今后5-10年，由于节能减排和新能源车的需要，新材料将被汽车业大量尝试和应用。多种材料的搭配设计利用，最大限度地利用各种材料的性能优势，从而达到减重和成本优化的目标是今后发展趋势。
汽车产业历来是全球持续发展的主要产业之一，但由于其与日俱增的保有量及产量的激增，对于不可再生的燃油消耗及环境污染带来了巨大压力。随着节能减排和环保政策的日益严苛，在政府大力发展新能源汽车等利好政策下，汽车轻量化成为大势所趋。
汽车轻量化是集多学科于一体的系统化工程，主要有3种实现途径：轻量化设计、轻量化材料和轻量化工艺。而车身重量约占汽车自重的1/3，车身材料的选择对汽车轻量化至关重要。记者特约对北京汽车股份有限公司汽车研究院专业技术委员会专业总师曹渡进行专访，曹渡先生对塑料复合材料在汽车轻量化的应用趋势分享了独到见解。
曹渡认为，轻量化是新材料发展的一个机会和市场。“中国的自主品牌整车重量与欧洲、北美相比，重5%-10%，商用车重15%-20%。就此看来，中国轻量化市场的空间很大，而材料是汽车减重方法之一。由于塑料复合材料的比重较钢材、铝材等金属材料的比重大大减小，当其他性能目标及功能目标同时能够达到的前提下，轻质材料如塑料复合材料就有了替代传统金属材料的一个机会。所以在今后的5-10年，由于节能减排和新能源车的需要，新材料将被汽车业大量的尝试和利用。”
塑料复合材料发展四步曲
曹渡认为，轻量化的含义是合适的材料用在合适的地方。多种材料的搭配设计利用，最大限度地利用各种材料的性能优势，从而达到减重和成本优化的目标。他曾提出“塑料复合材料轻量化应用技术发展四步曲”。
第一步为2014-15年以改性塑料在内外饰及动力总成应用为主，玻纤增强复合材料在量产车上部分应用；第二步为2014-18年重点推广应用玻纤增强复合材料（LFT）和改性工程塑料，开展碳纤维复合材料量产应用技术研究；第三步为2018-2020年开始全面推广碳纤维复合材料在量产车上使用，重点进行生物可降解材料应用技术研究；第四步为2020年碳纤维复合材料和各种特种塑料在量产车上全面应用，生物可降解材料开始量产应用，出现较多全复合材料汽车。
材料行业与汽车行业需携手
近年来，性能优良的碳纤维增强复合材料（CFRP）在汽车领域的应用不断扩大，如宝马i3和i8是采用CFRP应用于汽车轻量化设计中的典范，并将推广应用到更多的量产车型。其中i3采用全碳纤维车身，车身的零件相比传统钢制车身减少了2/3 ，比铝合金轻30% 。
曹渡早在2014年开始担任国家工信部碳纤维及其复合材料产业技术创新战略联盟汽车组组长。他表示：“国产碳纤维复合材料品质目前有了很大的改观，虽然最终应用量还不大，原因主要在于市场需求，市场需求才能真正拉动下游市场的生产，带动一系列配套设备行业的发展。这两年碳纤维复合材料应用最快的是建筑行业和风力发电行业，如江苏澳盛复合材料科技有限公司，用了全国30%-40%的碳纤维复合材料做风力发电，将来可能要用到50%。”
碳纤维增强复合材料的应用也遇到了一些阻力，曹渡表示：“碳纤维复合材料应用在今后的市场是不容置疑的，现在主要面临两个问题，一个是价格，另外一个是应用的可行性。汽车行业专家对复合材料的认识还不够，而材料行业专家要想新材料得到批量应用，汽车市场是一个很好的应用场所。”因此要想加强复合材料的CAE虚拟验证能力，并且降低生产成本，汽车行业专家必须与材料行业专家携起手来。
材料科学的发展须引起重视
材料部门对整车企业的发展到底产生多大的作用，车企是否已经足够重视材料的发展？曹渡认为：“当前中国品牌的主机厂都在忙于其他的工作，对基础科学如材料科学的发展和研发还缺乏认识，这样可能造成未来轻量化以及新技术、新材料、新工艺发展的一个瓶颈。而国外主机厂设有专门的部门，甚至有的部门专门研究十年以后的技术。因此，对材料科学的研究，中国品牌的各个主机厂必须引起重视，要知道材料科学的发展才是我们汽车工业创新的最主要的发展之一。”
曹渡告诉记者，2016年他去德国学习的时候，德国政府委托一个咨询机构做了一个材料未来在汽车上的应用调查。可以看到，从2025年到2035年，汽车材料将从60%-70%是传统金属材料变为所有的材料（包括非金属材料）平分秋色，都是20%左右，这对于材料行业来说是一个很好的借鉴，具有重要意义。
汽车轻量化顶层设计
曹渡认为，整车减重不能单靠一两个零部件，而是包含整个顶层设计，如同针对品质目标设计、性能目标设计一样，针对重量进行从上往下的正向开发设计。他进一步解释道：“比如有一款汽车在设计时计划减重140公斤，油箱减8升，制动器直径减少4毫米，厚度减少2毫米，承重梁由三层到四层板减少到一层到两层板。即从顶层设计开始，有一个减重的目标才会带来整车的瘦身。”
新能源汽车动力系统亟待变革
新能源车因电池电机的增加，比传统汽油车重200-300kg，考虑到续航里程，新能源汽车的减重比传统汽车的减重更迫切。曹渡表示：“新能源汽车重量主要是增加在电池方面，如特斯拉的电池重约500公斤，占了汽车重量的1/4，如果新能源汽车的动力系统没有革命性的变化，光靠车身和其他地方减重，很难替代传统车，所以大家都在做一些创新。锂电池、酸碱电池不能被市场接受主要就是它的重量和续航里程。我们设想，如果指头大的原子能就能够推动十万辆汽车的运动，那不是又轻又好吗？我认为，如果新能源汽车还是按老路来走，新能源系统没有革命性的变化，市场还是很难接受的。”
来源:CPRJ 中国塑料橡胶
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