高性能纖維為汽車瘦身

　　日前，中國工程院科技咨詢項目“高性能纖維與汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略研究”項目成果發(fā)布會在北京召開。項目提出了我國高性能纖維與汽車輕量化發(fā)展戰(zhàn)略和技術(shù)途徑、高性能纖維與輕量化產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵工程技術(shù)專項，以及高性能纖維與輕量化產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議，形成了項目研究報告1份，調(diào)研報告15份，提交了院士專家建議1份。

　　記者近日專訪了該項目組組長、中國工程院院士、儀征化纖顧問蔣士成，解讀該項目內(nèi)容。

　　24位院士專家聯(lián)名建議

　　3月8日，一份綜合了輕紡、環(huán)境、汽車、輕工、機械、材料等6個領(lǐng)域24位院士專家意見，形成的“關(guān)于高性能纖維與汽車輕量化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議”，作為中國工程院院士建議正式上報國家相關(guān)部門。

　　該建議闡述了發(fā)展輕量化產(chǎn)業(yè)對能源、環(huán)境、制造業(yè)、新能源汽車戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)和新材料戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)具有重要意義，分析了中國汽車輕量化產(chǎn)業(yè)發(fā)展遇到的瓶頸問題，提出了高性能纖維與汽車輕量化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議。

　　蔣士成院士是第一建議人。他介紹，中國工程院于2015年設(shè)立了“高性能纖維與汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略研究”咨詢項目，由紡織領(lǐng)域院士牽頭，邀請紡織、汽車、復(fù)合材料、輕工機械等領(lǐng)域院士共同參與，依托單位為東華大學(xué)，由纖維材料改性國家重點實驗室、民用航空復(fù)合材料協(xié)同創(chuàng)新中心和上海市輕質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料重點實驗室具體組織實施。

　　“項目聚焦國內(nèi)外高性能纖維及其輕量化技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展環(huán)境和現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；對我國高性能纖維及其輕量化技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)科技前沿領(lǐng)域進行了深入系統(tǒng)的分析研究，取得了許多新的認識和重要研究成果?！笔Y士成院士表示。

　　一年多來，項目組成員赴上海、江蘇、吉林、安徽、北京、浙江、四川等地，深入到上汽、一汽、北汽等18家高性能纖維與輕量化技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)企業(yè)調(diào)研，項目組主辦了3次全國性“高性能纖維與輕量化工程化技術(shù)”高層論壇，根據(jù)相關(guān)的調(diào)研成果形成了中國工程院科技咨詢項目“高性能纖維與汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略研究”報告。3月8日，24位院士專家聯(lián)名將建議提交給國家相關(guān)部門。

　　我國高性能纖維發(fā)展尚弱

　　汽車是我國支柱產(chǎn)業(yè)之一，新能源汽車是國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。根據(jù)國家新能源汽車發(fā)展計劃，到2020年新能源汽車達到500萬輛。但不少潛在買家對新能源汽車持觀望態(tài)度，原因是其電池續(xù)航問題。

　　采用更輕的材料使汽車變輕是節(jié)能減排、提高電動車續(xù)航里程的有效方式。有研究表明，總重量1550千克的新能源汽車續(xù)航里程186公里，如果總重量能減少到1011千克，則續(xù)航里程可提高到275.5公里。

　　高性能纖維是國家戰(zhàn)略物資，也是新材料產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容。輕量化材料的高性能纖維包括碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維、聚苯硫醚纖維、玄武巖纖維、聚酰亞胺纖維等。

　　以高性能碳纖維復(fù)合材料為例，最突出的特點是輕質(zhì)高強，與傳統(tǒng)的鋁合金相比，碳纖維復(fù)合材料的飛機結(jié)構(gòu)，可減重20%~40%。碳纖維復(fù)合材料的使用已由航空航天迅速擴大到新能源、生物、信息等其他工業(yè)部門。

