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圆桌对话:汽车新材料的机遇和挑战

各种新型材料的出现,能给汽车产业带来哪些机遇和挑战呢?10月15日-16日,由中国汽车工业协会、重庆两江新区管理委员会联合主办的“2021中国汽车供应链大会”在重庆举办,其中在10月16日上午的主题论坛“汽车材料新动态”上,设置了高端对话交流环节,邀请到了多位业内人士对上述问题进行了现场研讨。

如何解决镁合金材料的技术难点
上海交通大学研究员、轻合金精密成型国家工程研究中心副主任蒋海燕对其所研究的领域——镁合金材料的发展前景信心十足,他认为一旦解决了加工成本问题,大规模应用指日可待。
镁合金的密度是1.8g/cm3,是一种轻量化效果十分明显的材料,但镁合金容易氧化、燃烧,活性比较大。由于在机械加工和熔炼时可能会燃烧,所以镁合金的加工成本比较高。容易氧化是镁合金的特性,我们要顺性而为,那么像镁合金容易氧化燃烧的问题怎么解决呢?
蒋海燕所在研究团队考虑了几个解决方案。一个方法是给它穿衣服,保护起来,包括微弧氧化、电镀、喷漆等。第二个方法是不给它穿衣服,而是从本体上增强,他们借鉴了不锈钢的理念。不锈钢的原材料——铁也是容易生锈和氧化的,通过添加其他元素而变成了不锈钢。所以“不锈镁”的研发也可以借鉴这种思路。
东华大学教授、纤维材料改性国家重点实验室副主任余木火也提出一种思路,镁合金有没有可能跟其他材料,如复合材料等混杂在一起,从而解决技术难点呢?
尽管当前困难重重,但蒋海燕始终坚定地认为,镁合金材料的前景是光明的,只是道路曲折,需要多方努力与合作才能使其大有作为。

特种塑料如何在汽车行业大规模应用
东华大学教授、民用航空复合材料协同创新中心主任陈春海长期致力于热塑性复合材料的研究,这种新材料又面临着哪些挑战与机遇呢?
陈春海就其研究方向——特种工程塑料在汽车行业的应用进行了分析,他认为特种塑料一定是一个大机遇。热塑性材料跟热固性材料相比有很多优势,热固性材料在连接上必须有一些铆接和胶结,而热塑性的很多材料,可以借助于激光焊、摩擦焊等解决连接的问题,制造过程中可以整体制造,这也是热塑性材料的优点。
从“双碳”的角度来说,热塑性材料还可以再回收,没有化学过程,是物理过程。回收之后还可以注塑,可以充分进行再利用。
目前像金发科技做的很多长纤维、玻纤维的塑料改性材料,从强度、钢度和变形量方面已经和金属差不多了。它们相互替代,相互融合,这也是新材料的整体发展趋势。
但塑料最大的一个问题是不导热,在很多导热的情况下需要结合改性。另外塑料虽然有很好的韧性,但是在刚性方面又不如金属,冲击性和补偿性非常高。这些都增加了加工制造的成本。
陈春海认为,热塑性材料能否在汽车行业得到大规模应用,还要取决于材料本身的成本和加工成本。

内饰材料的发展方向除了环保还有什么
上汽集团股份有限公司乘用车分公司系统经理尹建伟基于汽车内饰材料的研发经验和实践,分享了内饰材料的发展方向和思考。
尹建伟介绍,内饰材料不外乎几种,用量最多的是塑料材料;第二就是一些织物和皮革材料;第三是装饰类材料。目前的大趋势是高感知方向。
高感知材料和智能化是相关的,包括透光材料或透波材料,还有织物皮革材料,它能够和智能化互相联系起来,这也是未来的一个机遇或方向。但目前国内的供应商还没有办法去攻克这些技术难点,主要依赖于进口,这是一个非常大的挑战。
此外,在环保方面,汽车内饰材料通常的环保理念是讲究低气味、低VOC,疫情来了之后,大家开始关注细菌或者病毒,所以上汽也开发了抗菌方向盘,后面的车型可能会有运用。还有顶棚的面料、空调系统里面的滤芯,也是抗病毒、抗菌的。未来环保的方向不仅仅是VOC,还包括对人体健康的关注方向,这也是未来发展的一个机遇。

太阳能行业迎来发展机遇期
天合光能股份有限公司车用业务负责人高晓燕认为,在“双碳”政策的要求下,对太阳能行业是非常大的机遇。天合光能除了做光伏电站和BIPV业务外,也在做光伏跟车辆结合的业务。光伏车顶取代原有车顶的同时不仅节能,还产能。因此在降低碳排放问题上,作用是非常明显的。
车顶面积虽然很小,但仍然能让有限的面积产生巨大的效能,为新能源汽车源源不断地提供能源。在性能上由于它在不断地发电,就能不断给电池充电,可以有效地减少动力电池满充满放次数,从而有效延长动力电池的使用寿命。同时,太阳能车顶在不断发电的过程中,多发出来的电相当于给动力电池进行了一次零体积、零成本的扩容,既利于经济性,也提升了动力性能。
除了车顶上的应用,也考虑车身其他结构上是不是有更多的应用来增加光伏的使用面积。从材料上来看,目前光伏车顶使用的是玻璃,以后是不是可以做轻量化的改进,用轻量化的材料来取代玻璃的应用,以便更好地减轻车身的重量,延长续航里程。

新能源汽车材料的角色和发展方向
我国“双碳”目标的提出,对化解全球气候危机、增强我国在全球治理中的话语权、促进国内产业转型升级具有重要意义,体现了大国的责任和担当。汽车产业“双碳”目标的达成对于推动上下游产业链绿色低碳转型,实现我国“碳中和”具有重要意义。目前国家宏观层面对汽车行业提出了相关要求,汽车材料如何减碳助力“碳中和”,对供应链提出了很大的挑战。
东风汽车集团有限公司技术中心质量验证中心非金属材料室室经理熊芬以东风汽车的实践为例,介绍了在“双碳”背景下新能源汽车材料扮演的角色及其发展方向。东风汽车以BEV、PHEV、FCV多元化技术路线应对市场需求,建立了汽车“三电”系统的研发及产业化体系。首先在“三电”领域围绕产品的隔热、导热、阻燃、轻量化、密封等方面重点研发材料属性,开发属于产品性能特有的材料,并且解决材料相关的关键技术性能。其次在燃料电池领域完全自主掌握电堆催化剂、膜电极、双极板等关键核心技术。这需要整车产业链同心协力来攻克难题。

供应链企业如何树立“材料自信”
金发科技股份有限公司汽车材料全球创新中心主任周英辉认为,材料供应链安全更多依赖于材料国产化,做材料的企业应该有“材料自信”,而对材料自信鉴于我们自身能力的搭建和提升。尤其是一些细分领域,比如涂料、粘接剂等,在国产化方面还有相当大的空间。
周英辉呼吁行业要科学、理性、全面、长久地发展,不能靠资本的推动一窝蜂全上。如降解材料,很多企业产能上了,但是销售成了问题,因为下游现在还拉动不起来。还有整车拆解行业,国家政策制定要尽快提上日程来细化行业解决方案。第三是电池的生产、回收、再利用,怎么实现有序可控的产业链状态,也需要我们行业或行业从业人员做大量的工作。
注:本文首发于《汽车纵横》杂志2021年11月刊
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