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經過10多年的快速發展和奮起直追，我國高性能纖維及其復合材料產業目前已經取得了突破性發展。尤其是近幾年，產業緊緊把握“汽車輕量化”發展機遇，插上了快速騰飛的“翅膀”。

　　輕量化是制造業核心技術之一，高性能纖維，尤其是碳纖維及其復合材料在其中能夠“大展拳腳”，發揮關鍵作用。

　　從國際市場看，寶馬、福特、通用、大眾等知名汽車企業都與碳纖維企業緊密合作，全球幾乎所有的汽車企業均有碳纖維車研發項目。

　　目前，我國在輕量化技術方面的研究已經具備一定的基礎，一批本土汽車企業對于碳纖維的研究和應用也在加速。

　　相信在集合多方智慧的“高性能纖維與汽車輕量化發展戰略研究”項目的有效推動下，國產高性能纖維與汽車輕量化發展將大大推進。

　　“高性能纖維與汽車輕量化發展戰略研究”項目成果發布

　　為促進我國高性能纖維與輕量化產業協調發展及產學研結合，使項目成果更好服務政府決策，4月29日，“高性能纖維與汽車輕量化發展戰略研究”項目成果發布與座談會在位于北京的中國工程院召開。來自江蘇奧新新能源汽車、北汽等汽車企業的代表，來自中復神鷹碳纖維有限公司、吉林化纖、浙江石金玄武巖纖維有限公司等我國高性能纖維及其復合材料企業的代表，以及中國工程院院士蔣士成、郁銘芳、姚穆、俞建勇，中國工程院二局局長高中琪，國家發改委產業協調司副司長盧衛生，工信部消費品工業司副司長曹學軍，科技部高新技術發展及產業化司副司長曹國英，中國紡織工業聯合會科技管理部主任彭燕麗，中國產業用紡織品行業、中國化學纖維工業協會等領導專家參加了會議。來自中國汽車工程學會、中國汽車工業協會、中國汽車輕量化聯盟、中國復合材料學會、國際汽車輕量化綠色科技聯盟等機構的相關負責人也參加了會議。會議由蔣士成院士主持。

　　中國工程院于2015年設立了“高性能纖維與汽車輕量化發展戰略研究”咨詢項目，由紡織領域的院士牽頭，邀請紡織、汽車、復合材料、輕工機械等領域的院士共同參與，依托東華大學，由纖維材料改性國家重點實驗室、民用航空復合材料協同創新中心和上海市輕質結構復合材料重點實驗室具體組織實施。

　　項目自2015年3月啟動后，進行了大量實地考察，考察的企業包括中國商用飛機有限責任公司、上海汽車集團、江蘇恒神股份、中國一汽、長春客車、吉林化纖、奧新新能源汽車有限公司、浙江石金玄武巖纖維有限公司、北京汽車研究院、奇瑞汽車等國內知名汽車企業和國產高性能纖維企業。項目聚焦國內外高性能纖維及其輕量化技術相關產業科技發展環境和現狀以及發展趨勢，對我國高性能纖維及其輕量化技術相關產業科技前沿領域進行了深入系統地分析研究，取得了許多新的認識和重要研究成果。

　　項目提出了我國高性能纖維與汽車輕量化發展戰略和技術途徑、高性能纖維與輕量化產業關鍵工程技術專項，以及高性能纖維與輕量化產業發展建議，并形成了項目研究報告1份，調研報告15份，提交了院士建議1份。

　　高中琪在項目成果發布與座談會致辭中指出，中國工程院的主要工作之一就是服務于政府決策，希望通過該項目的推進實施，充分發揮中國工程院國家工程科技思想庫作用，用科學咨詢支撐科學決策，用科學決策推動科學發展。

　　作為項目負責人之一，蔣士成在會上介紹了項目背景及相關推進情況。他介紹，項目啟動后在上海、浙江蕭山和江蘇鹽城先后召開過3次大型研討會，還舉行了多次小型研討會，并經過實地考察企業和問卷調查等形式，形成了相關產業發展建議。項目秘書長余木火在會上就項目研究成果做了詳細介紹。

