碳纖維復合材料在汽車改裝領域中的應用研究

廖冰

摘 要：由于碳纖維復合材料本身的優勢，所以近年來碳纖維復合材料在汽車改裝領域當中的應用逐漸被大眾所關注，成為社會上的熱門話題。我國的人口數量較多，所以汽車領域能否健康、積極、平穩發展影響到我國社會的發展，進而關系到我國整體的經濟效益。本文將指出碳纖維復合材料應用在汽車改裝領域當中的優勢，簡要介紹碳纖維復合材料自身的基本特性，對汽車在改裝時應用碳纖維復合材料的弊端進行綜合分析，并提出對應的優化措施，從而進一步促進碳纖維復合材料在汽車改裝領域當中的應用發展。

關鍵詞：碳纖維復合材料;汽車改裝;應用;基本特性;優化措施

1 引言

首先碳纖維復合材料的振動衰減系數較大，吸振能力較強，所以當被應用到傳動系統和發動機部件當中，可以有效地減輕車本身的重量，減少振動，降低噪音。汽車的舒適程度一直都是汽車行業競爭的關鍵性因素之一，碳纖維復合材料在汽車改裝領域的應用，極大地提高了汽車的舒適程度。同時同金屬材料相比較，應用碳纖維復合材料制作車身時操作環節更加簡便，降低制作成本，發揮了良好的經濟優勢，進一步促進了我國汽車行業的發展。

2 碳纖維復合材料自身的性質

2.1 物理性質

碳纖維復合材料從熱學的角度來講具有特異性，碳纖維復合材料由于石墨晶體的高度具有各向異性，所以從與溫度的依存性方面進行綜合考察，與一般的固體物質有所差異。當碳纖維復合材料被應用在工業當中時，碳素材料的比熱不會隨著石墨化度和碳素材料種類的變化而進行改變，而是相對來說維持恒定。

從導熱性角度進行綜合分析，普通的碳素材料導熱系數較高，在平行晶粒方向的導熱系數可以與黃銅進行媲美。碳素材料在進行熱傳導的時候對電子的依賴程度不高，而是主要靠晶格振動進行導熱，所以說碳纖維復合材料在進行導熱的時候與金屬在導熱時所遵循的維德曼—弗蘭茲定律不符。

由于碳纖維復合材料自身的性質受到石墨晶體的電子行為以及對不同的處理溫度影響，同時石墨電子的能帶結構和載流子的種類及其擴散機理具有特異性，所以碳纖維復合材料具有本征半導體所具有的特性，電阻率的變化主要受到載流子數量變化的影響。

2.2 化學性質

碳纖維復合材料的化學性質較為穩定，在常溫常壓附近幾乎為惰性材料，只有在強氧化物、強酸性等特殊物質反應才能發生反應。由于碳纖維復合材料自身的穩定性，所以在日常當中經常被應用到工作溫度小于二百五十攝氏度的環境當中。當碳纖維復合材料被應用到小于二百五十攝氏度的工作環境當中時，材料的本身不會發生明顯的氧化，同時也沒有碳化物以及層間化合物的生成。同時由于碳纖維復合材料自身的結構具有氣孔，所以具有高度的氣孔率，在加熱的過程當中很容易產生吸附氣體脫氣的情況，進一步促進了碳纖維復合材料在穩定電氣性質以及電熱領域當中的應用。

3 碳纖維復合材料在汽車改裝領域當中應用的不足之處

3.1 碳纖維復合材料設計因素在汽車改裝領域應用當中的不足之處

碳纖維復合材料應用到汽車改裝領域當中需要針對不同的工況載荷進行應力分析，從而保證碳纖維復合材料在應用到過程當中滿足汽車的承力部件的實際情況，進一步發揮其輕質高強的優勢。碳纖維復合材料由于在結構和材料上同時具有特性，所以才能夠從不同角度上同時增加設計自由度。碳纖維復合材料在被應用在汽車改裝當中時，應當先進行計算分析，實驗驗證等設計工作，從而保證碳纖維復合材料的適用性。但是我國當前缺乏相對成熟的專業性設計分析軟件和材料性能數據庫，再加上設計經驗和相關設計標準的缺乏以及對國外相關知識和經驗的依賴程度較重，進一步限制了碳纖維復合材料在汽車改裝領域中的應用范圍。

