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　經(jīng)過10多年的快速發(fā)展和奮起直追，我國(guó)高性能纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)目前已經(jīng)取得了突破性發(fā)展。尤其是近幾年，產(chǎn)業(yè)緊緊把握“汽車輕量化”發(fā)展機(jī)遇，插上了快速騰飛的“翅膀”。

　　輕量化是制造業(yè)核心技術(shù)之一，高性能纖維，尤其是碳纖維及其復(fù)合材料在其中能夠“大展拳腳”，發(fā)揮關(guān)鍵作用。

　　從國(guó)際市場(chǎng)看，寶馬、福特、通用、大眾等知名汽車企業(yè)都與碳纖維企業(yè)緊密合作，全球幾乎所有的汽車企業(yè)均有碳纖維車研發(fā)項(xiàng)目。

　　目前，我國(guó)在輕量化技術(shù)方面的研究已經(jīng)具備一定的基礎(chǔ)，一批本土汽車企業(yè)對(duì)于碳纖維的研究和應(yīng)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(fā)展戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目的有效推動(dòng)下，國(guó)產(chǎn)高性能纖維與汽車輕量化發(fā)展將大大推進(jìn)。

　　“高性能纖維與汽車輕量化發(fā)展戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目成果發(fā)布

　　為促進(jìn)我國(guó)高性能纖維與輕量化產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展及產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，使項(xiàng)目成果更好服務(wù)政府決策，4月29日，“高性能纖維與汽車輕量化發(fā)展戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目成果發(fā)布與座談會(huì)在位于北京的中國(guó)工程院召開。來(lái)自江蘇奧新新能源汽車、北汽等汽車企業(yè)的代表，來(lái)自中復(fù)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(guó)高性能纖維及其復(fù)合材料企業(yè)的代表，以及中國(guó)工程院院士蔣士成、郁銘芳、姚穆、俞建勇，中國(guó)工程院二局局長(zhǎng)高中琪，國(guó)家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)司副司長(zhǎng)盧衛(wèi)生，工信部消費(fèi)品工業(yè)司副司長(zhǎng)曹學(xué)軍，科技部高新技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化司副司長(zhǎng)曹國(guó)英，中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技管理部主任彭燕麗，中國(guó)產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)、中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)等領(lǐng)導(dǎo)專家參加了會(huì)議。來(lái)自中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)、中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)汽車輕量化聯(lián)盟、中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)、國(guó)際汽車輕量化綠色科技聯(lián)盟等機(jī)構(gòu)的相關(guān)負(fù)責(zé)人也參加了會(huì)議。會(huì)議由蔣士成院士主持。

　　中國(guó)工程院于2015年設(shè)立了“高性能纖維與汽車輕量化發(fā)展戰(zhàn)略研究”咨詢項(xiàng)目，由紡織領(lǐng)域的院士牽頭，邀請(qǐng)紡織、汽車、復(fù)合材料、輕工機(jī)械等領(lǐng)域的院士共同參與，依托東華大學(xué)，由纖維材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室具體組織實(shí)施。

　　項(xiàng)目自2015年3月啟動(dòng)后，進(jìn)行了大量實(shí)地考察，考察的企業(yè)包括中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司、上海汽車集團(tuán)、江蘇恒神股份、中國(guó)一汽、長(zhǎng)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(guó)內(nèi)知名汽車企業(yè)和國(guó)產(chǎn)高性能纖維企業(yè)。項(xiàng)目聚焦國(guó)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)狀以及發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)我國(guó)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(jìn)行了深入系統(tǒng)地分析研究，取得了許多新的認(rèn)識(shí)和重要研究成果。

　　項(xiàng)目提出了我國(guó)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(xiàng)，以及高性能纖維與輕量化產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議，并形成了項(xiàng)目研究報(bào)告1份，調(diào)研報(bào)告15份，提交了院士建議1份。

