（1）碳纖維復合材料汽車輕量化

碳纖維復合材料應用將成未來車身結構輕量化的主要途徑。碳纖維復合材料之前主要應用在航空航天領域，比如，波音787表面的90%都是碳纖維復合材料，碳纖維復合材料占結構重量的50%。伴隨航空技術向乘用車領域轉移，碳纖維復合材料在很多特性上超越傳統(tǒng)材料，將成為汽車車身機構輕量化中材料的主要方向。

在汽車眾多輕量化材料中，碳纖維復合材料具有質(zhì)輕、高強、抗沖擊和耐腐蝕等優(yōu)異特點。在滿足安全前提下，碳纖維車身減少的車身重量是鋁合金等材料減重的2倍；同時，碳纖維復合材料比重不到鋼的1/ 5但比強度卻是鋼的8倍，但擁有比金屬材料高5倍的能量吸收能力使其具有優(yōu)越的安全性能。用碳纖維復合材料結構取代目前的鋼體車身，可大幅減重高達60%，進而提高30%以上的燃油效率，新能源汽車上能平衡多裝電池所帶來的重量。

汽車材料屬性對比

德國引領世界汽車碳纖維材料發(fā)展。由于歐洲在能耗和排放的政策上越發(fā)嚴格，使得汽車減重減排成為必然趨勢；并且，德國是目前豪華品牌車型最多的國家，新材料、新技術對于高端車型也會有著科技豪華感的加持作用，所以德國以為代表的車企對于新材料的使用上顯得更為熱衷，尤其是寶馬在碳纖維車身方面都處于行業(yè)領先地位。

2015年德國新生產(chǎn)汽車鋁合金和其他新材料在車身和底盤中的占比高達25%，是目前全球汽車輕量化材料使用比例最高的國家，到2020年新材料的使用趨勢會繼續(xù)上漲，將達到35%左右；同時，進一步降低低碳鋼在汽車車身中的使用比例至原來的一半20%，提升高強鋼的占比至45%。

德系：汽車車身不同材料組成占比

寶馬新能源汽車引領全碳纖維車身發(fā)展大潮。寶馬新能源電動車i3與i8整備質(zhì)量1224kg與1540kg，明顯領先雪佛蘭Volt、比亞迪e6、Tesla Mode S與Model X。寶馬i3與i8的超輕體重的核心技術就是大量使用碳纖維增強復合材料（CFRP）。

寶馬i3上，寶馬采用創(chuàng)新的LifeDrive模塊構架，將車體分成Life和Drive兩個部分。車身不再負責傳遞承載的重任，這樣代表Life部分的乘坐模塊就有了更大的發(fā)揮空間，正好給寶馬i3的減重提供了機會：Life模塊采用的正是碳纖維增強復合材料CFPR構成。通過大量使用CFRP，寶馬i3減輕了300kg，在很大程度上彌補了電池帶來的重量，這也是寶馬i3比別的電動汽車輕很多的原因。

新能源車型質(zhì)量對比（kg）

碳纖維復合材料車身結構給汽車帶來的好處不僅僅是減重。

安全性。車身輕量化可以使整車的重心下移，提升了汽車操縱穩(wěn)定性，車輛的運行將更加安全、穩(wěn)定。碳纖維復合材料具有極佳的能量吸收率，碰撞吸能能力是鋼的六到七倍、鋁的三到四倍，這進一步保證了汽車的安全性。

舒適度。碳纖維復合材料具有更高的震動阻尼，輕合金需要9秒才能停止震動，碳纖維復合材料2秒就能停止，故碳纖維應用在汽車上，對于整車NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）的提升貢獻同樣很大，會大幅增強汽車行駛的舒適性。

可靠性。碳纖維復合材料具有更高的疲勞強度，鋼和鋁的疲勞強度是抗拉強度的30-50%，而碳纖維復合材料可達70-80%，因此汽車上應用碳纖維復合材料對于材料疲勞可靠性有較大提升。

（2）碳纖維復合材料總裝環(huán)節(jié)少，規(guī)模化應用具備產(chǎn)業(yè)可行性

碳纖維復合材料價格高和加工效率低是阻礙碳纖維復合材料大規(guī)模使用的主要因素。使用碳纖維復合材料的成本達到20美元/kg，鋼的成本是0.8~1.0美元/kg，鋁合金的成本2.5美元/kg，鎂合金的成本3.75美元/kg。汽車全屬零件采用沖壓制成，一般需要1分鐘內(nèi)即可完成，而碳纖維復合材料制品生產(chǎn)的編織、注膠和冷卻工序需要數(shù)小時，這也制約碳纖維材料的大規(guī)模量產(chǎn)。

