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研究:寶馬i3中碳纖維需求低成本可代替纖維

文章出處:網(wǎng)絡(luò)責(zé)任編輯:管理員人氣:發(fā)表時(shí)間:2015-06-19【

今年晚些時(shí)候,寶馬i3城市電動(dòng)碳纖維車(chē)將在萊比錫工廠量產(chǎn),它將是目前世界上首款量產(chǎn)型碳纖維汽車(chē),年產(chǎn)約4萬(wàn)輛。該車(chē)采用碳纖維增強(qiáng)塑料(carbon-fiber-reinforced plastic,CFRP)材質(zhì)。

CFRP通常在航天、工程學(xué)上使用,在聚合物樹(shù)脂模具中注入碳纖維網(wǎng)狀材質(zhì)制造而成。纖維增強(qiáng)塑料矩形組件的物理強(qiáng)度,其原理就像鋼筋混凝土增強(qiáng)房屋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度一樣。

盡管i3剛上市時(shí)其售價(jià)將在4萬(wàn)至5萬(wàn)美元之間,然而寶馬公司表示將在今后制造CFRP材料的過(guò)程中盡量降低其成本,同時(shí)能夠與鋁車(chē)架匹配。

CFRP材料重量為鋼材的一半,為鋁材的三分之二。該材料本身具有高度耐腐蝕并誕生于特定的設(shè)計(jì)目的,例如采用這種材料能夠減少車(chē)身零部件數(shù)量10倍。不過(guò)由于其高成本,極大地限制了它在航天飛機(jī)、跑車(chē)、客機(jī)中的應(yīng)用。

鋼材的成本為0.8美元至1美元/千克,鋁材成本為2.4-2.6美元/千克,聚酯和環(huán)氧樹(shù)脂為5-15美元/千克,而碳纖維材料則根據(jù)其質(zhì)量不同成本從2-30美元/千克不等。為了滿(mǎn)足美國(guó)新出臺(tái)的燃效法規(guī)(54.5mpg),汽車(chē)制造商以及零部件供應(yīng)商正在考慮利用成本較低的碳纖維材料以在量產(chǎn)中使用。然而,分析師Kozarsky表示,要降低碳纖維材料成本并使其滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)是個(gè)技術(shù)難題。他的團(tuán)隊(duì)對(duì)碳纖維復(fù)合材料的制造成本的每一個(gè)步驟都進(jìn)行了分析,并希望結(jié)合材料、資本支出、基礎(chǔ)設(shè)施和勞動(dòng)力成本等方面達(dá)到降低碳纖維復(fù)合材料成本的目的。 123,123




寶馬i3碳纖維車(chē)架


整體市場(chǎng)增長(zhǎng)

盡管在體育用品、軍事和航天工業(yè)首先應(yīng)用了復(fù)合材料,但在這些細(xì)分市場(chǎng)的銷(xiāo)售熱潮已經(jīng)告一段落。Kozarsky表示目前在風(fēng)力渦輪機(jī)市場(chǎng),復(fù)合材料的應(yīng)用將更廣泛。行業(yè)報(bào)告預(yù)測(cè)全球CFRP材料的應(yīng)用將從2012年的146億美元增加至2020年的360億美元。與此同時(shí),碳纖維材料的需求量也將從270億噸增加至1,110億噸。

“許多人在討論碳纖維材料在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用,相比航天工業(yè),這種材料在汽車(chē)上的應(yīng)用成本和用量將更敏感。”分析公司Lux的報(bào)告表明,CFRP技術(shù)由于碳纖維材料的高成本將任然是一項(xiàng)昂貴的技術(shù),而且碳纖維的產(chǎn)量相當(dāng)少。

聚丙烯腈纖維加工 123456

聚丙烯腈(PAN)纖維是目前性能最好的用于國(guó)防和航天工業(yè)上的復(fù)合材料,由于其加工生產(chǎn)困難,其成本達(dá)到了21.5美元/千克。聚丙烯腈纖維前體中的碳和聚合材料需要經(jīng)過(guò)一系列的熱加工處理并經(jīng)歷拉伸過(guò)程,拉伸后的長(zhǎng)絲沿著纖維長(zhǎng)度的方向進(jìn)行定位,確保其最佳的強(qiáng)度和韌性。各種添加劑以及后期處理工序再度保證其耐用性及可操作性。



