碳纤维复合材料在汽车改装领域中的应用研究

廖冰

摘 要：由于碳纤维复合材料本身的优势，所以近年来碳纤维复合材料在汽车改装领域当中的应用逐渐被大众所关注，成为社会上的热门话题。我国的人口数量较多，所以汽车领域能否健康、积极、平稳发展影响到我国社会的发展，进而关系到我国整体的经济效益。本文将指出碳纤维复合材料应用在汽车改装领域当中的优势，简要介绍碳纤维复合材料自身的基本特性，对汽车在改装时应用碳纤维复合材料的弊端进行综合分析，并提出对应的优化措施，从而进一步促进碳纤维复合材料在汽车改装领域当中的应用发展。

关键词：碳纤维复合材料;汽车改装;应用;基本特性;优化措施

1 引言

首先碳纤维复合材料的振动衰减系数较大，吸振能力较强，所以当被应用到传动系统和发动机部件当中，可以有效地减轻车本身的重量，减少振动，降低噪音。汽车的舒适程度一直都是汽车行业竞争的关键性因素之一，碳纤维复合材料在汽车改装领域的应用，极大地提高了汽车的舒适程度。同时同金属材料相比较，应用碳纤维复合材料制作车身时操作环节更加简便，降低制作成本，发挥了良好的经济优势，进一步促进了我国汽车行业的发展。

2 碳纤维复合材料自身的性质

2.1 物理性质

碳纤维复合材料从热学的角度来讲具有特异性，碳纤维复合材料由于石墨晶体的高度具有各向异性，所以从与温度的依存性方面进行综合考察，与一般的固体物质有所差异。当碳纤维复合材料被应用在工业当中时，碳素材料的比热不会随着石墨化度和碳素材料种类的变化而进行改变，而是相对来说维持恒定。

从导热性角度进行综合分析，普通的碳素材料导热系数较高，在平行晶粒方向的导热系数可以与黄铜进行媲美。碳素材料在进行热传导的时候对电子的依赖程度不高，而是主要靠晶格振动进行导热，所以说碳纤维复合材料在进行导热的时候与金属在导热时所遵循的维德曼—弗兰兹定律不符。

由于碳纤维复合材料自身的性质受到石墨晶体的电子行为以及对不同的处理温度影响，同时石墨电子的能带结构和载流子的种类及其扩散机理具有特异性，所以碳纤维复合材料具有本征半导体所具有的特性，电阻率的变化主要受到载流子数量变化的影响。

2.2 化学性质

碳纤维复合材料的化学性质较为稳定，在常温常压附近几乎为惰性材料，只有在强氧化物、强酸性等特殊物质反应才能发生反应。由于碳纤维复合材料自身的稳定性，所以在日常当中经常被应用到工作温度小于二百五十摄氏度的环境当中。当碳纤维复合材料被应用到小于二百五十摄氏度的工作环境当中时，材料的本身不会发生明显的氧化，同时也没有碳化物以及层间化合物的生成。同时由于碳纤维复合材料自身的结构具有气孔，所以具有高度的气孔率，在加热的过程当中很容易产生吸附气体脱气的情况，进一步促进了碳纤维复合材料在稳定电气性质以及电热领域当中的应用。

3 碳纤维复合材料在汽车改装领域当中应用的不足之处

3.1 碳纤维复合材料设计因素在汽车改装领域应用当中的不足之处

碳纤维复合材料应用到汽车改装领域当中需要针对不同的工况载荷进行应力分析，从而保证碳纤维复合材料在应用到过程当中满足汽车的承力部件的实际情况，进一步发挥其轻质高强的优势。碳纤维复合材料由于在结构和材料上同时具有特性，所以才能够从不同角度上同时增加设计自由度。碳纤维复合材料在被应用在汽车改装当中时，应当先进行计算分析，实验验证等设计工作，从而保证碳纤维复合材料的适用性。但是我国当前缺乏相对成熟的专业性设计分析软件和材料性能数据库，再加上设计经验和相关设计标准的缺乏以及对国外相关知识和经验的依赖程度较重，进一步限制了碳纤维复合材料在汽车改装领域中的应用范围。

