汽车工业的低碳时代

　　当今世界汽车工业的主旋律——节能减排。通向这个目标的路有很多，比如发动机的燃烧技术、清洁燃料的使用、车载能源优化管理系统和彻底零排放的电动车。但一种最传统也是很直接的手段好像不再能引起大家的重视了，那就是汽车的轻量化。

　　自从汽车诞生以来，工程师们就一直孜孜以求的减轻整车质量。当然这不完全是出于节能的需要，还有整车操纵稳定性的需要。在无法找到更合适的材料来替代钢在汽车制造中的位置时，工程师们更多的是在做结构优化和汽车用钢材料本身的性能提升。

　　之后出现了铝材料，在保持相同的强度下，铝制车身要明显轻于钢质车身。所以渐渐的，在很多高端车型上出现了铝车身，甚至全铝车身。虽然由于种种原因，铝材料还无法普及到很多普通车型身上。但没有人能否认，铝是更适合汽车工业的材料。但铝本身的问题也很多，影响到它全面取代钢材。一是，材料成本与加工成本过高。二是，铝和其他材料（比如其他钢部件）的接合工艺比较复杂。所以要想成为汽车工业的主流材料，铝的还有较长的路要走。

　　就在铝渐渐开始被广泛使用的时候，另外的一种材料也开始走进汽车工业界，这就是碳纤维材料。其实碳纤维并不让人们陌生。其性能好、重量极轻的特点使其在航空、航天领域被积极采用。在汽车工业，由于成本问题，碳纤维只能在一级方程式赛车上和某些顶级品牌车型上才能见得到。到现在为止，还没有哪个制造商将碳纤维用在批量生产的车型上面。

　　而即将投产的宝马电动车品牌Megacity已经基本确定将采用碳纤维车身。虽然这种设计方案还在等待宝马董事会的最终批准，但人们已经能感觉到碳材料逐步走向量产车型以及走进汽车工业的脚步了。Megacity是宝马专门为城市内交通量身打造的小型电动车。根据宝马的计划，第一款Megacity车型将在2013年正式上市。Megacity承载了宝马在电动车领域绝大部分的雄心壮志。为了确保Megacity在未来的竞争优势，宝马可以说是不惜工本。这款车主要有两个亮点。一个是采用了碳纤维的整体车身，另一个是宝马自己开发的整合式底盘、电机和电池系统。

　　通常由于动力电池的原因，电动车至少要比普通内燃机汽车要重250公斤到350公斤。现在的Mini E车型就要比同型号普通Mini重了350公斤。这样就造成，更重的电动车需要更大的电能驱动，而更大的电动驱动用需要更重的电池。这一问题的最直接解决方案就是大幅度提高动力电池的能源密度问题。但谁都知道，大幅提高能源密度是难上加难的事情。而另一种解决方案就是大幅减轻电动车本身的整备质量，从而来弥补电池所增加的重量。因此宝马此次也不惜工本的第一个将碳纤维材料引入大规模量产车型当中。用宝马负责研发的董事Klaus Draeger的话来说就是：此举开创了汽车轻量化进程的新篇章。通过引入碳纤维车身，Megacity基本上可以保持同级别内燃机汽车相同的整车重量。而宝马更野心勃勃的宣称，到2013年的时候，Megacity的车身重量将会进一步的降低。

　　碳纤维材料的好处是众所周知的，但碳纤维高昂的成本是更广为所知的事情。那就出现了一个很需要严肃对待的问题，宝马如何控制车型的成本。毕竟Megacity不是宝马索伯车队的F-1赛车，也不是顶级跑车。根据调查，宝马的碳纤维供应商是欧洲最大的碳纤维制造商SGL集团。宝马与其建立了合资公司，在美国共同生产碳纤维。以前SGL集团为航空和航天工业供应碳纤维材料。而此次，宝马与其合作开发出来了汽车用碳纤维材料。据称，其成本可以降到汽车制造商可以接受的程度。今后，宝马也会将这种材料销售给其他汽车、飞机和风电设备制造商。

　　同时，为了更进一步降低成本，宝马专门开发了一套工艺程序，将加工过程中的碎料重新合成再利用。这套回收程序将可以实现汽车报废回收后碳纤维的再利用。也就是说，等Megacity报废回收时，绝大多数车上的碳纤维可以被重新回收利用。从而实现没有材料损失，而达到降低成本的目的。

　　在量产车型上大规模使用碳纤维，Megacity可以说是开了一个先例。碳纤维的优点确实难以让工程师们抗拒。碳纤维车身结构可以比钢车身减轻50%的重量，可以比铝车身减轻30%的重量。同时碳纤维不存在腐蚀生锈的问题，其材料要比金属更加耐久。在各种极限的气候条件下，碳纤维的性质几乎不发生变化。这是金属材料不可能达到的性能。另外，碳纤维车身可以省去了昂贵、繁琐的涂装工艺。

　　所以说，碳纤维几乎是汽车工业最完美的材料。可以想象，随着技术和工艺的不断成熟，碳纤维材料将会逐渐成为汽车工业的主流材料。但这个进程的好像还有很长的路要走。然而随着Megacity的量产，人们至少看到了汽车工业碳时代的一丝曙光。以前碳纤维给人一种遥遥无期的感觉，现在至少人们已经能看得到它的未来了。

　　由此，笔者联想到中国汽车工业长期为铁矿石价格大幅上涨所困。要求中国钢铁企业联合打破力拓、必何必拓和淡水河谷的价格垄断显然不现实。中国汽车企业要想不受制于人，最佳的方法就是积极推进自己在新材料领域的研究。因此，碳纤维材料对于中国汽车业来说具有极其重要的战略意义。虽然碳纤维看似离中国汽车业很远，但任何科技成果在成功之前都是要经历一个漫长的技术进化过程。

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