　　會上，來自汽車企業和高性能纖維企業的代表分別進行了發言。奧新新能源汽車有限公司總經理史踐、北京汽車研究院副院長王旭、中復神鷹碳纖維有限公司技術部副部長郭鵬宗和吉林化纖股份有限公司董事長宋德武分別就碳纖維在新能源汽車上的應用技術、碳纖維在量產車領域的應用技術、碳纖維高效生產技術和碳纖維原絲規模化生產技術做了介紹。

　　在座談交流研討環節，幾位嘉賓結合相關政策，對于高性能纖維與汽車輕量化發展提出了相關建議。

　　曹國英指出，碳纖維及其復合材料是實現汽車、飛機、高鐵輕量化的重要材料，是“十三五”國家戰略新興產業發展規劃中的重點發展產業，科技部將會以新的應用項目持續支持碳纖維產業的發展。曹學軍指出，高性能纖維、以電力動力為主的新能源汽車產業是《中國制造2025》十大發展領域的重要方向，建議將項目研究提出的建議轉化成可操作、能推進的具體項目落實到位。國家發改委產業協調司機械裝備處處長吳衛建議，應以市場需求和未來技術水平為基礎的市場為主導，通過國家權威機構的橫向合作和產業鏈間的縱向合作，發揮產業合作的優勢，借助國家相關政策支持，進一步促進高性能纖維與汽車輕量化應用取得更大成果。中國化學纖維工業協會副會長賀燕麗指出，以碳纖維為代表的高性能纖維企業今后要更加重視產業鏈下游應用技術的開發，這也是下一步的發展重點，目前企業對此的重視程度還不夠高。下游產業鏈也屬于高科技，需要下功夫。此外，碳纖維企業和汽車企業除了要重視產品開發，還要重視碳纖維汽車的回收和循環再利用，否則汽車輕量化會面臨阻礙。

　　項目揭示“高”“輕”戰略和技術路線圖

　　高性能纖維是國家戰略物資，也是新材料產業的重要內容。“高性能纖維與汽車輕量化發展戰略研究”項目取得的重要成果為：形成了我國高性能纖維與汽車輕量化發展的發展戰略與技術途徑、工程技術專項以及產業發展建議。

　　碳纖維為輕量化立下“汗馬功勞”

　　輕量化技術是制造業的核心技術之一，如運輸工具減排降耗，機械運動慣量減少、精度提高、能耗減少，海洋化工裝備防腐蝕等都要運用輕量化技術，世界各國對此高度重視。

　　以美國為例，2015年，美國投資2.5億美元宣布成立國家輕量化復合材料研究所，有122個單位參加，發展低成本復合材料技術，大規模應用于制造業，提高制造業競爭力。2016年4月，美國又成立革命性纖維研究所，投資3億美元，有89個單位參加。

　　而纖維增強復合材料是目前綜合性能最好、在工程上應用廣泛的輕量化材料，其中，高性能纖維是關鍵。目前，全球主要高性能纖維產能為33萬噸，其中，碳纖維產能約12.3萬噸，芳綸產能約12.02萬噸。

　　我國高性能纖維產能目前約7.3萬噸，碳纖維產能1.5萬噸，產量4000噸，開工率20%，且企業基本處于虧損狀態，這種現狀與我國的經濟地位不匹配。我國約有碳纖維企業30多家，但企業規模整體偏小，產能較大的企業年產能僅有1000~3000噸。而日本東麗的碳纖維年產能為2.11萬噸，美國卓爾泰克的碳纖維年產能為1.95萬噸。

　　除了在規模方面無法與國際“龍頭”碳纖維企業抗衡，我國還缺乏大絲束碳纖維技術及其產業鏈，而大絲束是碳纖維未來的發展方向。同時，我國還面臨碳纖維復合材料產業鏈及價值鏈不合理、碳纖維制造高效低成本新技術研發投入少等挑戰。

