登錄由新華網、上海市汽車工程學會、江蘇省汽車工程學會、廣東省新能源汽車產業協會、中國土木工程學會城市公共交通學會、廣東省充電設施協會、新能源汽車產業網、振威展覽股份聯合主辦的新能源汽車輕量化論壇。
大家好，我們碳纖維復合材料在汽車上面的應用最希望能在新能源車上突破，今天我們是新能源汽車的大會，我是外行，我就介紹碳纖維。
今天講三個問題。碳纖維的現狀，汽車的應用，以及我們做的工作。2015年的時候我們工程院有24個院士做個關于碳纖維高性能纖維在汽車上用的建議，最近上海的碳纖維復合材料規劃也是我在召集一批專家做這個規劃，我們學校在這個方向也是一個非常重要的，比較強的一個方向。我是這個學科的負責們，對這個復合材料有一些了解，跟大家分享。
碳纖維大概經過了50幾年，接近60年的發展，已經進入可以大規模的應用的這樣一個時代，過去大家都知道碳纖維都是在軍工，航天航空上的概念，從最近幾年全球的發展戰略都在變化，碳纖維大規模應用在制造業里面，提高制造業的科技水平，提高競爭力，從這個角度發展碳纖維。
從歷史的發展來說，我們看見材料是又強又輕，有點像鋼代替鐵的過程，那時候大家說它太貴。這是一個過程。
我們從市場的規模里看，我們可以看到碳纖維357億到2020年，鋁合金1260，我們可以想象三分之一，碳纖維和鋁合金。我們再看看鈦合金27億，所以從這個角度來說，碳纖維開始在大規模工業上面的應用，已經開始啟動。
上次我們2015年的報告交到國務院辦公廳，人大、中央辦公廳，這幾年有一大批項目在啟動，特別是整個社會對這件事情開始達成一種共識，而且取得了一些進展。
第一個方面就是政府跟行業高度重視。第二個方面，各方達成一個共識，而且很準確找到了發展方向，比如說我覺得這四五年里面一個很重要的事情，我們原來不知道怎么設計，現在基本上每個主機廠都能做出樣件，都知道哪個位置可以用碳纖維的，當然現在還存在的問題就是怎么樣批量供應，怎么樣自動化生產，所以成本還比較高，還需要解決問題。最起碼比5年前有很大的進步，那時候做一個零部件，怎么樣設計都不清楚。我覺得有很大的進展。
從碳纖維本身來說，它的成本也不斷在下降，我們如果10年前的話，大概T700這樣的碳纖維應該是5000塊錢一公斤，3年前我們交了報告給國務院的時候，大概是350塊錢一公斤，現在是多少呢?80-130，這幾個月有一點長起來，到130，原來80塊可以買到，是整個下降的曲線。
源于什么地方呢?規模擴大了，應用領域多了。這是最主要的。
第二個，制造碳纖維的技術也在進步。碳纖維制造技術進步了以后，成本會下降，還在繼續進行。
總體來說，全球下來大概消費9萬噸的碳纖維，中國差不多2.3萬噸，實際生產的是0.74萬噸，有幾條千噸級的生產線，真正運行的大概11條千噸級的生產線，逐步我們一個車企用了。幾年前說汽車的時候，他們都會說一句話，我們要一個車型都用了，你能提供嗎?你不能提供，我不敢上。實際上就是沒有問題的事情。
當然我們碳纖維也發展面臨挑戰，一個是國內的情況，運行的不是很好。實際上，我很反對，我們有30幾家碳纖維，有什么開工率多少，30幾家里面有很多沒有能力做這個事情，它在充數。
第二，國際上也是競爭非常激烈，世界上各個國家現在把戰略調整到碳纖維用在制造業這個領域，目標是提升制造業的競爭力。把碳纖維作為一個重要的來源。
我們中國制造業務一個大國，很多領域是世界第一，如果稍微多用點碳纖維，碳纖維有望往第一發展。
這些領域里面最重要的當然就是汽車，汽車從目前來看，可能就是全部用碳纖維可能極少數的跑車，怎么樣設計制造，跟金屬混雜的模塊化的應該是一個很重要的事情，從這個角度來說，可能改變這個汽車的組織模式，特別是跟現在的新能源汽車，自動駕駛要結合起來的話，我們現在汽車組織模式幾千個零件組裝起來，未來變成幾個大的模塊，很簡單的一個組裝，投資幾千萬就能成的組裝車就能組裝車了。那個時候核心力量不是組裝車，而是生產這個模塊化的零件，這可能會發生一個很大的變化。