3.2 碳纖維復合材料材料因素在汽車改裝領域應用當中的不足之處

我國當前的汽車改裝領域開始普及對碳纖維復合材料使用，在使用的過程當中也發現了碳纖維自身的材料因素而導致的不足。首先目前為止我國使用的碳纖維復合材料大部分原絲質量不好、性能不穩定、產品規格和品種較少、但是價格較高，進而生產批量不大，導致我國碳纖維在汽車改裝領域當中的應用無法得到普及。同時由于碳纖維的高價格、低產量以及樹脂基體的小規模生產也導致了碳纖維復合材料的價格比較高，進一步增加了汽車改裝的費用。碳纖維復合材料被應用在汽車改裝領域還需要與金屬部件進行連接，但是單單依靠黏接很難起到固定的作用，結合黏接和機械連接進行連接又容易導致制品的強度受到影響，進一步影響到了碳纖維復合材料在汽車改裝領域當中的應用。最后我國當前的碳纖維復合材料回收管理還未得到完善，導致碳纖維復合材料在使用之后只能作為垃圾丟棄，對環境造成了污染，限制了碳纖維復合材料在汽車改裝領域當中的應用。

3.3 碳纖維復合材料成型工藝因素在汽車改裝領域應用當中的不足之處

碳纖維復合材料被應用在汽車改裝領域當中不單單應當注意到材料質量以及數量的保證，同時還應當加強對成型工藝的關注程度。目前為止我國在車用碳纖維復合材料的低成本快速成型方法上還存在著缺陷，導致對國外相關技術的依賴程度較高，加大了碳纖維復合材料在汽車改裝領域應用的成本，極大的限制了碳纖維復合材料在汽車改裝領域當中的普遍應用。

4 針對碳纖維復合材料在汽車改裝領域當中應用的不足之處提出的優化措施

4.1 加強碳纖維復合材料設計領域的技術建設

設計和創新是知識掌握和提升的關鍵性因素之一，同時也是決定了碳纖維復合材料在汽車改裝領域應用的高度之一，所以相關的專家和技術人員應當提高關注程度和重視程度。加強碳纖維復合材料在汽車改裝領域當中的應用，首先要掌握相關的技術手段，學習和借鑒外國先進的設計經驗，從而擴寬我們的知識層面，在結合我國的實際國情和用車情況，研究車用碳纖維復合材料結構優化設計的新概念和新方法。同時技術人員也應當加大對相關技術的研究力度，盡快發展或者引進相關的設計分析技術軟件，建立碳纖維復合材料性能數據庫，彌補我國在設計方面的不足。最后還應當建立和完善相關的設計標準以及規范，建立將先進的計算機模擬方法和數據庫技術相結合的智能化設計和驗證系統，保證我國碳纖維在汽車改裝應用方面的技術支持。

4.2 加大研發力度，提高碳纖維復合材料在汽車改裝領域當中的實用性

要想提高碳纖維復合材料在汽車改裝領域的實用性，首先要保證材料的適用性。材料的利用率、經濟效益和生產量是決定其適用性的關鍵性因素。研究專家應當集中科研力量進行技術研發和質量攻關，強化碳纖維復合材料的原絲質量，降低價格，進而為加大生產量提供基礎，為制造高性能低成本的碳纖維復合材料提供原料支持。同時還應當建立碳纖維和樹脂基體的研發基地，針對市場當中對相關材料的需求進行有目的性的研究和生產，形成碳纖維和樹脂基體的產品系列，進一步滿足汽車工業大規模的產品需要。最后我國環境保護組織以及研發組織應當針對現下碳纖維材料的處理方式進行調查，了解碳纖維復合材料處理的實際情況，制定明確的處理制度，保證我國碳纖維復合材料的正常使用。

4.3 加大對碳纖維復合材料成型工藝的研究力度

碳纖維復合材料在汽車改裝領域的應用關鍵是應當掌握關鍵性技術，其中成型工藝屬于關鍵性的技術之一。提高我國碳纖維復合材料的成型工藝，相關專家首先應當熟悉汽車的相關材料和碳纖維復合材料自身的性質，從而為研究成型工藝奠定基礎。同時國家政府還應當發揮自身的集中調控作用，建立原材料制造商、科研機構、成型加工商和最終產品制造商之間的協作，實現共同推進碳纖維復合材料在汽車改裝領域當中的應用。

結束語：應用碳纖維復合材料進行汽車改裝有一定的優勢，可以加強汽車自身的性能，提高汽車在運行過程當中的平穩性，進一步減少我國交通事故的發生幾率，所以相關的人員應當給予充分的關注力度，從而提高碳纖維復合材料在汽車改裝領域的普及性。相關研究專家應當將重點放在新技術的研發上，提高原絲質量，降低碳纖維復合材料的生產價格，進一步加強碳纖維復合材料在汽車改裝領域的普遍性。更重要的是我國當前對碳纖維復合材料在汽車改裝領域的相關高新技術掌握程度較差，這也是導致其發展受到限制，并且經濟效益較高的關鍵性因素，在未來的發展過程當中，相關高新技術的研發應當成為專家研究的重點方向。

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