　　高中琪在項(xiàng)目成果發(fā)布與座談會(huì)致辭中指出，中國(guó)工程院的主要工作之一就是服務(wù)于政府決策，希望通過該項(xiàng)目的推進(jìn)實(shí)施，充分發(fā)揮中國(guó)工程院國(guó)家工程科技思想庫(kù)作用，用科學(xué)咨詢支撐科學(xué)決策，用科學(xué)決策推動(dòng)科學(xué)發(fā)展。

　　作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之一，蔣士成在會(huì)上介紹了項(xiàng)目背景及相關(guān)推進(jìn)情況。他介紹，項(xiàng)目啟動(dòng)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(huì)，還舉行了多次小型研討會(huì)，并經(jīng)過實(shí)地考察企業(yè)和問卷調(diào)查等形式，形成了相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議。項(xiàng)目秘書長(zhǎng)余木火在會(huì)上就項(xiàng)目研究成果做了詳細(xì)介紹。

　　會(huì)上，來(lái)自汽車企業(yè)和高性能纖維企業(yè)的代表分別進(jìn)行了發(fā)言。奧新新能源汽車有限公司總經(jīng)理史踐、北京汽車研究院副院長(zhǎng)王旭、中復(fù)神鷹碳纖維有限公司技術(shù)部副部長(zhǎng)郭鵬宗和吉林化纖股份有限公司董事長(zhǎng)宋德武分別就碳纖維在新能源汽車上的應(yīng)用技術(shù)、碳纖維在量產(chǎn)車領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)、碳纖維高效生產(chǎn)技術(shù)和碳纖維原絲規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)做了介紹。

　　在座談交流研討環(huán)節(jié)，幾位嘉賓結(jié)合相關(guān)政策，對(duì)于高性能纖維與汽車輕量化發(fā)展提出了相關(guān)建議。

　　曹國(guó)英指出，碳纖維及其復(fù)合材料是實(shí)現(xiàn)汽車、飛機(jī)、高鐵輕量化的重要材料，是“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中的重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)，科技部將會(huì)以新的應(yīng)用項(xiàng)目持續(xù)支持碳纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。曹學(xué)軍指出，高性能纖維、以電力動(dòng)力為主的新能源汽車產(chǎn)業(yè)是《中國(guó)制造2025》十大發(fā)展領(lǐng)域的重要方向，建議將項(xiàng)目研究提出的建議轉(zhuǎn)化成可操作、能推進(jìn)的具體項(xiàng)目落實(shí)到位。國(guó)家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)司機(jī)械裝備處處長(zhǎng)吳衛(wèi)建議，應(yīng)以市場(chǎng)需求和未來(lái)技術(shù)水平為基礎(chǔ)的市場(chǎng)為主導(dǎo)，通過國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)的橫向合作和產(chǎn)業(yè)鏈間的縱向合作，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)合作的優(yōu)勢(shì)，借助國(guó)家相關(guān)政策支持，進(jìn)一步促進(jìn)高性能纖維與汽車輕量化應(yīng)用取得更大成果。中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)賀燕麗指出，以碳纖維為代表的高性能纖維企業(yè)今后要更加重視產(chǎn)業(yè)鏈下游應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)，這也是下一步的發(fā)展重點(diǎn)，目前企業(yè)對(duì)此的重視程度還不夠高。下游產(chǎn)業(yè)鏈也屬于高科技，需要下功夫。此外，碳纖維企業(yè)和汽車企業(yè)除了要重視產(chǎn)品開發(fā)，還要重視碳纖維汽車的回收和循環(huán)再利用，否則汽車輕量化會(huì)面臨阻礙。

　　項(xiàng)目揭示“高”“輕”戰(zhàn)略和技術(shù)路線圖

　　高性能纖維是國(guó)家戰(zhàn)略物資，也是新材料產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容。“高性能纖維與汽車輕量化發(fā)展戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目取得的重要成果為：形成了我國(guó)高性能纖維與汽車輕量化發(fā)展的發(fā)展戰(zhàn)略與技術(shù)途徑、工程技術(shù)專項(xiàng)以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議。

