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專訪丨華特時代碳纖維 熊飛博士:碳纖維——未來汽車輕量化的“終極材料”

   日期:2019-06-13     來源:汽車材料網    評論:0       [ 進入汽車材料社區 ] [ 汽車材料館 ]
中國國際膠粘劑及密封劑展
核心提示:近年來,碳纖維材料逐漸成為汽車制造商青睞的材料,作為汽車材料,碳纖維最大的優點是質量輕、強度大,其密度僅相當于鋼材的20%到30%,硬度卻是鋼材的10倍以上。所以汽車制造采用碳纖維材料可以使汽車的輕量化,取得突破性進展,并帶來節省能源的社會效益。隨著輕量化的市場需要,業界認為,碳纖維在汽車制造領域的使用量將逐漸增加。
   【中國汽車材料網】近年來,碳纖維材料逐漸成為汽車制造商青睞的材料,作為汽車材料,碳纖維最大的優點是質量輕、強度大,其密度僅相當于鋼材的20%到30%,硬度卻是鋼材的10倍以上。所以汽車制造采用碳纖維材料可以使汽車的輕量化,取得突破性進展,并帶來節省能源的社會效益。隨著輕量化的市場需要,業界認為,碳纖維在汽車制造領域的使用量將逐漸增加。
  
  本期我們專訪到,華特時代碳纖維熊飛博士,與我們一起談談:碳纖維——未來汽車輕量化的“終極材料”。通過對比中外碳纖維歷史的發展,對目前中國碳纖維發展的提出其獨到的見解。
  
  碳纖維市場總體發展較為緩慢
  
  碳纖維誕生在美國,始于白熾燈的發明。1892年,愛迪生(Thomas Alva Edison,1847-1931)發明了最早的商業化的碳纖維。然后往后的30多年,雖然研究從未停止,卻始終無法將碳纖維的性能提高到令人滿意的程度,此后碳纖維的發展進入休眠期。20世紀50年代中期,美國人威廉姆•F•阿博特(WilliamF. Abbott)發明了碳化人造纖維提高碳纖維性能的方法,至此,高性能碳纖維基礎科學研究和工業化技術研發進入了高峰期。20世界50年代末,美國聯合碳化物公司在克利夫蘭市建立了帕爾馬技術中心(PArma Technical Center)從事基礎科學研究。高性能碳纖維技術的基礎科學研究發端于1956年。1960,羅格·貝肯發現“完美石墨(PErfect Graphite)”,奠定高性能碳纖維技術的科學基礎。此后十幾年的研究,就是要獲得低成本、高效率生產具有石墨晶須特性的高性能碳纖維技術。后來,“美日同盟”,共同推動高性能碳纖維技術。
  
  中國碳纖維工業的起步可以追溯到1962年,總體上與日本碳纖維的研發同步進行,但在產業化生產和集中度方面卻存在較大差距。近幾年我國碳纖維行業“有產能,無產量”的現象嚴重,2016年我國碳纖維產能達到約1.8萬噸,而實際產量僅為4600噸左右。雖然我國碳纖維規劃及在建產能較大,但實際產量卻較少。
  
  未來碳纖維材料將會更廣泛地使用
  
  中國目前新能源的開發迫在眉睫,而碳纖維作為新型的材料,很多人關注的特點就是輕,碳纖維更加關鍵的特點是它的性能,結構堅固強硬。所以很多汽車制造商將碳纖維復合材料用作結構件,或者直接做汽車的生命倉。我們希望將碳纖維材料更廣泛地使用,不僅是航空,汽車,還有我們的生活中。我們非常有幸生活在這樣的時代,見證時代的變遷和發展,不用擔心任何回頭路,因為沒有回頭路可走。
  