汽車輕量化材料成本（美金/kg）

碳纖維復合材料未來空間巨大。2020年之后，碳纖維復合材料的成本在將降至70元/kg，生產(chǎn)效率也大幅提升至2分鐘出一件，良品率也將大幅提升至95%； 2013年以來我國汽車產(chǎn)量保持在2300萬輛以上每年。市場空間測算假設：

假設2020年汽車產(chǎn)量將在2300萬輛每年，同時假設每輛車平均車重約為1500KG，預計碳纖維復合材料在汽車行業(yè)滲透率達2%；同時，假設碳纖維復合材每千克成本為70元。測算2020年之后，汽車碳纖維復合材料市場空間達483億元。

碳纖維復合材料市場空間測算

目前國內(nèi)碳纖維汽車輕量化處于起步階段，主要碳纖維汽車零件廠商為海源機械和康得新；海源機械的復合材料液壓成型技術主要為自己開發(fā)，而康德新的復合材料成型技術主要依靠德國技術導入，海源機械擁有顯著技術成本優(yōu)勢，有望率先啟動規(guī)模效應。

玻纖復合材料是改性增強塑料，是指在塑料中增加材料來玻璃纖維來提升力學性能，適合在汽車領域中對于部分金屬部件進行替代。玻纖維復合材料具有密度小、易成型、設計靈活美觀、耐腐蝕、耐沖擊、抗振、隔熱、隔電、易于涂裝、強度高、成本低的特點，成為廣泛用于汽車內(nèi)外裝飾件和功能結構件的主要材料。

（1）玻纖維材料在汽車零件中的使用

在整車制造中改性增強塑料占整車重量的9%；玻纖維增強塑料制造的前翼子板、發(fā)動機罩、尾板等在汽車車身上已普遍應用；在座椅骨架、保險杠、電池托架、儀表板、地板、護板、發(fā)動機罩蓋、腳踏板、后背門等部件上得到運用。

汽車整車中各種材料占比

資料來源：公開資料整理

玻纖維復合材料較碳纖維價格便宜很多，但玻纖維較脆受到?jīng)_擊易斷裂，并且強度達不到碳纖維那么高，受熱較碳纖維變形程度較大，所以玻纖維更適合制成汽車非結構件、裝飾件，而碳纖維運用在車身結構件中較多。

（2）長玻纖復合材料將替代短波纖維，國外整機廠已廣泛使用

長玻纖復合材料強度優(yōu)勢明顯。在汽車玻纖復合材料玻纖增強材料根據(jù)塑料粒子的長度和玻纖維的長度可分為短玻纖增強塑料SFT和長玻纖增強塑料LFT，短玻纖離子長度為0.2-0.4mm，長玻纖長度更長為2-4mm、排列更規(guī)律，所以具有更強的強度、剛度。

長玻纖與短玻纖復合材料對比

長玻纖材料汽車部件已被廣泛應用。長玻纖增強塑料已被福特、大眾等知名國外汽車生產(chǎn)商廣泛用于生產(chǎn)汽車前端模塊、車門模塊、電池托架、儀表盤、保險杠梁、噪音屏蔽等汽車零部件；國內(nèi)自主品牌例如長城、上汽、吉利、奇瑞、長安等乘用車近年也逐步開始涉及玻纖復合材料輕量化領域，部分企業(yè)以開始量產(chǎn)并應用。

我國玻纖維復合材料未來有提升空間。我國改性塑料市場， 2016年改性塑料使用量最高的是德系車，其改性塑料的使用率達到22%為300-360kg，歐美國家的平均水平達16%為210-260kg，我國乘用車單車的改性塑料使用率只有8%為100-130kg，未來國內(nèi)市場有較大提升空間。市場空間測算與假設：

假設我國改性塑料單車使用量將達到16%，按照整車質(zhì)量1500kg計算達到240kg。2013年以來我國汽車產(chǎn)量保持在2300萬輛以上每年，預計2020年汽車產(chǎn)量將在2300萬輛每年；同時，改性塑料市場均價約為1.8萬元/噸；假設玻纖維材料在改性塑料中占比50%。測算2020年，玻纖維復合材料在國內(nèi)汽車領域市場空間達496.8億元。

2020年玻纖維復合材料汽車輕量化市場空間測算