　　碳纖維為輕量化立下“汗馬功勞”

　　輕量化技術(shù)是制造業(yè)的核心技術(shù)之一，如運(yùn)輸工具減排降耗，機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(yùn)用輕量化技術(shù)，世界各國(guó)對(duì)此高度重視。

　　以美國(guó)為例，2015年，美國(guó)投資2.5億美元宣布成立國(guó)家輕量化復(fù)合材料研究所，有122個(gè)單位參加，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(jìng)爭(zhēng)力。2016年4月，美國(guó)又成立革命性纖維研究所，投資3億美元，有89個(gè)單位參加。

　　而纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是目前綜合性能最好、在工程上應(yīng)用廣泛的輕量化材料，其中，高性能纖維是關(guān)鍵。目前，全球主要高性能纖維產(chǎn)能為33萬(wàn)噸，其中，碳纖維產(chǎn)能約12.3萬(wàn)噸，芳綸產(chǎn)能約12.02萬(wàn)噸。

　　我國(guó)高性能纖維產(chǎn)能目前約7.3萬(wàn)噸，碳纖維產(chǎn)能1.5萬(wàn)噸，產(chǎn)量4000噸，開工率20%，且企業(yè)基本處于虧損狀態(tài)，這種現(xiàn)狀與我國(guó)的經(jīng)濟(jì)地位不匹配。我國(guó)約有碳纖維企業(yè)30多家，但企業(yè)規(guī)模整體偏小，產(chǎn)能較大的企業(yè)年產(chǎn)能僅有1000~3000噸。而日本東麗的碳纖維年產(chǎn)能為2.11萬(wàn)噸，美國(guó)卓爾泰克的碳纖維年產(chǎn)能為1.95萬(wàn)噸。

　　除了在規(guī)模方面無(wú)法與國(guó)際“龍頭”碳纖維企業(yè)抗衡，我國(guó)還缺乏大絲束碳纖維技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)鏈，而大絲束是碳纖維未來(lái)的發(fā)展方向。同時(shí)，我國(guó)還面臨碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈及價(jià)值鏈不合理、碳纖維制造高效低成本新技術(shù)研發(fā)投入少等挑戰(zhàn)。

　　整體看，我國(guó)終端企業(yè)使用碳纖維技術(shù)相對(duì)滯后，碳纖維企業(yè)規(guī)模小，抗風(fēng)險(xiǎn)能力弱，受到國(guó)外規(guī)模企業(yè)的降價(jià)打壓，開工率低，大部分企業(yè)虧損，影響品質(zhì)穩(wěn)定和運(yùn)行成本。

　　另一方面，汽車是我國(guó)支柱產(chǎn)業(yè)之一，新能源汽車是國(guó)家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，預(yù)計(jì)到2020年我國(guó)新能源汽車將達(dá)到500萬(wàn)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?yán)m(xù)航里程最有效的技術(shù)途徑之一。而在汽車輕量化領(lǐng)域，碳纖維及其復(fù)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(dòng)車成功商業(yè)化，采用全碳纖維車身，重量151公斤，而價(jià)格約3.4萬(wàn)歐元，與金屬車的價(jià)格相當(dāng)。

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

　　國(guó)產(chǎn)汽車碳纖維應(yīng)用加速

　　我國(guó)高性能纖維與汽車輕量化發(fā)展目前已經(jīng)取得了一定的成果。

　　奧新新能源汽車有限公司是首個(gè)國(guó)內(nèi)“吃螃蟹者”。2015年，該公司研發(fā)成功首量碳纖維新能源汽車，2016年3月通過所有測(cè)試。目前，該公司正在建設(shè)年產(chǎn)2萬(wàn)輛碳纖維車身電動(dòng)車生產(chǎn)線。

