碳纤维在交通领域中的应用

关键基础材料产业的发展对“中国制造2025”战略的实施有着重要的影响，在高性能纤维方面，有“黑色黄金”美誉的碳纤维复合材料逐步成为新兴材料产业中的“重中之重”。尤其是近几年，随着国内碳纤维自主生产技术的进步，与发达国家先进水平之间的差距不断缩小，碳纤维复合材料产品的应用水平也进入了快速发展轨道，碳纤维复合材料被越来越多地应用于飞机、汽车、高铁、轻轨等现代化公共交通工具中。

碳纤维飞机零部件：

碳纤维复合材料比强度、比刚度高，抗疲劳、耐腐蚀性好，可设计性强，有助于增进结构效率，不仅可以提升飞机的安全性、经济性、舒适性和环保性，还能明显提高飞机的燃油效率，目前已在民用飞机上实现了较大比例的应用。

与此同时，碳纤维复合材料在飞机上的应用也形成了新的技术挑战。相比传统金属结构，碳纤维复合材料结构存在各向异性，其材料本身的脆性特征使得其在受载变形、损伤机理和破坏形式等方面与常规的金属材料有着显著差异。诸如连接分析、稳定性、损伤容限、适坠性、大开口、闪电防护、防火耐燃、防除冰、层间分析等一系列技术问题有待突破。

飞机设计在气动、结构、材料等方面的综合优化中，将采用突破性的机身和推进技术，减少气动阻力，节约燃料。但是，以超音速、超高音速飞行时，机体结构高温效应明显，不仅要求碳纤维这类先进复合材料具备一体化结构设计，还要做到更轻、更耐损、更耐高温。

不仅是机体部件，飞机内饰部件对材料的要求同样严格。无锡智上新材料科技有限公司为某型号民用飞机提供的碳纤维航空座椅骨架板，除了要大幅度减轻座椅重量，要能承受6-8年的高频率使用压力，更要有一定的阻燃性，这都对碳纤维复合材料的实际应用提出了很高的要求。

碳纤维汽车零部件：

汽车使用碳纤维复合材料零部件，主要是基于以下几个方面的考虑：一是为了车身轻量化。碳纤维密度低，比低碳钢减重50 %，比镁/铝合金结构减重达30%；二是集成度高。造型自由，可设计性强，能实现流线型及曲面，可减少零部件种类和工装投入；三是提高生产效率。以模压和粘接工艺代替冲压和焊接，节约生产线及模、夹具的投入；四是提升汽车安全性能。碳纤维抗疲劳强度高（可达设计载荷的 70%~80%），汽车减重以后重心下降，操作稳定性更高，而且碳纤维的碰撞吸能能力为钢的6-7倍，铝的3-4倍；五是提升汽车舒适度。更高的振动阻尼，对汽车整体降噪有明显的效果，使乘客舒适性更佳。

从最初的赛车到高端商务车，再到近几年比较风行的新能源汽车，碳纤维零部件的应用脚步从未停止，例如无锡智上新材按照新能源汽车商要求制造的碳纤维动力电池箱体就是碳纤维复材在新能源汽车上的典型应用案例，其在减重、抗冲击等方面有效提升了新能源汽车的性能表现。

碳纤维高铁零部件：

高铁的轻量化解决方案始终在关注两个问题：一是轻量化材料必须具备足够的安全性，二是在保证安全性的前提下尽量的轻，从而实现更大的承载量和更高的运送效率。

从时速400公里及以上的动车组、双层动车组到时速600公里的高速磁浮列车，高铁等轨道车辆一直在向着高速、高效、绿色、智能等目标发展，其中，既轻又强的车体材料起着至关重要的作用。车体所选用的材料，在强度、刚度、耐疲劳性、耐腐蚀性以及防火性能等方面的表现，都在不断优化，碳纤维复合材料所具备的轻量化、减冲击、提载重、高耐候、高可靠、高可用、高寿命、少维护等优势逐步得到了重视。

碳纤维司机驾驶室操作面板、碳纤维座椅部件、碳纤维舱壁板等等，随着碳纤维复合材料在高铁等轨道车辆中应用比例的越来越大，无锡智上新材所要面对的技术要求也越来越高，这也在无形中也推动着国内碳纤维复合材料应用以更快的速度前进。