汽车纤维运用现况及其趋势范文

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“高模量纤维”是指力学性能优于普通高聚物制成的纤维的化学纤维。通常它们不作为独立成分使用，而是与其他材料相结合，且应用广泛。它可取代高强度金属材料，同时具备减轻质量的潜力，为产品结构和设计提供了新的可能性。到现在为止，玻璃纤维主要用于工业领域(图1)。但是据预测，碳纤维因强度和刚度非常高，其应用将增长。在需要吸收能量的场合，芳族聚酰胺纤维具有优势。数十年来，玄武岩纤维一直被看作是玻璃纤维潜在的替代品。

关于高模量纤维在汽车工业中的潜力和应用的分析，需考虑两种不同的观点。

内部观点分析了纤维的性质并进行了相互比较。显然，各种特制的纤维可满足特定的用途，且只有部分纤维可交换使用。例如在玻璃纤维领域可看到这种情况。

这些纤维具有中等强度和刚度，足以满足众多应用领域的要求。且与碳纤维、芳族聚酰胺纤维相比，成本低。其他方面的性能亦可进行类似的比较。

外部分析需要更加概念性的方法。需要一种分析方法来确定影响因素，描述和分析其特征。可利用M．E．Porter提出的工业分析和经营战略发展框架的综合方法进行分析(图2)。本文研究了高模量纤维系列产品的发展。因此，必须转变观点。不仅要探讨工业部门对公司的影响，还要探讨产品对工业部门的影响。工业部门中没有竞争，而不同材料之间的竞争却存在。在Porter模型中，最重要的竞争因素是用户和供应商的能力，以及被现有材料和新的可供选择材料取代的能力。

更深入地考虑这些影响因素，可以很明显地发现，国家作为重要力量影响着这一领域。全世界都在讨论汽车CO2排放的问题。中国、美国、欧洲和日本签署了各种法规和条例，以期影响进一步的发展。欧洲汽车制造商协会(ACEA)对自己提出要求，到2012年新车CO2排放量应低于130g/km。日本亦期望将排放量控制在欧盟水平，低于130g/km。美国目标也是达到相似的水平，但迄今未规定具体数值。中国也把CO2排放的国家标准降至120～130g/km。不同国家现有的CO2排放量和降低目标示于图3。

回收利用受国家政策影响，进而影响着高模量纤维在汽车工业中的应用。2005年以来，汽车上用过的部件，欧洲至少85%和日本至少90%必须是可回收的。到2015年，这一要求将提高为欧洲90%和日本95%。美国和中国这方面没有制订任何条例。

部件供应商和原料生产商是汽车工业的供应商。他们紧密合作，并拟定新观念，以确保领域内持久的地位。其消费者是原始设备制造商(OEM)，不是汽车买主。这些公司之间存在着剧烈的竞争，他们需要从部件供应商处得到更便宜、更好的替换品，因为成本增加主要是在生产过程中产生的。

Porter的想法是让新参与者进入市场，以产生经济利润。从实际来看，利用高模量纤维难以实现成本降低，大概并没有节约成本。但对OEM却有附加价值，因为符合国家法定要求，在市场上助推了汽车业的发展。但主要问题出在汽车消费者身上，他们要求很高，但通常又不乐于为轻量设计花费更多的资金。出于这个缘故，只能要求生产工艺不产生额外的成本，或直接降低实际成本。

已经开发了多种复合材料的生产加工方法。尽管如此，汽车工业中大规模生产使用的方法仅为注射成型法和各种压制法。这些增强结构的自动化生产是降低生产成本的关键。最节约成本的方法有热塑性塑料注射成型、薄板模塑复合物和预制整体模塑件等，且已广泛用于汽车领域。

竞争和对抗是Porter五维力模型的主要因素。不仅存在不同材料间的竞争，公司之间也有竞争。在目前常用的材料中，除纤维相互竞争外，还与钢、铝或其他金属材料竞争。而在这方面，OEM也有不同的对策。

德国宝马公司与德国SGLCarbonSE公司合作，重点开发用碳纤维增强的轻量结构。

德国奥迪公司在他们的汽车生产中选用铝材已有多年，且效果不错。他们还把碳纤维增强轻量结构作为备用方案。

美国福特汽车公司采用的是高强度钢材料，同时还在研究天然纤维增强注射成型部件。仅在有限规模的产品中能发现高模量纤维应用。

总之，要超越目前的用量尚需时日。由于对CO2的关注，市场在扩大。参与者力求保持其地位，但并不试图通过专业化来获得更大的市场份额。

上述分析对汽车工业中高模量纤维未来的发展潜力做了深入地了解。显然，加工技术对未来的发展有重要影响。内部分析中提到的纤维性质和外部分析中提到的市场分析表明，每种纤维都有特殊的增长潜力，具体归纳于图4。