　　整體看，我國終端企業使用碳纖維技術相對滯后，碳纖維企業規模小，抗風險能力弱，受到國外規模企業的降價打壓，開工率低，大部分企業虧損，影響品質穩定和運行成本。

　　另一方面，汽車是我國支柱產業之一，新能源汽車是國家戰略新興產業，預計到2020年我國新能源汽車將達到500萬輛，輕量化則是汽車減排降耗的必由之路，是提高新能源汽車續航里程最有效的技術途徑之一。而在汽車輕量化領域，碳纖維及其復合材料能夠立下“汗馬功勞”。汽車輕量化的里程碑事件是，2015年，寶馬i3、i8電動車成功商業化，采用全碳纖維車身，重量151公斤，而價格約3.4萬歐元，與金屬車的價格相當。

　　目前在國際市場上，幾乎所有汽車企業都開展了碳纖維及其復合材料汽車或零部件研發，也與碳纖維企業緊密合作，如日產本田汽車與東麗、寶馬與西格里、福特汽車與陶氏化學、通用汽車與帝人都有合作。

　　國產汽車碳纖維應用加速

　　我國高性能纖維與汽車輕量化發展目前已經取得了一定的成果。

　　奧新新能源汽車有限公司是首個國內“吃螃蟹者”。2015年，該公司研發成功首量碳纖維新能源汽車，2016年3月通過所有測試。目前，該公司正在建設年產2萬輛碳纖維車身電動車生產線。

　　奧新新能源汽車輕量化的研究重點體現在以下幾方面：碳纖維車身與鋁合金底盤的一體化設計方法，碳纖維復合材料車身結構CAE仿真方法，輕量化純電動轎車及其關鍵部件的低成本自動化制造技術，輕量化純電動轎車試驗與評價體系，低成本大絲束碳纖維的制造技術。

　　奧新新能源汽車有限公司總經理史踐介紹，智能網聯和輕量化是汽車行業、尤其是電動車行業新的發展趨勢。電動車的輕量化一是整車(包括車身和底盤)的輕量化，二是電池和比能量的輕量化。“奧新最初研究汽車輕量化是從對傳統汽車的改造開始，嘗試過玻璃鋼，也嘗試過純碳纖維，2011年正式確立全碳纖維的電動車技術。我們現在走上了一條‘不歸路’，‘十三五’期間多種車型都將大量運用高性能纖維復合材料。建議國產大絲束碳纖維必須突破，我們現在迫切需要它。”史踐在打趣的同時，也提出了一些建議。

　　我國第一個使用碳纖維零部件的量產車型是北京汽車BJ40碳纖維發動機蓋。目前北汽在部分薩博系列車上初步嘗試運用碳纖維減重，在一款量產大型SUV上搭載了碳纖維車蓋，運用了T300、T700和小絲束碳纖維。

　　北汽也在進行多方面的輕量化研發，建立了輕量化管理、專家技術指導委員會等機構，公司旗下二級單位圍繞整車和零部件的輕量化設計、輕量化材料和制造、輕量化知識產權和核心技術群等形式展開輕量化工作。今年3月，北汽還成立了工作小組，前往歐洲，與號稱歐洲“輕量化搖籃”的一所大學接觸并進行深度合作，雙方確立了十大方向的輕量化共同研發內容。

　　北京汽車研究院副院長王旭介紹，未來汽車技術創新將在互聯網+、智能化、電動化和輕量化的基礎上創造更多可能，四大趨勢驅動行業革新發展。在碳纖維應用方面，北汽正在全力推進產學研合作，如與東華大學等高校及研究所合作，進行課題研究及專項技術開發，與康得新復材等企業建立戰略合作伙伴關系，形成“外覆蓋件—結構件”的三步走碳纖維部件開發戰略，逐步推進碳纖維復合材料在汽車中的應用，加快商用車、乘用車和新能源汽車的輕量化步伐。

