盤結構件、傳動軸等部件。

國外主機廠與碳纖維供應商合作現狀

改裝車及豪華車碳纖維應用情況

（1）改裝車

汽車改裝文化源于賽車運動。最早的汽車改裝只針對于提高賽車的性能，以便在比賽中取得好成績。隨著汽車工業的發展以及賽車運動的深入人心，汽車改裝也早已揭開了神秘的面紗，成為普通車迷汽車生活中的組成部分，并漸漸成為一種時尚。

很多廠商也已經開始提供碳纖維材料的小組件，如后視鏡殼、內飾門板、門把手、排擋桿、賽車座椅、空氣套件等，同時可以原裝位安裝到發動機艙的風箱、進氣歧管等碳纖維改裝件也是品種繁多。

在歐洲各國、美國乃至日本、韓國、馬來西亞及中國的香港、臺灣，汽車改裝早已蔚然成風，“無車不改”成為青年車迷的座右銘。世界上比較著名的轎車改裝公司有專門為奔馳車用戶進行改裝的AMG、D2、BRA BUS和CARLSSON等，為寶馬進行改裝ACSCHNITZER，為大眾公司旗下的大眾汽車和奧迪汽車用戶進行改裝的ABT，為本田改裝的HRC（本田賽車公司）、MUGEN（無限），為豐田配套的TOM’S和TRD（豐田賽車運動發展部），為富士配套的STI（富士世界技術部）和TEIN，尼桑的NISMO（尼桑汽車運動部）和三菱的專業改裝公司RALLIART（拉力藝）等等。著名的越野車改裝公司和配套產品廠家有JAOS （JAPAN OFF ROADSERVIC E，日本越野服務公司），AIBA WORKS，TJM，ARB、WARN等等。公開資料顯示，美國每年的改裝市場大概有400億美元營業額。

中國受國家政策影響，改裝車的發展相對比較滯后。國家一直有專門針對改裝車輛的相關政策。國務院頒布的新版《道路交通安全法》第十六條中明確規定，任何單位或者個人不得拼裝機動車或者擅自改變機動車已登記的結構、構造或者特征。某些商用改裝車在改裝后，會造成與車輛出廠技術參數不符的情況，將可能不能通過年檢和日常交通檢測。由此可見，政策瓶頸是民用改裝車行業難以取得較大發展的主要原因。

得益于賽車運動廣泛開展的影響，中國改裝車再經濟發達地帶也慢慢發展。目前中國汽車改裝業較為發達的地區有上海、深圳、北京、廣州、昆明等地。在改裝相當火爆的城市如上海，改裝已形成了相對可觀大市場。在改裝勢頭更為猛烈的廣東，不僅有著良好的改裝市場需求，而且在珠三角的東莞、中山等地，已經開始形成了頗具規模的改裝用品市場。

中國豪車改裝市場近年也有一定發展。全球最大的高性能奔馳汽車生產廠商—德BRABUS奔馳汽車公司、寶馬制造商AC Schnitzer相繼落戶中國。高級定制車品牌哈曼也在上海開設了旗艦店。在金融危機前，主要高端改裝廠商的主要市場是北美地區，現階段的主要市場是中東和英國。今后中國市場將會成為豪華改裝車最重要的市場之一。

從豪華改裝廠商的經營狀況來看，AC Schnitzer在中國的銷量約在每月200-300輛之間，歐亞汽車在華銷量全年在300-400輛之間，初步估算國內全年豪華改裝車年銷售量在5000-8000臺，年碳纖維復合材料使用量在100噸左右。

（2）豪華車

隨著中國經濟的整體增長，中國大陸地區千萬資產高凈值人群數量約134萬，帶動了豪華車和頂級跑車銷量的增長。總體來看，豪華車和頂級跑車是現階段整車廠商應用碳纖維的主要車型，一般汽車短期內應用受限于價格因素還未打開。按照每輛車使用和滲透了估算，到2018年汽車領域碳纖維復合材料需求將達到25830噸，其中頂級跑車450噸，豪華車24000噸。

 2016-2018年碳纖維復合材料應用領域和車型預測

碳纖維在汽車市場需求預測

在汽車領域，碳纖維最早被用于賽車上，工程師通過改裝更輕、強度更高的碳纖維部件來提高賽車性能，提升比賽成績。目前幾乎大多汽車改裝廠都有涉及到碳纖維改裝件的項目，從奔馳AMG、寶馬M等御用改裝品牌到DMC、Novitec、TechAtr等頂級高端改裝廠都為對應車型涉及了碳纖維改裝“補品”。從外觀改裝中最小的后視鏡殼、空氣動力學套件，到內飾改裝涉及的面板部件、座椅等，更有甚者連傳動軸、排氣尾段、輪轂等涉及汽車操控和動力的部分也有碳纖維產品。

時至今日，碳纖維部件的使用已經不僅僅局限在它原本的使用需求，更在一定程度上成為了汽車“高性能”的體現，大有“不加碳纖維套件，都不敢說自己是改裝車”之勢。不僅如此，目前碳纖維套件已經被眾多的汽車制造商納入原廠車計劃，引領未來汽車發展的趨勢。