纖維加工工藝相當(dāng)復(fù)雜,主要包括:噴涂、注模、樹(shù)脂傳遞成型。還需經(jīng)過(guò)滅菌、剪裁、拉伸的步驟。

Kozarsky表示,目前最有效的降低制造PAN纖維材料的方法就是選擇一種新的前體材料。美國(guó)能源部目前已撥款35萬(wàn)美元給橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室用以開(kāi)發(fā)降低光纖成本的方法。該項(xiàng)目的一部分就是選擇可用的低成本纖維前體材料,并且能夠被加工成優(yōu)質(zhì)的纖維。低成本纖維前體材料可以是廉價(jià)的紡織品、聚合物、植物纖維或再生天然纖維,例如木質(zhì)素等。

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復(fù)合纖維中,高成本的碳纖維占極大比例

目前該實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)已開(kāi)發(fā)出一種紡織物作為PAN纖維的前體材料,其成本在19.3美元/千克,雖然相比21.5美元的單價(jià)減少了不少,但距離減少50%成本的目標(biāo)還相差甚遠(yuǎn)。PAN材料的一個(gè)最大限制就是,2千克的PAN纖維中只有1千克能轉(zhuǎn)換成碳纖維,轉(zhuǎn)換效率只有50%。陶氏化學(xué)目前正在使用聚烯烴、聚乙烯、聚丙烯作為原料,因?yàn)樗鼈兡軌蛱峁?5%的材料轉(zhuǎn)換率。如果生產(chǎn)設(shè)備能夠滿(mǎn)足要求,那么到2017年能夠?qū)AN纖維材料的成本降低到13.8美元/千克。Kozarsky表示,利用新型微波輔助等離子碳化技術(shù)也能夠生產(chǎn)出均勻優(yōu)質(zhì)的纖維。橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的低溫等離子體氧化方法表現(xiàn)出了能夠迅速高效地穩(wěn)定和交聯(lián)前體材料的能力。

聚烯烴碳纖維前體與多種經(jīng)過(guò)熱處理的材料結(jié)合,能夠降低成本至11美元/千克以下。這類(lèi)碳纖維前體有本質(zhì)上的改變,它屬于熱塑性塑料,而不是目前使用的熱固性塑料,前者具有更快速地處理聚合物的能力。
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供應(yīng)碳纖維鞋底,碳纖維運(yùn)動(dòng)鞋登山鞋鞋底, 鞋
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材質(zhì)成分:碳纖維
適用型號(hào):
產(chǎn)品特性:碳纖維的鞋底能夠給到腳部好的保護(hù)。碳纖維鞋底非常輕盈,能提供很好的穩(wěn)定性,可以根據(jù)客戶(hù)需要做成不同的硬度和厚度?!?/dd>
碳纖維眼鏡腳絲,碳纖維眼鏡腿,碳纖維眼鏡架
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材質(zhì)成分:碳纖維
適用型號(hào):
產(chǎn)品特性:…
2支裝碳纖維雪茄盒/碳纖維雪茄套/碳纖維雪茄管
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材質(zhì)成分:碳纖維
適用型號(hào):兩支雪茄裝
產(chǎn)品特性:超大口徑的裝煙尺寸最大可裝58環(huán)徑雪茄,整體采用碳纖維設(shè)計(jì),適合同時(shí)裝多種不同尺寸的雪茄,取放更加方便。超輕的材質(zhì),整個(gè)僅重20克?!?/dd>
碳纖維方汽車(chē)向盤(pán)|碳纖維汽車(chē)配件工廠|碳纖維汽
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材質(zhì)成分:碳纖維
適用型號(hào):汽車(chē)方向盤(pán)
產(chǎn)品特性:這款改裝方向盤(pán)是針對(duì)不同車(chē)型設(shè)計(jì)的新款時(shí)尚方向盤(pán),可以同不同類(lèi)型改裝底座配合安裝,為一通用型方向盤(pán)。本司專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)改裝方向盤(pán)、鋁合金汽車(chē)尾翼、汽車(chē)音響改裝工具,汽車(chē)排檔頭,車(chē)用餐盤(pán),車(chē)用煙灰缸,車(chē)用掛鉤,汽車(chē)假風(fēng)口等等產(chǎn)品的企業(yè),我廠擁有完整、科學(xué)的質(zhì)量管理體系。公司的產(chǎn)品具備國(guó)標(biāo)水準(zhǔn),贏得了廣大客戶(hù)的信賴(lài)。公司致力于開(kāi)發(fā)研制新產(chǎn)品,在生產(chǎn)過(guò)程中我們不斷改進(jìn)工藝,提高品質(zhì),做到精益求精。產(chǎn)品立足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)遠(yuǎn)銷(xiāo)中東.北美.俄羅斯等國(guó)家專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)加上精致的工藝贏得了廣大客戶(hù)的好評(píng)竭誠(chéng)歡迎新老客戶(hù)前來(lái)洽談!…
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