  目前碳纖維市場非常小,原因就是不了解、不敢用。其次,整個行業對碳纖維的研究和技術落地、創新還是比較欠缺的,行業里都說碳纖維市場小,因為非常昂貴,的確是不便宜。但是碳纖維的產品成本構成中,碳纖維材料的成本僅僅只有25%左右,可以顯然看出,工藝技術的重要性。現在我們在做碳纖維產品以及碳纖維工藝技術的開發和創新,不是為了寫論文,我的目的,是指導應用,大幅度降低使用成本,讓更多的產品可以輕松應用碳纖維技術和材料。
  
  熊飛博士對中國的碳纖維市場充滿了信心,在他看來碳纖維不是高不可攀的,在很多方面都是可以應用的。好比十年前,熱沖壓成型技術并不盛行,后來德國人制作了模具,如今的熱成型技術在國內的技術瓶頸被一點一點攻克,因而得到了更為廣泛的應用,市場也逐漸擴大。未來,碳纖維同樣也會越做越大……
  
  碳纖維材料如何發展才能成功?
  
  在熊飛博士看來,碳纖維材料的發展有兩個路徑可以實現應用突破。
  
  首先要順勢而為,找到風口
  
  很多人都說,中國碳纖維發展不行,好的技術都在美國日本。熊飛博士并不完全認可這種說法。近年來,中國的碳纖維發展一直沒有重大的突破,并不是因為不行,而是發展勢頭未到。現如今中國逐漸推進新能源的發展,將海南作為第一個示范點,海南省計劃在2025年全部取消燃油車,采用新能源汽車。系能源汽車其中有一個最大的需要就是減重,正因為碳纖維獨特的性能,為自身的發展帶來強有力的推進空間!
  
  前途汽車,匠心打造出K50跑車,兩門跑車,寬度超過兩米。這樣的跑車,若是傳統鋼制材料,僅僅是開閉件通常就有100公斤左右。但是K50所有可見的覆蓋件,除了前后保險杠,其他都是碳纖維,總共重量只有46.67kg,比鋼制的重量壓縮掉50%還多。蘇州華特碳纖維,作為業內在碳纖維領域中一個擁有自動化生產線、獨立研發、自主創新的碳纖維復合材料公司,為前途汽車K50提供了全車碳纖維覆蓋件。
  
  其次,低調是創業成功的基石
  
  創業首先想的不是怎么搭順風車賺錢,而是自己想要什么,能做什么,更重要的是,自己的產品能不能改變用戶的生活。就如同前途K50,始終以為了喚醒城市精英對駕駛樂趣的向往為目的,不忘初心,堅定不移。
  
  如今碳纖維材料大批量的應用,必然也會帶來新的挑戰。華特時代碳纖維是以碳纖維為原料,來滿足各行各業的需求。使用的過程中會產生廢料,而關于廢料的回收再使用,華特時代碳纖維進行了一系列研究,并且跟意大利公司進行合作,共同致力于碳纖維回收開發,開發一些由100%回收碳纖維制成的結構件和半結構件。如果未來的車輛是由更多的可回收碳纖維制造的,這些輕型結構將會更具有成本效益,進而減少二氧化碳的排放,符合燃油經濟性的規定,同時也支持歐盟(EU)對最終車輛(ELV)的指令。
  
  中國新能源的改革已經沒有退路,不可能再走過去的道路。從這個角度看,中國碳纖維發展是非常有希望的,不用擔心任何回頭路,因為沒有回頭路可走。
  
  專家信息:
  
  熊飛博士,華特碳纖維公司總經理。中國輕量化聯盟專家委員,國際綠色輕量化聯盟執行理事,國際綠色輕量化聯盟碳纖維復合材料委員會常務副理事長,并為多所大學兼職教授、博導。擁有多年海內外工作經驗,曾先后擔任澳海德威公司設計工程師及經理;新加坡南洋理工大學研究科學家;江淮汽車技術中心技術總監、沖壓技術部副部長;江淮馬鋼科技有限公司董事、副總經理;長城汽車技術中心汽車材料工程院副院長、輕量化設計中心總工程師、吉利汽車研究院總工程師。在許多學術團體擔任職務。發表學術論文20余篇,并多次在國際會議上如FISIT、GALM等擔任主席并發表學術演講。

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