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碳纤维复合材料提升电动汽车安全性能

日本其厚度为3mm 和6mm 两种东丽公司（Toray）近日对外公开了其最新花费3亿日元（约2451.3万元人民币）研发的电动汽车TEEWAVEAR1概念车。该车骨架采用碳纤维强化树脂（CFRP）材料，从而使车身重量大幅度降低。东丽公司是在其内部展会“东丽尖端材料2011”上公开这一讯息的。

东丽公司目前是全球最大的碳纤维及产品生产商之一，占据全球碳纤维市场30%以上的份额。其碳纤维产品包括飞机部件、人造卫星天线，以及高尔夫球棒等。此次推出概念版TEEWAVEAR1电坡跟凉鞋动汽车，旨在引爆“汽车设计的革命”，因此在制造时非常重视材料的实用性。

TEEWAVEAR1寓意为：东丽准备赶上开发环保高效汽车的浪潮（TEE即TorayEcoEfficient的简称，WAVE即浪潮，AR1即AdvancedRoadstar1）。TEEWAVEAR1由英国GordonMurrayDesing公司设计，该车是是两人座的敞篷式电动汽车，其长宽高为3975×1766×1154mm，车辆重量为846kg，其中锂离子电池重量为220kg。在JC08模式下，其耗电量为耗电量为11.6km/kWh，续航里程为185km。

TEEWAVEAR1使用了约160Kg的碳纤维强化树脂（CFRP），在超越普通同款式车辆的刚性、碰撞安全性的同时，减少了550kg左右的钢板用量。据东丽公司介绍，碳纤维强化树脂（CFRP）包含在母材上使用热固性树脂的CFRTS和使用热可塑性树脂的CFRTP两种。

其中，CFRTP是在树脂中掺入短纤维，其机械特性逊于CFRTS，但是挤压成形的耗时较短，且易于加工。而CFRTS是记步器长纤维的织物浸渗于环氧树脂凝固而成，虽然成形耗时较长，但是其强度/刚性较高。TEEWAVEAR1概念版电动汽车充分考虑了材料特性及车身不同部位的特点，从而使得车子的轻量化和性能提升二者兼顾。

在设计方面，车内乘员空间采用刚性出色的CFRTS单体构造，能够将复杂的形状一体成形，因此该单体车身仅有3个构造组件，数量仅为采用钢材车辆的5%，而整体构造重量仅为45千克左右，远远低于采用钢材车辆的50%。

车辆的前后的防撞箱子，扮演着冲撞时吸收能量的角色，亦采用CFRTS材料。这种材料的对油缸内脏物可放油清洗并更换粘度适合的机油防撞箱比钢板防装产品，平均单位重量的能量吸收约高2.5倍。不仅有效减少了组件重量，也显著提高了冲撞是的安全性。

车顶或罩板等板状组件，其骨架部分的机械特性要求不高，可以选用低成本、短时间成形的CFRTP。CFRTP制板状件的周期时间约是1分钟左右，可以缩短汽车组装工程在节拍时间之内。

根据东丽公司的资料，CFRTS制的单初实验力的采取体车身构造，强度与刚性出色，能够在多个车种上采用。目前，Toray采用高循环一体成形法进行开发CFRTS。该方法能够将成形周期由现在的10分钟缩短至5分钟。关于单体车身构造，若是以多种车型共享为前提，能够把周期缩短至3分钟，将会被汽车业制造商广泛接受。

目前主流的汽车材料是钢与树脂，而CFRP却是拥有迥然相异的材料性质。

这个性电脑回收质就是各向异性。特别是使用长纤维的CFRTS，依据其方向诸如强度等的机械特性转盘会大幅地变化。与纤维垂直的方向是较弱的，但若是善用这个性质，从来未见的崭新设计是很有机会出线。

但是对于长年使用钢、树脂等方性材料的多数汽车设计者来说，对于各向异性材料的CFRP，却知之甚少。若是与钢、树脂比较，CFRP每单位重量的机械特性都超越前二者；在材料成本与成形时间上却相距甚远。即使缩短了这个差异，也很难考虑到逆转的事情。

东丽公司一高层表示：汽车业界几乎没有对于各向异性材料纯熟掌握的设计者。因此，身为材料制造商的Toray，若不完整开发汽车来介绍CFRP的可能性，将会有CFRP不被采用的危机意识。东丽将碳纤维定位为“战略性扩大业务”，汽车是最有望大量应用这种材料的领域，公司计划通过概念车扩大汽车厂商对碳纤维的应用。

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