汽车材料技术探讨研究已经上升至国家战略层面，中国制造2025已将材料技术列为节能与新能源汽车发展的核心。尤其在新能源汽车方面，轻量化材料与设计应用不单单是降低电动汽车能耗的技术,也将影响到未来汽车设计理念,将成为电动汽车技术革命的主要推力。其中，铝合金、碳纤维、工程塑料等材料的应用是汽车轻量化的主要手段。

  2017年5月11日，由中国汽车技术研究中心和天津市西青区人民政府联合主办，中国汽车技术研究中心数据资源中心承办的“2017中国车用材料(西青)国际论坛”在天津成功召开。本届论坛以“创新材料重塑汽车产业价值链”为主题，近1000位国内外嘉宾围绕深入交流。在轻量化材料分论坛中，多位专家解析了目前汽车行业内轻量化材料(铝合金、碳纤维、工程塑料)的应用现状及未来发展趋势。

  工业与信息化部节能与综合利用司司长高云虎在演讲中指出，工信部节能司将深入推动绿色设计示范和绿色设计产品评价试点，打造一批示范带动效应强的绿色供应链，逐步建立绿色设计产品的市场监督机制。国家认监委关钧文副处长指出，国家认监委将会在汽车、相关零部件、材料等领域全面落实绿色产品认证制度，为广大购买的人提供更多更优质的产品。

  目前，铝合金材料是汽车制造业中最为普遍的使用的轻量化材料。传统汽车中，捷豹路虎、奥迪等车型慢慢的开始普遍的使用全铝车身；新能源领域中，日产聆风采用铝合金覆盖件，而特斯拉全系车型从底盘到车身都是铝合金制造的。

  “对于电动汽车而言，一百公斤的减重能增加续航距离的10%左右，另外能够最终靠减重减少相关成本。因为汽车车身轻了，就可以把电池的重量减轻。现在这个电池说成本用容量来算的话，一千瓦大概是在两千到三千块钱，通过减重把电池成本降低，可以某些特定的程度上解决新能源汽车成本问题。”中国铝业公司首席工程师赵丕植表示。从安全角度考虑，减重可以缩短刹车距离，提高安全性能，有助于行人保护，提高安全性能。

  对于铝合金材料的未来市场发展的潜力，赵丕植分析说：“早在2012年，中国整个汽车铝合金材料市场一年就用了一万吨，到2016年这个数量已经上升到7万吨了。等到2020年高端覆盖件就会有30万吨的市场规模，除了高端覆盖件之外还有结构件，其他的还有商用车用的铝板，这些加起来在2020年中国汽车铝板的市场规模将超过一百万吨。”

  为了节能减排，防止提高温暖化，提高安全性能，汽车行业正在使用铝合金汽车板实现汽车轻量化，中国汽车轻量化的序幕已经拉开。

  “轻量化永远是在重量、性能和成本之间找一个平衡。”这是康得复材副总裁何鹏对轻量化的理解。与钢、铝合金相比，碳纤维的密度有20%到30%的优势，并具有非金属一些很典型的特点，比如耐腐蚀，除此以外还有非常高的比强度和比钢度。

  成本是一个比较大的劣势，目前碳纤维的综合成本相当于铝的综合成本的2倍到2.5倍之间。不过，在整个轻量化过程中碳纤维可当作一个很好的补充材料和关键材料，在现阶段可以跟铝或其他金属进行搭配。在长远来看随着应用领域的拓宽和工业化发展，可以在成本降低的情况下，以后能逐步更多的替代金属作为汽车应用的一个主要的材料。

  何鹏表示，有望在3到5年以后通过产业链的国产化来降低碳纤维的各种成本。国产化的应用，整个产业链在国内走完了0到1的过程，实现应用以后，带动整个成本的下降。另外就是设计能力和经验，因为在国内整个碳纤维的设计包括碳纤维数据库、车身标本都不是很健全，大家还都是在摸索中前进。此外，要进一步提高制造工艺，因为碳纤维的制造成本还要进一步降低，这样才更能够促使汽车领域用碳纤维更好地利用。

  “在目前在碳纤维成本的基础上，利用三到五年时间内成本降低30%到50%，这样的话跟铝相比才有应用的竞争力，才能更多更好地应用在汽车整个结构上面。”

  以塑代钢的概念已经广为流传，由于价格低、可塑性高，慢慢的变多的高性能塑料和塑料复合材料被大规模应用在汽车上，目前德国汽车上的工程塑料用量最多，平均占整车用料的15%以上。

  一般塑料的比重在0.9～1.6，玻纤增强复合材料的比重也不会超过2.0，而A3 钢为7.6，铝为2.7。使用塑料能减轻零部件约40%的重量，同时其成本也可以大幅度降低。

  现阶段常见的汽车工程塑料有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚和ABS等。聚酰胺材料主要使用在于动力、底盘零部件及结构件，约占整车塑料的20%；聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚等材料主要使用在于电子电器零部件及结构件，约占整车塑料的15%左右；ABS工程塑料主要使用在于汽车内外饰零部件等地。

  “在新能源汽车领域，工程塑料的应用场景范围依然很广，比如电池模组外壳、接插件等。电池外壳要求材料强度，而接插件需要绝缘密封性能，在实现轻量化的同时，工程塑料能完美的实现上述要求。”杜邦中国亚太区技术经理王兴旺如是说。

  据测，2020年汽车平均塑料用量将可能达到500kg/辆以上，约占整车用料的1/3以上。随着新能源汽车的广泛使用，加之铝合金、碳纤维的成本过高，且以进口为主。未来汽车的车顶、车门、座椅部件、轮毂及汽车周边结构件都可能会改用工程塑料。

  工程塑料的市场需求势必也将引起塑料改性、塑料制备、制造业、模具等相关行业的发展。目前此方面的研究也是科研、行业热点之一，与此同时，一些随之而来的问题也应当引起有关人员的重视，比如工程材料的微结构和非等向性可能带来的安全问题，这也将衍生出其他新的设计挑战。

  轻量化实际上就是一个综合了多个材料学科优化的一个过程，在满足性能的情况下，在一定的成本范围内达到重量的减重目标，是一个平衡优化的过程。“最合适的材料用在最正确的地方”，这样的汽车产品才能在保证安全性、舒适性的基础上实现极致的轻量化。