　　奧新新能源汽車輕量化的研究重點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面：碳纖維車身與鋁合金底盤的一體化設(shè)計(jì)方法，碳纖維復(fù)合材料車身結(jié)構(gòu)CAE仿真方法，輕量化純電動(dòng)轎車及其關(guān)鍵部件的低成本自動(dòng)化制造技術(shù)，輕量化純電動(dòng)轎車試驗(yàn)與評(píng)價(jià)體系，低成本大絲束碳纖維的制造技術(shù)。

　　奧新新能源汽車有限公司總經(jīng)理史踐介紹，智能網(wǎng)聯(lián)和輕量化是汽車行業(yè)、尤其是電動(dòng)車行業(yè)新的發(fā)展趨勢(shì)。電動(dòng)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?！皧W新最初研究汽車輕量化是從對(duì)傳統(tǒng)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(dòng)車技術(shù)。我們現(xiàn)在走上了一條‘不歸路’，‘十三五’期間多種車型都將大量運(yùn)用高性能纖維復(fù)合材料。建議國(guó)產(chǎn)大絲束碳纖維必須突破，我們現(xiàn)在迫切需要它?！笔粉`在打趣的同時(shí)，也提出了一些建議。

　　我國(guó)第一個(gè)使用碳纖維零部件的量產(chǎn)車型是北京汽車BJ40碳纖維發(fā)動(dòng)機(jī)蓋。目前北汽在部分薩博系列車上初步嘗試運(yùn)用碳纖維減重，在一款量產(chǎn)大型SUV上搭載了碳纖維車蓋，運(yùn)用了T300、T700和小絲束碳纖維。

　　北汽也在進(jìn)行多方面的輕量化研發(fā)，建立了輕量化管理、專家技術(shù)指導(dǎo)委員會(huì)等機(jī)構(gòu)，公司旗下二級(jí)單位圍繞整車和零部件的輕量化設(shè)計(jì)、輕量化材料和制造、輕量化知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)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(hào)稱歐洲“輕量化搖籃”的一所大學(xué)接觸并進(jìn)行深度合作，雙方確立了十大方向的輕量化共同研發(fā)內(nèi)容。

　　北京汽車研究院副院長(zhǎng)王旭介紹，未來(lái)汽車技術(shù)創(chuàng)新將在互聯(lián)網(wǎng)+、智能化、電動(dòng)化和輕量化的基礎(chǔ)上創(chuàng)造更多可能，四大趨勢(shì)驅(qū)動(dòng)行業(yè)革新發(fā)展。在碳纖維應(yīng)用方面，北汽正在全力推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作，如與東華大學(xué)等高校及研究所合作，進(jìn)行課題研究及專項(xiàng)技術(shù)開發(fā)，與康得新復(fù)材等企業(yè)建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，形成“外覆蓋件—結(jié)構(gòu)件”的三步走碳纖維部件開發(fā)戰(zhàn)略，逐步推進(jìn)碳纖維復(fù)合材料在汽車中的應(yīng)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(chǎn)學(xué)研合作方面，這幾年國(guó)內(nèi)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(xué)緊密合作，優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)與制造效率、制造成本等技術(shù)，研發(fā)自動(dòng)化量產(chǎn)技術(shù)與裝備；東華大學(xué)、寧波材料研究所與奇瑞汽車合作，在汽車底板、傳動(dòng)軸、防撞梁、吸能盒、踏板等方面展開研究。

　　在這個(gè)過程中，國(guó)產(chǎn)碳纖維及其復(fù)合材料企業(yè)的突破發(fā)展和提升也至關(guān)重要。例如奧新所在的江蘇，目前碳纖維產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)具備一定基礎(chǔ)，產(chǎn)業(yè)鏈正在逐步完善，尤其是對(duì)于發(fā)展汽車用碳纖維的產(chǎn)業(yè)化比較重視，中復(fù)神鷹(碳纖維產(chǎn)能2500噸/年)、恒神股份(碳纖維產(chǎn)能3000噸/年)等國(guó)內(nèi)碳纖維行業(yè)的“龍頭”企業(yè)都位于該省。