　　用高性能纖維增強復(fù)合材料替代部分金屬材料，是大部分汽車企業(yè)促進汽車輕量化而采取的做法。比如，德國寶馬公司率先在i3、i8電動車、7系、5系等量產(chǎn)中大量使用碳纖維復(fù)合材料，輕量化效果明顯。

　　發(fā)達國家在政府層面的推動對復(fù)合材料的開發(fā)起著很大的作用。2015年，美國投資2.5億美元宣布成立國家輕量化復(fù)合材料研究所，有100多個單位參加，目標是發(fā)展低成本復(fù)合材料技術(shù)，大規(guī)模應(yīng)用于制造業(yè)，提高制造業(yè)競爭力。2016年4月，美國成立革命性纖維研究所，投資3億美元，有89家企業(yè)、機構(gòu)參加。

　　我國高性能纖維領(lǐng)域的發(fā)展尚弱。數(shù)據(jù)顯示，全球主要高性能纖維年產(chǎn)能33萬噸，中國只有7.3萬噸，供應(yīng)乏力。但由于終端企業(yè)碳纖維技術(shù)的滯后，企業(yè)規(guī)模小，抗風險弱，受到國外規(guī)模企業(yè)的降價打壓，開工率低，大部分企業(yè)虧損，影響品質(zhì)穩(wěn)定和運行成本。

　　應(yīng)超前規(guī)劃布局 選準突破方向

　　盡管國內(nèi)外絕大部分汽車企業(yè)開展了碳纖維復(fù)合材料汽車或零部件研發(fā)，但遇到一系列發(fā)展瓶頸。

　　蔣士成院士介紹，困難主要涉及復(fù)合材料整車及零部件設(shè)計準則、數(shù)據(jù)庫與評價標準；復(fù)合材料零部件自動化量產(chǎn)技術(shù)與裝備；從碳纖維到復(fù)合材料汽車整個產(chǎn)業(yè)鏈的合作機制；碳纖維汽車維修、回收及循環(huán)利用技術(shù)體系；車用低成本碳纖維及其中間體材料產(chǎn)業(yè)鏈；輕量化科技創(chuàng)新體系，科技投入不足；具有汽車學(xué)科基礎(chǔ)又有材料學(xué)科基礎(chǔ)學(xué)科交叉人才隊伍。

　　針對這些不足，4月29日，中國工程院科技咨詢項目“高性能纖維與汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略研究”項目成果發(fā)布會在北京召開。鑒于輕量化產(chǎn)業(yè)對國家能源、環(huán)境、制造業(yè)、新能源汽車戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)和新材料戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性，借鑒國外發(fā)展經(jīng)驗，針對中國汽車輕量化復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展遇到的問題，項目組對高性能纖維與汽車輕量化產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出多項建議。

　　建議包括建立若干“高性能纖維與輕量化產(chǎn)業(yè)鏈示范工程”，形成產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)具有合理開工率、連續(xù)穩(wěn)定運行、合理企業(yè)利潤的完整示范工程；培育行業(yè)龍頭企業(yè)，提高規(guī)模效益，參與國際競爭；設(shè)立“高性能纖維與輕量化”重點科技專項，加大科技攻關(guān)力度；建立我國高性能纖維與輕量化技術(shù)科技與人才培養(yǎng)體系和高性能纖維與輕量化國家實驗室或國家重點實驗室、國家工程實驗室、國家知識服務(wù)平臺；制定我國高性能纖維及其輕量化復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境。

　　“中國石化下屬企業(yè)現(xiàn)有碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維三大高性能纖維及省級高性能纖維重點實驗室，面對汽車輕量化的發(fā)展趨勢，應(yīng)超前規(guī)劃布局，選準突破方向，在汽車輕量化產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面占有一席之地?！笔Y士成院士說。（本報記者 翟瑞龍）

　　轉(zhuǎn)自：中國石化報

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