　　值得一說的是，在汽車輕量化使用碳纖維產學研合作方面，這幾年國內開展了大量工作。例如奧新新能源汽車有限公司和東華大學緊密合作，優化零部件結構與制造效率、制造成本等技術，研發自動化量產技術與裝備；東華大學、寧波材料研究所與奇瑞汽車合作，在汽車底板、傳動軸、防撞梁、吸能盒、踏板等方面展開研究。

　　在這個過程中，國產碳纖維及其復合材料企業的突破發展和提升也至關重要。例如奧新所在的江蘇，目前碳纖維產業化已經具備一定基礎，產業鏈正在逐步完善，尤其是對于發展汽車用碳纖維的產業化比較重視，中復神鷹(碳纖維產能2500噸/年)、恒神股份(碳纖維產能3000噸/年)等國內碳纖維行業的“龍頭”企業都位于該省。

　　碳纖維企業在技術上的突破，使原絲和碳纖維及其復合材料成本降低，在為國產汽車輕量化提供堅實基礎的同時，也促進了企業自身的發展。對此吉林化纖有限公司董事長宋德武表示，吉化的碳谷公司已經初步具備了生產T700碳纖維的條件，下一步，吉化將朝低成本、大絲束和工業化方向努力，與下游廠家精誠合作，廣泛開發24K、48K碳纖維產品在汽車等市場領域的應用。

　　“如果碳纖維及其復合材料汽車部件的可靠性經過用戶考驗，依據數學模型研究我們發現，運用碳纖維復合材料的模具價格其實并不高，我們在開發應用中也獲得了信心。今后，碳纖維復合材料的價格還將往下走，其成本還能再降20%，汽車企業用得起、開發得起很重要。”王旭這樣強調道。

　　發展戰略分兩個階段

　　近幾年我國在高性能纖維與汽車輕量化發展方面取得的突破和發展有目共睹。但不可否認，目前，我國乘用車重量平均比歐洲汽車重5%~10%，商用車更是比歐洲汽車重17%，我國汽車行業的輕量化需求仍然迫切。

　　也必須認識到，我國高性能纖維與汽車輕量化發展仍面臨一系列“瓶頸”，涉及的方面主要包括：缺乏復合材料整車及零部件設計準則、數據庫與評價標準；復合材料零部件制造節拍慢，自動化程度低，生產成本高；從碳纖維到復合材料汽車整個產業鏈的合作機制仍需深化；碳纖維汽車維修、回收及循環利用技術體系亟待建立；車用低成本碳纖維及其中間體材料產業鏈仍需加強；輕量化科技創新體系科技投入不足；具有汽車學科基礎又有材料學科基礎的交叉人才隊伍需要加強培養。

　　針對這些“瓶頸”問題，“高性能纖維與汽車輕量化發展戰略研究”項目組提出如下建議：建立若干“高性能纖維與輕量化產業鏈示范工程”，形成產業鏈各環節具有合理開工率、連續穩定運行、合理企業利潤的完整示范工程；培育行業龍頭企業，提高規模效益，參與國際競爭；設立“高性能纖維與輕量化”重點科技專項，加大科技攻關力度；建立我國高性能纖維與輕量化技術科技與人才培養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、國家知識服務平臺；制定我國高性能纖維及其輕量化復合材料產業發展政策，優化產業發展環境。

　　同時，依據項目研究，我國高性能纖維與汽車輕量化產業發展戰略分為兩個階段。第一階段為2016~2020年，通過科技攻關，建立高性能纖維與汽車輕量化設計制造技術體系和產業鏈體系，形成從原材料到碳纖維汽車及其零部件的標準及其檢測體系。第二階段為2020~2025年，逐步推廣應用到整個汽車產業，爭取使用碳纖維2萬~3萬噸，碳纖維成本降低50%，零部件制造成本從70%~80%降低到50%。