　　碳纖維企業(yè)在技術(shù)上的突破，使原絲和碳纖維及其復(fù)合材料成本降低，在為國(guó)產(chǎn)汽車輕量化提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的同時(shí)，也促進(jìn)了企業(yè)自身的發(fā)展。對(duì)此吉林化纖有限公司董事長(zhǎng)宋德武表示，吉化的碳谷公司已經(jīng)初步具備了生產(chǎn)T700碳纖維的條件，下一步，吉化將朝低成本、大絲束和工業(yè)化方向努力，與下游廠家精誠(chéng)合作，廣泛開發(fā)24K、48K碳纖維產(chǎn)品在汽車等市場(chǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　“如果碳纖維及其復(fù)合材料汽車部件的可靠性經(jīng)過用戶考驗(yàn)，依據(jù)數(shù)學(xué)模型研究我們發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用碳纖維復(fù)合材料的模具價(jià)格其實(shí)并不高，我們?cè)陂_發(fā)應(yīng)用中也獲得了信心。今后，碳纖維復(fù)合材料的價(jià)格還將往下走，其成本還能再降20%，汽車企業(yè)用得起、開發(fā)得起很重要?！蓖跣襁@樣強(qiáng)調(diào)道。

　　發(fā)展戰(zhàn)略分兩個(gè)階段

　　近幾年我國(guó)在高性能纖維與汽車輕量化發(fā)展方面取得的突破和發(fā)展有目共睹。但不可否認(rèn)，目前，我國(guó)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(guó)汽車行業(yè)的輕量化需求仍然迫切。

　　也必須認(rèn)識(shí)到，我國(guó)高性能纖維與汽車輕量化發(fā)展仍面臨一系列“瓶頸”，涉及的方面主要包括：缺乏復(fù)合材料整車及零部件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、數(shù)據(jù)庫(kù)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；復(fù)合材料零部件制造節(jié)拍慢，自動(dòng)化程度低，生產(chǎn)成本高；從碳纖維到復(fù)合材料汽車整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的合作機(jī)制仍需深化；碳纖維汽車維修、回收及循環(huán)利用技術(shù)體系亟待建立；車用低成本碳纖維及其中間體材料產(chǎn)業(yè)鏈仍需加強(qiáng)；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)的交叉人才隊(duì)伍需要加強(qiáng)培養(yǎng)。

　　針對(duì)這些“瓶頸”問題，“高性能纖維與汽車輕量化發(fā)展戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目組提出如下建議：建立若干“高性能纖維與輕量化產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉豆こ獭保纬僧a(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)具有合理開工率、連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行、合理企業(yè)利潤(rùn)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(guó)際競(jìng)爭(zhēng)；設(shè)立“高性能纖維與輕量化”重點(diǎn)科技專項(xiàng)，加大科技攻關(guān)力度；建立我國(guó)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(guó)家實(shí)驗(yàn)室或國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家知識(shí)服務(wù)平臺(tái)；制定我國(guó)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。

　　同時(shí)，依據(jù)項(xiàng)目研究，我國(guó)高性能纖維與汽車輕量化產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略分為兩個(gè)階段。第一階段為2016~2020年，通過科技攻關(guān)，建立高性能纖維與汽車輕量化設(shè)計(jì)制造技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)鏈體系，形成從原材料到碳纖維汽車及其零部件的標(biāo)準(zhǔn)及其檢測(cè)體系。第二階段為2020~2025年，逐步推廣應(yīng)用到整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)，爭(zhēng)取使用碳纖維2萬(wàn)~3萬(wàn)噸，碳纖維成本降低50%，零部件制造成本從70%~80%降低到50%。