3.2 碳纤维复合材料材料因素在汽车改装领域应用当中的不足之处

我国当前的汽车改装领域开始普及对碳纤维复合材料使用，在使用的过程当中也发现了碳纤维自身的材料因素而导致的不足。首先目前为止我国使用的碳纤维复合材料大部分原丝质量不好、性能不稳定、产品规格和品种较少、但是价格较高，进而生产批量不大，导致我国碳纤维在汽车改装领域当中的应用无法得到普及。同时由于碳纤维的高价格、低产量以及树脂基体的小规模生产也导致了碳纤维复合材料的价格比较高，进一步增加了汽车改装的费用。碳纤维复合材料被应用在汽车改装领域还需要与金属部件进行连接，但是单单依靠黏接很难起到固定的作用，结合黏接和機械连接进行连接又容易导致制品的强度受到影响，进一步影响到了碳纤维复合材料在汽车改装领域当中的应用。最后我国当前的碳纤维复合材料回收管理还未得到完善，导致碳纤维复合材料在使用之后只能作为垃圾丢弃，对环境造成了污染，限制了碳纤维复合材料在汽车改装领域当中的应用。

3.3 碳纤维复合材料成型工艺因素在汽车改装领域应用当中的不足之处

碳纤维复合材料被应用在汽车改装领域当中不单单应当注意到材料质量以及数量的保证，同时还应当加强对成型工艺的关注程度。目前为止我国在车用碳纤维复合材料的低成本快速成型方法上还存在着缺陷，导致对国外相关技术的依赖程度较高，加大了碳纤维复合材料在汽车改装领域应用的成本，极大的限制了碳纤维复合材料在汽车改装领域当中的普遍应用。

4 针对碳纤维复合材料在汽车改装领域当中应用的不足之处提出的优化措施

4.1 加强碳纤维复合材料设计领域的技术建设

设计和创新是知识掌握和提升的关键性因素之一，同时也是决定了碳纤维复合材料在汽车改装领域应用的高度之一，所以相关的专家和技术人员应当提高关注程度和重视程度。加强碳纤维复合材料在汽车改装领域当中的应用，首先要掌握相关的技术手段，学习和借鉴外国先进的设计经验，从而扩宽我们的知识层面，在结合我国的实际国情和用车情况，研究车用碳纤维复合材料结构优化设计的新概念和新方法。同时技术人员也应当加大对相关技术的研究力度，尽快发展或者引进相关的设计分析技术软件，建立碳纤维复合材料性能数据库，弥补我国在设计方面的不足。最后还应当建立和完善相关的设计标准以及规范，建立将先进的计算机模拟方法和数据库技术相结合的智能化设计和验证系统，保证我国碳纤维在汽车改装应用方面的技术支持。

4.2 加大研发力度，提高碳纤维复合材料在汽车改装领域当中的实用性

要想提高碳纤维复合材料在汽车改装领域的实用性，首先要保证材料的适用性。材料的利用率、经济效益和生产量是决定其适用性的关键性因素。研究专家应当集中科研力量进行技术研发和质量攻关，强化碳纤维复合材料的原丝质量，降低价格，进而为加大生产量提供基础，为制造高性能低成本的碳纤维复合材料提供原料支持。同时还应当建立碳纤维和树脂基体的研发基地，针对市场当中对相关材料的需求进行有目的性的研究和生产，形成碳纤维和树脂基体的产品系列，进一步满足汽车工业大规模的产品需要。最后我国环境保护组织以及研发组织应当针对现下碳纤维材料的处理方式进行调查，了解碳纤维复合材料处理的实际情况，制定明确的处理制度，保证我国碳纤维复合材料的正常使用。

4.3 加大对碳纤维复合材料成型工艺的研究力度

碳纤维复合材料在汽车改装领域的应用关键是应当掌握关键性技术，其中成型工艺属于关键性的技术之一。提高我国碳纤维复合材料的成型工艺，相关专家首先应当熟悉汽车的相关材料和碳纤维复合材料自身的性质，从而为研究成型工艺奠定基础。同时国家政府还应当发挥自身的集中调控作用，建立原材料制造商、科研机构、成型加工商和最终产品制造商之间的协作，实现共同推进碳纤维复合材料在汽车改装领域当中的应用。

结束语：应用碳纤维复合材料进行汽车改装有一定的优势，可以加强汽车自身的性能，提高汽车在运行过程当中的平稳性，进一步减少我国交通事故的发生几率，所以相关的人员应当给予充分的关注力度，從而提高碳纤维复合材料在汽车改装领域的普及性。相关研究专家应当将重点放在新技术的研发上，提高原丝质量，降低碳纤维复合材料的生产价格，进一步加强碳纤维复合材料在汽车改装领域的普遍性。更重要的是我国当前对碳纤维复合材料在汽车改装领域的相关高新技术掌握程度较差，这也是导致其发展受到限制，并且经济效益较高的关键性因素，在未来的发展过程当中，相关高新技术的研发应当成为专家研究的重点方向。

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