從國際上來看，真正到目前為止建立了技術體系，碳纖維在汽車上應用的技術體系，供應鏈體系應該就是寶馬。我們中國現在實際上應用的技術體系各家主機廠、零部件企業都做了一些工作。但是供應鏈缺少某些環節，這種環節的缺失造成了成本特別高。我們一公斤碳纖維剛才說了，T700的130塊的能買到，加上樹脂以后應該在130以下，我們想象的樹脂應該比碳纖維便宜，但是現在的汽車零部件企業，像蔚來這些企業他們定零件的時候，最起碼一公斤800塊以上，有的到2000多，3000。所以問題在這個地方，供應鏈缺失，有些環節缺失，這是一個非常重要的事情。
在現在真正量產車上的應用，寶馬i3，大家認為成本比較高，不是太成功的案例，但是它是一個里程碑，給大家證明了一件事情，用碳纖維代替鋼來造車，中等價格的車是能承受的，這是一個里程碑式的。
寶馬的7系，現在用增強跟金屬混雜的方式大規模在應用，這樣的車，中國起碼有20個車型做這樣的工作，我相信3年以后有一大批金屬跟碳纖維混雜的，世界上其他國家還不清楚。這大概是未來的一個主流。
像奧迪A8還是后壁板，這也是一個方向，這也是汽車上面用的一個很重要的方向。
從現在來看，到2020年，最起碼有20個量產車型會有用一塊或者兩塊這樣的零部件。一個很重要的事情，現在還沒有到量產車型上，從現在的研發信息看，模塊化是很重要的，能夠從幾十個零部件變成一個來一次把它生產出來，特別是模塊化的設計跟電動汽車結合起來，未來的電動車由十幾個零件裝成一個車了，這應該是一個很重要的起始。世界上很多展覽的時候，我們會看到幾十個零件的變成一個零部件。
自動化量產，這也是一個很核心的問題。剛才我說的碳纖維是130塊錢變成零部件最起碼800塊錢，全都花在這里了。這個地方要么成形周期特別長，一系列的問題使得這個地方特別貴。我們碳纖維辛辛苦苦把它弄出來，才值130塊錢，做成零部件的過程變成一公斤800塊錢。這是最最重要的。
可能5年前，結構設計是非常重要的事情。未來真正能在量產車上能不能用，這是一個最核心的問題。它還關系到質量穩定性，不光是價格的問題，以及能不能批量的供應。
熱塑性的復合材料，從現在的研究成果來看，在汽車上的應用是能夠推廣的，一個它的性能能夠抗沖擊性特別好，韌性好。第二，可回收性。第三，從成本來看，我們現在你去買樹脂在車上不可能有30塊以下的，一般都要200多，有的四五百塊，成本里面有一塊很重要的在這里。熱塑性怎么可能幾十塊錢，十幾塊錢，像PPS特別好了，35塊錢一公斤，原材料的成本解決了一大塊及，而且成形非常快。最近日本東立(音)也在開發，CFRTP板材——預熱——冷模具沖壓，有望幾秒完成成形，速度快，成本低。一種是連接，一種是先做成一塊增強的板放在模具里面，這樣就組成一個零件，可以在幾秒中實現。
我們中國可能就是在汽車上面的應用，原來出發點是減重，減重到底有什么效果?能給客戶，給主機廠帶來什么好處，我覺得這個賬可能現在沒算清楚，我想有一件事情比較清楚的是，比如說我們大概減50公斤左右就能省一度電，這樣一度電現在是值1300，如果減100公斤的話，2度電，2000多塊錢，這是肯定的。但是這件事情在主機廠跟很多零部件設計的這些工程師接觸的過程中，他們不算這個賬，他們說這個事情不是我管的，我管的就是這個零部件要減多少重。所以，我覺得這個還是要有更多的人能夠宣傳，讓整車的總設計師能了解它的好處。這是很簡單的事情，減100公斤省2度電，2度電就值2000多塊錢。
