汽车自身质量同过去相比已经减轻了20%-26%，未来的10年内还将继续减轻20%，复合材料的广泛应用，是未来汽车轻量化的关键途径之一!

可持续发展、环境友好和节能环保是工业发展的重要方向，汽车产业也不例外。根据测算，汽车的重量如果减轻100 kg，则会带来百公里油耗减少0.3～0.6 L，CO2的排放也将随之减少。汽车实现轻量化的途径主要有新材料、新结构和新设计三种途径，其中“轻合金材料、复合材料等的使用对实现汽车轻量化的贡献尤为明显。”北京航空航天大学交通科学与工程学院教授/博士生导师许俊博士认为。

北京航空航天大学交通科学与工程学院教授/博士生导师许俊博士

复合材料是实现汽车减重的重要手段

复合材料的强度很高，同时韧性较大，且重量非常轻，从比强度和比刚度来考虑，复合材料比钢或铝要高几倍。“复合材料的疲劳特性通常比一般得工程材料要好，同时其断裂韧性一般也较工程材料高。”许俊博士介绍说，“另外，经过处理的复合材料可以避免被腐蚀，因此比金属材料更便于养护。”

汽车行业是复合材料最大的市场，大约占其总销量的20%，销售额的18%。去昂球范围内，平均每辆汽车所使用的复合材料约占总质量的6%。复合材料在汽车中的应用主要存在材质性能以及应用成本两大阻碍。其中，树脂材料的可降解性和材料强度之间的平衡，以及增强纤维材料成本与强度之间的平衡属于材料特性因素;而将复合材料应用于汽车生产所需的设备投资和时间成本则属于应用成本。因此，材料体系的选择和工艺路径的选择在将复合材料应用于汽车的过程中显得尤为重要。

工艺方面，真空袋压/热压罐成形、HP-RTM一体成形(用于制造迈凯伦MP4-12C超级跑车的一体化座舱)和LFT-G注射等都是适用于热固性复合材料(BMC/SMC)的制造工艺。上述工艺可将复合材料制作成车身零部件(保险杠、翼子板、前围护板、踏板、车门、顶棚和遮阳板等)、底盘零部件(侧裙、护风罩和电瓶室等)以及部分发动机零部件(机油滤清器外壳、进气管和油底壳等)。

迈凯伦MP4-12C超级跑车座舱采用HP-RTM一体成形工艺

复合材料为汽车安全性做出贡献

复合材料在汽车的安全设计中也起到了重要的作用。例如：夹层前风窗对车辆外部行人的保护作用、复合材料车顶应对车辆翻滚事故时的强度表现都是在发生交通事故时保障人生命安全的重要手段。

点阵结构在汽车中的应用

复合材料点阵结构有望减少40%的结构重量，其结构形态可与车辆外形的流体力学性能相耦合，在减轻重量的同时，大幅度提车辆外观适应气流的能力。

空心金字塔型复合材料点阵、混杂杆件复合材料点阵、多层级复合材料点阵和柔性聚合物微点阵等结构和材料都能对降低车辆空气阻力和重量起到积极的作用，且近些年来十分热门的3D打印技术是制造点阵结构部件行之有效的手段。

典型的点阵结构

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结语

经过多年发展，汽车自身质量同过去相比已经减轻了20%-26%。根据行业预计，在未来的10年内，轿车自身质量还将继续减轻20%。

“复合材料的广泛应用，是汽车轻量化的关键途径之一，而实现复合材料在普通家用汽车中的普及则需要在原材料供应、制造工艺、制造装备、生产技术和产业应用等各个环节间建立畅通的联系。要全面解决这些问题，则需要行政部门、科研机构、汽车产业和汽车消费市场的共同努力配合和协作。”许俊博士最后说道。