新能源汽车碳纤维轮毂轻量化分析
01 引言
新能源汽车正在逐步替代传统的燃油车。新能源汽车的续航里程成为最大的发展障碍，轻量化显得尤为重要。随着环保和节能减排需求的不断增加，全球汽车行业正在寻求多样化的轻量化解决方案。簧下质量的减重需求尤为突出，而作为簧下质量的重要组成部分，车轮在汽车整体质量中占据很大比重，减重的有效途径之一就是采用碳纤维轮毂。随着原材料和制造成本的下降，原本造价高昂、仅用于豪华或超豪华车型的碳纤维轮毂正在逐步“下探”。
碳纤维轮毂
02 CFRP在汽车领域的应用前景
碳纤维是一种高强度高模量的轻质纤维材料，其密度比金属轻，强度却是钢铁的16倍，杨氏模量是传统玻璃纤维的2-3倍，同时兼具了纤维的柔软性。一般铝合金轮毂重量为15千克左右，而碳纤维轮毂重量可以减少至8千克，碳纤维轮毂成了地地道道的“减重神器”。
碳纤维由于轻质和高强特性，一直是汽车制造热衷的优选材料。除了应用在轮毂，在汽车的传动轴、板簧、构架、车身都有使用碳纤维，不但保证汽车足够的强度和刚度，而且汽车的重量得以降低，能耗也相对降低。
碳纤维材料在汽车的应用，不仅是轻量化、降能耗，更是汽车安全性能提升的需求。碳纤维轮毂与传统的铝合金轮毂相比，质量更轻、强度更高、没有金属疲劳、降噪明显。我国汽车碳纤维拥有巨大的市场潜力,碳纤维轮毂没有大面积推开，主要是基于碳纤维成本的考虑。
汽车领域碳纤维需求前景预测
但随着碳纤维生产技术的不断完善和规模化生产，碳纤维成本在逐步下降。碳纤维原丝主要是采用聚丙烯腈原料，成本一直居高不下；随着采用沥青基、聚乙烯等原料制备原丝，碳纤维成本可以下降30%以上。根据澳大利亚的Carbon Revolution公司的碳纤维轮毂，由碳纤维与树脂后粘合而成，实现了规模化生产，可以将碳纤维轮毂的成本降至接近铝轮毂。
国家出台了相关政策，大力扶持国产高性能碳纤维的广泛应用。2021年3月《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出要加强碳纤维等高性能纤维及其复合材料的研发应用，为未来碳纤维行业的技术进步提供了良好的政策环境。新能源汽车的发展势不可挡，碳纤维轮毂或将成为新能源汽车的标配。