這是幾個問題，比如說我們現在續航里程提升，從250提高到500，能提高多少錢，沒有人能說清楚。我們輕量化一百公斤以后，同樣的電池續航里程能提高多少，也沒有這個數字。所以我想這是一個，我們材料跟汽車行業共同要思考的問題。
總的來說，可能是這樣幾個事情。一個是碳纖維要怎么建成的，一個是模塊化設計，一個是自動化成形，還有連接以及回收，這是整個汽車行業如果要大規模應用的話，這五個問題必須都解決了，才有可能應用，否則只能在少數的跑車這種地方用。
我們仔細看看，現在這些我們解決了多少，還有多少武裝沒解決，把這些問題歸納在一起，實際上我們需要做的事情就是要找一個在汽車上面到底有什么價值，從這種地方突破可能會更加容易一點，除了輕量化以外，對我們的制造過程，零部件綜合體少了以后，對主機廠的投資了，所以我們可以發現原來做金屬車的這些人，對碳纖維不是那么積極，互聯網新造車勢力愿意擁抱這個事情，為什么?因為他們沒有主機廠的負擔，我既然是新建的，我肯定建最先進的，投資最小的。互聯網造車的人愿意有這件事情。
還有一件事情，客戶的體驗，不一定由減重引起的，我覺得可能這個更能夠在現在的這種各種車型里面去推廣，特別是如果把我們這個客戶的體驗，現在的互聯網很發達，這個車造成什么樣子，就是一個車型，要買就買，不要買就算了。像大通推出一個平臺，客戶可以選配，由幾個零部件，幾個件可以顯的，我們造車的主機廠能不能，這些零部件，比如說一個方向盤，我有金屬的，我有碳纖維的，比如說我四個輪譜你選碳纖維的愿意多花一萬塊錢，我相信30萬左右的車子，一定會有人選。通過這個我相信多增加車的銷量，我覺得客戶的體驗，不一定是減重，可能也是一個非常重要的。這些特別是，比如說安全性提高，這是很明顯的事情。外室還有噪音等等這些。
上次有一個老板駕駛福特的一個車，四個輪譜是碳纖維做的，開起來完全不一樣，抓地力的這種體驗是不同的。
我們東華大學做的事情我稍微介紹一下，這是我們原來一個車間，這個車間叫快速響應平臺，各種成形方法，以及材料庫準備齊了，快速的能夠在兩三個月實踐出來。兩三個月里面，我們最長時間花在開模具，所以我們接下來會在進一步把平臺提升，原來是手工做的，因為手工做的汽車驗證可以，但是要讓主機廠愿意用了，需要有自動化生產中試線。接下去會做這樣一個幾個中試線的平臺，在這個平臺上不光汽車，還有其他的零部件。
這是我的團隊，我們團隊里面最近幾個進展給大家介紹一下，一個是怎么樣降低碳纖維的成本，我們現在氧化、碳化占一半。我們現在正在開展中試到生產線這樣的裝置，預計在20-30分鐘，從進去到出來。這里面最核心的是什么呢，以前所有的爐子，這個爐子很大，像房子一樣的，怎么樣讓各點的溫度都集中在這個上面，我們接收這件事情以后，認為核心是在碳纖維白的進去到黑的出來，這個過程跟燒炭一模一樣，燒的過程中是發熱的，你燒太快了就燒成灰，熱量燒沒了。核心了問題是白的進去，熱量怎么樣控制好，盡量分布到各個位置，不要集中在一個位置。第二個，碳纖維的表面的熱量怎么樣傳遞到空氣當中，我們經過驗證出來，效果完全不一樣。現在已經完全完成3D圖紙以及所有零部件的報價，我們現在碳纖維這么貴，進口一條1500噸的生產線要400億。這個可能就是未來我們可以大幅度降低成本很重要的核心。
第二個，我們整個剛才說的平臺里面快速融合，建立了從數據庫到設計、驗證整個流程，這些數據庫的測試以及設計方法，設計方法里面實際上以前我們說這件事情，大家不是那么覺得重要性，現在大家聽完很重要。我們成本特別高，是制造過程中成本特別高，設計的時候，減重是一方面，最重要的是這個零件怎么樣能夠用自動化生產線很低的成本造出來，這是最重要的，這才能降低成本。你把零件設計的很復雜，生產線成本怎么樣也降低不了，減重少用材料，以及能夠用自動化生產線造出來這樣的一個形狀，這三者之間要達成平衡。這是實際它的核心。簡單一句話，我寧愿重一點，我容易造，成本就低了，這是我們做的一個很重要的事情。
