使用该材料制作的宝马I系新能源车，如在遇到事故需要维修，仅将受损车身部分切割下来，再将替换构件粘贴上去即可，维修比较方便。宝马I系车型到达使用年限后，在整车报废时，汽车90%以上的材料可以回收利用。“宝马生产的碳纤维强化塑料是独创性的技术，这些材料不会出售给其它企业使用，它们将全部用于BMWi3、BMWi8等车型的制造。
碳纤维被国际上称之为“第三代材料”，因为用碳纤维制成的复合材料具有极高的强度，汽车应用碳纤维复合材料是第三次工业革命在汽车上的体现。实现汽车的轻量化更多的靠塑料复合材料实现，在这其中，近些年比较新潮的当属轻质、高强等优异的综合性能的碳纤维复合材料，尽管碳纤维的价格比较高，应用还未实现广泛化，但其在汽车轻量化的道路上无疑已经代表了未来材料发展的一种趋势，得到越来越广泛的认可和应用。 绿色化性能 碳纤维是一种与人造丝、合成纤维丝一样的纤维状碳材料，是目前世界高科技领域中十分重要的新型工业材料，大幅提高汽车的绿色化性能。节约不可再生能源和提高燃料效率的汽车轻量化解决方案正推动碳纤维应用快速增长。轻量化是未来汽车构件的主要发展方向。国际上越来越重视新型车用工程塑料与构件的开发，塑料零件在汽车中的用量迅速上升，发达国家已将汽车用碳纤维复合材料作为衡量汽车设计和制造水平高低的重要标志，“以塑代钢”包含新的内涵，“塑”指碳纤维复合的工程塑料。 节能资源化。碳纤维复合材料构件同比纯塑料构件轻30~40%，实现汽车减重化的革命，进一步达到节油、节电，降低对不可再生的石油资源的利用。巴西研发出利用甘蔗生产出生物碳纤维，更体现出碳纤维节约不可再生资源的绿色化特性。 安全轻量化。碳纤维复合材料构件同比纯塑料构件强度同比钢件高4~5倍。常规的纯塑料成型加工的汽车保险杠，碰撞性能较弱，实际仅起到包装装饰的功能，没有达到保险的功能，日本车进不了美国市场，主要是安全性能达不到美国标准，而保险杠的强度也是其中主要的原因，据权威机构检测，日产车的保险杠的钢板厚度为1mm，美产车为3mm。碳纤维复合材料成型的保险杠的厚度如为2mm，强度不低于8mm后的钢板，大幅提高了保险杠的安全系数，在高速撞击下保护乘员安全等众多方面有着与普通工程塑料、钢板件无与伦比的优势。 环保人性化。碳纤维复合材料构件质轻、转动惯量小，有效降低噪声级减少震动阻尼，提高乘员的舒适度。 车型个性化。碳纤维复合材料实现汽车外罩的个性化设计，进一步迎合市场的个性化需求。 清洁寿命化。碳纤维复合材料具有强度高、模量高、耐高温、抗蠕变、耐疲劳性好等优点，易实现自润滑的性能，在某些运动构件中，可少用或不用润滑油，有效降低环境污染、实现清洁运行。自润滑意味着提高汽车的使用寿命，减少对资源的利用。 高分子材料高性能化及应用领域拓展化。工程塑料填充碳纤维后，复合材料除持有原工程塑料性能外，提高了强度和刚度，更有利于以轻量化的特性取代汽车金属合金结构件，拓展“以塑代钢”的应用领域。 汽车领域的发展 碳纤维复合材料在汽车上主要可应用于发动机罩、翼子板、车顶、行李箱、门板、底盘等零部件中。为了确保足够的安全性能，在主承载车身结构件上汽车厂商通常要选择强度，刚性及耐冲击性能均很高的材料用于制造主承力结构件，这时环氧树脂碳纤维增强复合材料就成为理想的材料选择。车门、发动机罩、行李舱门、前后保险杠、翼子板、扰流板等次承力结构件，其结构大都为层合实体结构和复合材料三明治夹心结构，面板选用高强度高模量碳纤维复合材料制作，芯材选用一定刚度和强度的低密度材料如泡沫、蜂窝等，胶结层将面板和芯材连接在一起。由高端汽车向普及型汽车的应用领域发展 碳纤维发展之初由于原料制造成本过高、成型加工技术单一等因素，制约了碳纤维复合材料的应用领域，最初仅在一些对性能有极高要求的高端的F1赛车、超级跑车上小批量车应用，如兰博基尼、柯尼塞格、雷克萨斯LFA、GT-R、保时捷GT3承载式车身等。随着碳纤维制造成本的下降、复合材料制造工艺的成熟、绿色化环保标准的日趋严格，各大主机厂纷纷进行碳纤维复合材料的汽车零部件的开发，如今被广泛地应用于高价值的普及型民用轿车上，如宝马、德国SGL等。 宝马公司的BMWi3电动汽车，首次在国际上实现碳纤维复合材料车型的量产化，成为了汽车用碳纤维复合材料领域的标杆。LifeDrive架构的乘员模块是铝质车架上安装碳纤维复合材料乘用舱，诸多套件、车身覆盖件也是全部采用了碳纤维复合材料制造，整车重量仅为1.25吨。BMWi3选择在公司内生产碳纤维复合材料构件，以降低制造成本，并大力投资于专用技术的开发，在未来10年里，碳纤维复合材料构件的成本有望下降50%。 沃尔玛公司最新大型18轮的运输卡车，采用碳纤维复合材料，燃油效率提高了1倍，降低了碳排放。主体由一块长53英尺的碳纤维面板代替传统的钢板件，是汽车重量减少了kg，降低了钢材资源的消耗；碳纤维结构件增加了设计和加工的灵活性，采用凸面结构的碳纤维车头更符合空气动力学的原理，并且可增加车载空间。 