受限于當前的工藝技術，碳纖維復合材料的成本不管是與傳統的鋼材，還是現在輕量化優先選擇的玻璃纖維和鋁合金，都有不小的差距，因此盡管在性能和重量上都有顯著優勢，但目前的應用仍比較局限。碳纖維最早應用在 F1賽車以及追求極致性能的蘭博基尼車身和底盤上；隨后，碳纖維改裝件逐步進入市場，成為改裝車發燒友的目標；真正進入工業化應用的，則是近期寶馬連續推出的i3電動車和7系，在車體采用了大量的碳纖維以達到減重的效果。這些車型最大的特點是都屬于超跑或者高價車，碳纖維復合材料在中低價車上的應用仍然需要時間。

但是單純依靠材料自身的成本控制，價格下降的趨勢將非常緩慢，碳纖維復合材料對汽車工業的影響將更加直觀地表現為對于整個汽車制造工藝的革新，以其先進的成型工藝拉動整個生產環節的成本下降，才能推動碳纖維的廣泛應用，才是碳纖維在汽車領域大放異彩之時。

附：碳纖維在全球速度最快的十大頂級超跑車上的應用

NO.1 Hennessey Venom GT

最高時速：434.5公里/小時；

加速時間：2.4秒（0-100km/h）；

引擎類型：7.0L渦輪增壓V8；最高功率：1200馬力；

車身材料：HennesseyVenomGT 全車采用碳纖維及鋁合金制造，整備質量僅為1,244kg。

NO.2 布加迪威龍Super Sport

最高時速：431.3公里/小時；

加速時間：2.5秒（0-100km/h）；

引擎類型：W16發動機；最大功率：1200馬力；

車身材料：全車體使用全新的碳纖維織法制造，進一步提高車體強度，同時降低車重。甚至車內的很多金屬飾件也被碳纖維取代。和普版的威龍相比，這款終極版的Supersports馬力輸出提高了199匹，重量卻減輕了50KG。

NO.3 Koenigsegg Agera R

最高時速：418.4公里/小時；

加速時間：2.9秒（0-100km/h）；

引擎類型：5LV8雙渦輪增壓；最大功率：1099馬力；

車身材料：該車的碳纖維和鋁制的車體有著65000牛頓·米的抗扭強度，并且能在抗扭轉強度和重量中獲得了一個很好的平衡。車身質量為1330KG。

NO.4 SSC Ultimate Aero

最高時速：413.6公里/小時

加速時間：2.8秒（0~96km/h）

引擎類型：7.0公升V8 雙渦輪增壓；最大功率：1183馬力；

車身材料：和大部分的超跑一樣，SSCUltimate Aero也采用了碳纖維和復合材料來保持較輕的車重，除此之外，全新的空氣動力學設計也是其具有超級性能的關鍵。

NO.5 保時捷GT9-R

最高時速：413.6公里/小時；

加速時間：2.9秒（0-100km/h）；

引擎類型：4L六缸發動機；最大功率：1120馬力；

車身材料：GT9-R是保時捷的改裝商9ff在GT3的基礎上推出的限量版跑車，為了更好的塑身，車子采用碳纖維和凱夫拉纖維打造外殼。該車的重量為2923磅，約1325KG。

NO.6 Koenigsegg CCR

最高時速：402.3公里/小時；

加速時間：2.9秒（0-100km/h）；

引擎類型：4.7LV8；最大功率：1032馬力；

車身材料：KoenigseggCCR的全碳纖維物料車身設計，使這架超級跑車的重量不過1180KG。

NO.7 Saleen S7 Twin-Turbo

最高時速：399.1公里/小時

加速時間：2.8秒（0-97km/h）；

引擎類型：雙渦輪增壓7L V8；最大功率：760馬力；

車身材料：該車車體采用了大量的碳纖維組件，使該車的性能得到更充分的發揮。經過輕量化處理之后，車身重量輕到了1205kg。

NO.8 McLaren F1

最高時速：386.2公里/小時；

加速時間：3.2秒（0-100km/h）；

引擎類型：寶馬公司提供的代號為S70/2的6.1L V12；

車身材料：該車用合成物料制造超輕量的中置引擎跑車。McLaren F1的碳纖維部件是受力結構，車架強度達到法拉利F40的2倍以上。

NO.9 Zenvo ST1

最高時速：375公里/小時；

加速時間：3.0秒（0-100km/h）；

引擎類型：7.0L渦輪/機械增壓V8發動機；最大功率1104馬力；

車身材料：車前輪采用19寸輪圈和255/35米其林輪胎，后輪為20寸輪圈和335/30輪胎。車身面板大量采用碳纖維，使得強勁的功率配置也只有1376公斤的總重。

NO.10 Pagani Huayra

最高時速：370.1公里/小時；

加速時間：3.5秒（0-100km/h）；

引擎類型：6.0L雙渦輪增壓V12發動機；最大功率將超過730馬力；

車身材料：Huayra車門、翼子板等部分都使用了碳纖維進行打造；而在車架等部件都采用全新的碳鈦合金打造，這種合金產品既擁有碳纖維材料的輕量化特性，同時也擁有鈦合金的超高強度，這種輕量化的設計使得其總重只有1350公斤。

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