熱塑性復合材料，我們最近已經在開始籌備建10萬平方的板，跟木板一樣的，一塊一塊，1.5米乘2米長，自動化生產線用這樣的沖壓成形，快速的成為零件，零件后面的連接可以用后面連接的技術做這件事情。成形里面，鋼沖壓的時候可以形變，可以拉長，碳纖維下去以后工藝不合適的話，纖維斷了，纖維不變形，我們現在做到90度的角完全沒問題，費了很大的勁。
這是我們做的板的性能，這個沖壓成形，沖壓成形里面也有很多問題，纖維怎么樣不斷，結晶的控制，基體改性等等。這里面耐受性有很多事情，產業化過程中可以做。
第四個就是模壓自動化生產線，這是這兩年很大的進步，模壓本來是復合材料最成熟的工藝，設備便宜，性能又好，在歐洲開始做汽車應用的時候，沒有選擇這個。為什么?因為那時候的模壓要用一斤料，一斤料的東西大家一想到儲存，航空上面可以針對這批料做工藝。我們現在解決了一個問題，就是一斤料可以升溫儲存，快速溶化，這樣的話我們可以用以現有的便宜的組裝在一起，會組裝成一條生產線，這是非常有前景的。包括一斤料鋪上去以后，要手擼一擼，這個我們在想怎么做自動化。
這樣的設備串起來，所有的硬件加起來可能兩千萬一條線，5萬件的一條線，因為這些硬件所有的東西都是現成的，都很便宜，關鍵就是軟件把它串起來。在一斤料上面可以直接做模壓鋪成的，鋪蓋線，還可以做泡沫夾心都可以用這套辦法來做。比如說我們開發的一個電池盒，這個電池盒用這樣的方法，鋁合金大概80公斤一個，我們可以做到20-25公斤，鋁合金這樣的盒子市場上大概3000-4000，主機廠可以接受，我們的成本少于3000，而且少了50公斤以后可以少用一度電，少了一千多塊錢，把這一千多塊錢加上去，競爭力是很強的，自動化是很重要的一個事情，這是我們電池盒各種測試，靜態的測試。
氫氣罐這塊核心的問題，現在是鋁合金的瓶子成本高，重等等，發展方向就是塑料的內膽，核心就是用什么塑料，它怎么樣在這種高壓氫氣下發生變化，這是一個最核心的問題。
第二個，這個接頭一定要有金屬的，我們兩年多下來在這塊有很好的進展，現在的問題就是中國瓶子還沒有標準，即使做出來了還要等標準。
連接，這是一個非常重要的事情。包括前面我們說的，做到后面會發現，材料破壞的時候，零件部分不會破，都是連接的地方壞，所以連接能不能大規模用上去是一個很核心的問題，包括電池盒等。這是最核心的問題。
我們找到了一個方法，金屬這面連接能不能扛得住熱脹冷縮，高低溫變化的時候能不能扛得住，這是最重要的。扛得住光化學不行，要有機械的東西。很核心的第二個問題，高強膠要快速揮發，在3分鐘5分鐘揮發，汽車上就能用。在這個連接上面解決了以后，我們現在在做一個事情，我們希望底盤和電池盒一體化，骨架也一體化。這里面最核心的一個問題就是連接，基本思路就是把我們現在的車跟那些骨架在地上怎么滾都不破，我們底盤就是一個這樣的結構，300公斤，連這些骨架全部在一起，300公斤，可能5度電就可以了，現在一般20度電，可以省15度電，15度電省多少錢，這個現在有好多做自動駕駛的，他們對這個東西特別感興趣。核心實際上就是這個連接。
整個碳纖維能不能在汽車上應用，實際上是一個全產業鏈的低成本化，我覺得這是一個核心，現在從目前來看，全產業鏈的低成本化，一個是自動和成形，一個是樹脂。三五十塊錢能車用的樹脂，沒有這樣的東西。自動化成形，這兩件事情使得我們130塊錢的東西變成800塊。因此，我們汽車行業我剛才說的一個平臺，我們有沒有可能汽車行業跟做碳纖維的共同做一個這樣有自動化成形的平臺，在這個平臺上你可以三五個人可以開發一個零部件，因為硬件有了，三五個人就可以，一個做車的，一個做復合材料的，再有一個能去跑市場的，三個人組成一個團隊就能做開發零部件了。這是我的建議。
謝謝大家!