美国福特汽车HummerH2H越野车也开始使用氢燃料电池，预计年氢燃料电池汽车将会达到一定的市场规模。年日本将有万台汽车使用燃料电池。 汽车电动化必需实现电池轻量化，轻量化的碳纤维复合材料材料制造的锂离子电池组的外壳，实现插电式的未来应用的发展趋势，同时更能提高其锂离子电池组的寿命周期。 成型加工技术 成型加工技术是将原材料转化为结构件，碳纤维复合材料在汽车上的应用离不开成型加工技术的发展。不同的成型加工技术对构件的性能会带来较大的影响。弹性复合材料成型技术发展方向：进一步实现整体成型技术、固化监控、自动化技术及三维复合材料技术，从而同时提高复合材料性能降低制造成本。树脂传递模塑(RTM)成型加工 早期车用部件的生产采用手糊成型和喷射成型，但手糊和喷射工艺（开模模塑）严重污染环境，劳动强度大，制品的质量难以控制，主要用于生产汽车零件中形状简单的部件，难以满足汽车工业化生产和环保的要求。手糊成型是手工把纤维织物和树脂交替地铺层在已被覆好脱模剂和胶衣的模具上，然后用压辊滚压压实脱泡，最后在常温下固化成型。生产周期长，工作环境差，要求手艺娴熟，适合制作汽车样件或小批量构件生产。随着碳纤维复合材料件应用于汽车领域的拓展，手糊成型已不能适应大批量汽车生产及绿色化生产环境的要求。 树脂传递模塑(RTM)是取代手糊成型的绿色化加工技术，是世界上公认的低成本复合材料成型技术，已逐渐取代手糊工艺成为汽车零部件的重要成型方法。该工艺是将纤维经预成型及预编织处理，碳纤维铺放可按构件的力学要求采取不同的排放型式，铺放在模具型腔内；合模后，设备用压力将树脂注入模腔，浸润预编织的碳纤维，固化成型。一般采用多模、多工位机械注射模式，生产效率较高，适于批量生产方式。构件表面粗糙度接近于模具型腔粗糙度，尺寸精度高，内应力低，可做结构复杂零件及镶件，如汽车地板、车顶、发动机罩等。需要树脂灌注设备及多套模具。 美国复合材料生产商RTP公司成功推出一款新型碳纤维复合热塑性工程塑料，该复合工程塑料基体由PEEK（聚醚醚铜）、高性能PPA、PPS（聚苯硫醚）以及PEI（聚醚酰亚胺）多种工程塑料树脂复合而成，碳纤维的含量为20-40%，将耐高温聚合物与纤维增强型材料有机结合，使新一代工程塑料的性能不但具备工程塑料所需的高抗冲击性的机械性能，还继承了碳纤维低密度、耐腐蚀、易成型的优良性能。年10月，帝人公司宣布推出P系列热塑性颗粒材料适用于复杂部件的注塑成型。年10月，东丽公司宣布推出新的碳纤维增强的聚苯硫醚（PPS）热塑性注塑颗粒材料，该材料改进了碳纤维和PPS塑料接触面的粘结性，提高了抗拉强度，使用该材料制备CFRTP部件，其抗拉强度与铝铸件相当，质量却轻了近45%。连接技术 碳纤维复合材料属于脆性材料，机械连接会产生应力集中，造成多种形式的失效，需要充分考虑复合材料连接部位的力学分布情况，设计连接位置及强度。碳纤维具有导电性能，与金属部件连接会产生电化学腐蚀，造成结构失效，需要研究合适的胶接或机械连接材料，达到最好的装配性。研发集热板熔融、震动熔融、超音波熔融等为一体的加热和加压连接法，实现连接部位一体化的同时增加接合部的纤维体积分数，提高强度，避免容易对CFRTP材料产生结构损伤的钢焊接技术。新设备及新技术 碳纤维复合材料构件的成型加工新技术新设备新工艺发展发展的主要方向是高速高效化、节材批量化、清洁环保化。开发出碳纤维复合材料构件的批量生产工艺对实现这一目标至关重要。 日本帝人公司正和通用汽车以及其他汽车生产商合作，开发快速批量化生产的碳纤维复合材料部件，且生产周期不到1分钟。日本三菱丽阳成立合资公司，采用碳纤维车量产i3身；通用公司与日本帝人合作开发热塑性碳纤维复合材料零部件60s内热冲压成型技术，计划用于年以后上市的面向普通客户的主力车型；奔驰与日本东丽成立合资公司，开发短循环树脂迁移模塑(RTM)技术，为戴姆勒公司轿车提供大批量生产的CFRP部件；福特与陶氏化学合作，计划年开始在福特斯新车上采用碳纤维零部件，年起大面积使用，福特表示碳纤最大将能够减轻kg车重。 澳大利亚公司Quickstep正在快速跟踪其一项专利的喷射树脂技术的商业化，该技术可以让碳纤维复合材料汽车面板在几分钟内就快速生产出来，并且成本低，从模具出来就具有较高的表面质量。德国公司BREYER发布了一种带有新的模具技术的间隙浸渍机，这种新技术可以在15分钟内生产出CFRP汽车前箱盖板。PlasanCarbonComposites公司是美国唯一的豪华轿车CFRP车体面板一级供应商，同时自身拥有可将CFRP部件的生产成型时间缩短至17min的技术。 结语 中国汽车制造业发展很快，但在应用碳纤维复合材料于汽车工业，远远落后于日本、欧美等工业发达国家。汽车新一轮的革命，其中最突出的标志是碳纤维复合材料的应用。可以预测，谁引领碳纤维复合材料应用技术，谁就引领汽车的发展方向，谁就有汽车发展的话语权。
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