至少有40年的時(shí)間，汽車市場(chǎng)的誘惑力吸引了碳纖維生產(chǎn)商的關(guān)注，但大規(guī)模采用碳纖維的預(yù)測(cè)卻始終未能如愿。第一個(gè)大批量的應(yīng)用是用于1984福特Econoline 全尺寸廂式貨車上的纖維纏繞傳動(dòng)軸，年產(chǎn)量大約是40000根，但不到3年就停產(chǎn)了，主要原因是成本問(wèn)題。在接下來(lái)的幾十年里，雖然碳纖維的軸已經(jīng)出現(xiàn)在OEM的汽車平臺(tái)上，但卻始終是產(chǎn)量相對(duì)低的產(chǎn)品。2000年初，隨著一系列的超級(jí)跑車和跑車大量使用低價(jià)位的碳纖維，人們對(duì)碳纖維的興趣持續(xù)提升，雖然如此，這些應(yīng)用卻并沒(méi)有轉(zhuǎn)移到主流車輛上。

 

    2013年，隨著大量使用碳纖維的寶馬i3和i8的推出，以及寶馬建立了一個(gè)專門(mén)的供應(yīng)鏈用以滿足其對(duì)碳纖維及碳纖維部件的需求，人們期待著其他的汽車制造商進(jìn)行效仿，但卻沒(méi)有一家這樣做。2015年，人們對(duì)寶馬用在其主流7系平臺(tái)上的Carbon Core 多材料概念贊不絕口，認(rèn)為這是觸發(fā)碳纖維部件得到廣泛應(yīng)用的突破口。雖然此概念已在寶馬即將推出的iX SUV上取得了進(jìn)展，但寶馬卻只是個(gè)例，而不是規(guī)律。在2017年的JEC World 展會(huì)中，至少出現(xiàn)了一打全碳纖維的或碳纖維/鋼混合材料的B柱原型，這成為碳纖維在汽車上的“殺手級(jí)應(yīng)用”。雖然已有幾家生產(chǎn)商部署了這項(xiàng)技術(shù)，但它尚未在全球真正流行起來(lái)，需要作出更多的努力來(lái)降低成本，才能使這項(xiàng)應(yīng)用成為優(yōu)于全鋼部件的解決方案。

 

    2021年11月，在《復(fù)合材料世界》于美國(guó)鹽湖城舉行的碳纖維大會(huì)上，行業(yè)顧問(wèn)Dan Pichler 和Tony Roberts指出，寶馬i3平臺(tái)的生產(chǎn)即將結(jié)束，因此，碳纖維在汽車行業(yè)的用量將大幅下降。他們還強(qiáng)調(diào)說(shuō)，目前尚沒(méi)有已經(jīng)宣布的大規(guī)模的碳纖維汽車項(xiàng)目正在進(jìn)行之中，預(yù)計(jì)到2026年，碳纖維在汽車上的應(yīng)用只有2.4%的復(fù)合年增長(zhǎng)率，且主要用于賽車、個(gè)性化訂制和小批量生產(chǎn)的小眾汽車平臺(tái)。

 

    一切尚需等待。隨著從內(nèi)燃機(jī)（ICEs）向電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的大規(guī)模轉(zhuǎn)變，考慮到電池帶來(lái)的額外重量，減重不就顯得更加重要了嗎？這不就預(yù)示著對(duì)碳纖維的巨大需求嗎? 對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，答案是肯定的，即汽車的減重依然非常重要。對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題，雖然碳纖維仍然是一個(gè)考慮因素，但前提是它要具有成本效益。目前OEMs有多種方法可以減輕汽車部件的重量，包括用鋁取代鋼。

 

    現(xiàn)在，復(fù)合材料對(duì)于電池電動(dòng)汽車上的輕量化電池殼應(yīng)用而言具有很大的吸引力，這已在美國(guó)塑料工程師學(xué)會(huì)（SPE）于2021年11月舉行的汽車復(fù)合材料會(huì)議暨展示會(huì)（ACCE）上得到了證明。在此會(huì)議中，圍繞該話題的演講大多數(shù)是對(duì)玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料電池殼的介紹，吸引了眾多的聽(tīng)眾。這些電池殼比金屬要輕，能夠以具有競(jìng)爭(zhēng)力的成本整合隔熱、阻燃和電磁屏蔽等功能。

 

    取代高體積百分含量的碳纖維結(jié)構(gòu)的方案也持續(xù)地顯示出良好的經(jīng)濟(jì)效益。越來(lái)越多的貨車平臺(tái)整合了由抗紫外的玻璃纖維片狀模塑料（SMC）制成的復(fù)合材料車廂床板。位于美國(guó)田納西州諾克斯維爾的先進(jìn)復(fù)合材料制造創(chuàng)新研究所（IACMI）與美國(guó)大眾汽車公司合作的一個(gè)項(xiàng)目，展示了一種玻璃纖維SMC的SUV后尾門(mén)，它比鋼制后尾門(mén)輕36%，經(jīng)常性成本低9%。另一個(gè)IACMI項(xiàng)目證明了與采用純的PA/PPE工程熱塑性塑料相比，在聚丙烯中添加10% 的短切再生碳纖維，能夠?qū)⒆⑸涑尚筒考闹亓繙p輕40%，部件成本降低30%。這些，不僅為回收碳纖維帶來(lái)了機(jī)遇，也為由低成本的前體如紡織PAN和煤焦油瀝青制成的纖維帶來(lái)了機(jī)遇。

 

    那么，在汽車行業(yè)中使用傳統(tǒng)碳纖維是走進(jìn)了死胡同之中嗎？不完全是！但是，不要指望大量使用碳纖維的車輛如i3能夠進(jìn)入大規(guī)模的生產(chǎn)。有一條狹窄的途徑，能夠以$22/kg的成本，實(shí)現(xiàn)擁有50%纖維含量的碳纖維結(jié)構(gòu)，這對(duì)改善整個(gè)生產(chǎn)鏈提出了要求，并將在B柱這樣的單個(gè)部件中打開(kāi)機(jī)會(huì)。近期，我們可以看到碳纖維的部件，可能是拉擠成型的部件，被用作二次成型的混合結(jié)構(gòu)中的剛性組件（包括結(jié)構(gòu)電池殼），在此應(yīng)用中，玻纖增強(qiáng)聚合物將起到補(bǔ)償平衡的作用。

 

    總之，在玻璃纖維的引領(lǐng)下，再加上傳統(tǒng)碳纖維在小眾汽車上的應(yīng)用，使得復(fù)合材料在汽車市場(chǎng)的前景廣闊。對(duì)于再生碳纖維和采用替代前體制造碳纖維的供應(yīng)商們來(lái)說(shuō)，面臨的機(jī)遇空間將更加光明。