汽車工業是現代工業中首先形成全球產業的典型代表，隨著國家對環境的重視程度提高，汽車行業被視為重要能源消耗及環境污染的源頭之一，政策對汽車行業的節能減排要求也越來越嚴格，節能減排是近年來汽車行業產品優化的主要方向。復合材料因為輕質高強等一系列優異性能，已成為汽車輕量化發展的主要選材。隨著材料技術的發展、制造技術的更新迭代，復合材料在汽車領域的應用也越來越廣泛。

       美國能源部等部門和機構的數據顯示，汽車整體重量每下降10%，油耗可降低6%-8%，排放可降低5%-6%，可見汽車輕量化是減少油耗、保護環境的有效途徑。

       各種材料的主要應用部件如下：

       碳纖維復合材料（CFRP）

       復合材料在汽車上運用最多的地方就是車身，諸如引擎蓋、車架、車頂框架及加強筋、A/B/C/D立柱及車門、擾流板、頂板、翼子板等。

       材料特性：CFRP的密度約為1.6g/cm³，不足鋼材密度的1/4，同時擁有優異的力學性能、環境耐候性、尺寸穩定性、可設計性、高吸能效率及減震性，是最有發展前景的汽車輕量化材料。

       應用比例：

       應用簡介：

       車身：美國通用汽車公司1992年展出了由碳纖維復合材料制造車身的超輕概念車，車身質量為191kg，整車質量降低68%，節油40%。蘭博基尼汽車2011年推出了Murciélago替代車型，該車采用了全碳纖維復合材料單殼體車身，質量僅有145.5kg。

       目前，碳纖維復合材料制成的車身結構件已在德國寶馬公司開發的Z-9和Z-22系列中大量采用。德國大眾汽車公司的“2L車”CC1研究項目，碳纖維復合材料用于車身的比例高達45%。通用汽車公司采用碳纖維復合材料制成的ChevroletCorvetteZ06紀念版轎車的發動機罩蓋，質量僅9.3kg。福特和保時捷的發動機罩也全部采用了碳纖維復合材料，在安全性不降低的前提下獲得了極高的輕量化效果。

圖 寶馬i3碳纖維車身

       日本三菱人造絲公司的碳纖維快速固化預浸料用于生產斯巴魯翼豹（impreza)汽車的引擎蓋，使用后比原來鋼制引擎蓋輕63%，減質量9.2kg。

       國內快速固化復合材料已經在電動大巴車主承力結構上得到驗證和應用，并與國內多家碳纖維廠商及汽車廠商合作聯手推動碳纖維復合材料在汽車零部件領域的應用。

       傳動系統：復合式混合傳動軸一般有兩種結構：一種是外層是金屬軸，內層是復合材料；另一種是內層是金屬軸，外層是復合材料。

       汽車新型復合材料傳動軸主要由內層復合材料，外層金屬材料組成。其中，鋁鎂合金、鋁合金等輕金屬材料主要用作外層材料，碳纖維主要用作內復合材料。復合材料通過層層粘結的方法固定在金屬軸的內表面，以保護復合材料不受油水雜質、外部沖擊等損傷。

       內層的碳纖維鋪層可以提高復合材料混合軸的固有頻率或提高傳動軸的強度和剛度。為了解決熱殘余應力，常采用在合金和碳纖維層之間增加玻璃纖維過渡層。                                                                    

        懸架結構：懸架結構采用碳纖維復合材料，不僅可以降低汽車能耗，提高動力性，還可提升汽車的操縱性和舒適性等整車動力學性能。

       板簧：它是汽車懸架系統中的重要組成部分，復合材料板簧主要是指高強度、大儲能、耐腐蝕的復合材料所制作的汽車鋼板彈簧，由于該種材料同時具有衰減振動、彈性彎曲的性能，所以在汽車板簧設計中有著明顯的利用優勢。

       復合材料板簧的制造工藝，包括纏繞模型成型、高壓樹脂傳遞模型成型、SMC拉擠成型等，其中SMC拉擠成型工藝是以牽引力為作用力，使用模型模具固化浸潤后的纖維帶、纖維布，從而連續生產斷面形狀不同的復合材料板簧。纏繞模型成型工藝則是在纖維材料預浸后，將其纏繞到模具上，隨后通過合模、固化等方式，產生復合材料板簧，而在汽車輕量化發展中，需要大規模生產復合材料板簧時，相關人員則可通過高壓樹脂傳遞模型成型工藝，批量化自動生產復合材料板簧，滿足汽車輕量化發展基本要求。

       相較于傳統鋼板彈簧，復合材料板簧的彈性較高，能夠提高汽車舒適性，在使用中耐疲勞性能較強，疲勞壽命為普通板簧的8~10倍。同時復合材料板簧吸振能力強，振動阻尼高，可在汽車行駛中通過自身阻尼減震性，保證整車平順性。再者，復合材板簧中包含較多獨立纖維，可形成靜不定體系，在板簧結構中部分纖維斷裂后，汽車產生的荷載可自行移動至其他纖維中，避免懸架結構承載能力受損。                                           

參考文獻：

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