碳纤维是一种含碳量高于90%的无机高性能纤维，由有机纤维经过一系列热处理转化而成。它是一种具有优异力学性能的新型材料。它具有碳材料的固有特性，以及纺织纤维的柔软性和可加工性。它是新一代的增强纤维。近年来，碳纤维复合材料在汽车领域得到了广泛的应用。

碳纤维复合材料的特性

汽车车身轻量化主要从车身结构设计和材料选择与替代两个方面入手。在轻量化材料方面，高强度钢、镁、铝、塑料仍然是汽车材料的主要组合，尤其是碳纤维，几乎可以完全替代钢铁材料。其中树脂和金属基复合材料在汽车车身上的应用比较成熟，在汽车车身制造上有很多优势。

(1)强度高。碳纤维复合材料是目前常用材料中比模量和比强度最高的材料。当用于制造与高强度钢强度和刚度相当的构件时，其重量可减轻70%左右。

(2)具有良好的抗疲劳性能。碳纤维复合材料的抗疲劳性能优异。由于疲劳载荷下的断裂是内部裂纹扩展的结果，碳纤维复合材料中碳纤维与基体的界面能有效阻止疲劳裂纹的扩展，外部载荷由增强纤维承担，因此疲劳强度极限远高于金属材料和其他非金属材料。

(3)良好的冲击能量吸收。碳纤维复合材料是汽车金属材料的理想替代材料，在碰撞中的吸能率是铝和钢的4 ~ 5倍。可以减轻车身重量，保证强度或刚度不会损失，保持防撞性能，大大降低因轻量化而降低汽车安全系数的风险。

(4)良好的制造技术。碳纤维复合材料具有良好的工艺性和可设计性。通过调整CFRP材料的形状、排列和含量，可以满足构件的强度、刚度等性能要求。模具制造的部件可以一次成型，减少紧固件和接头的数量，可以大大提高材料利用率。

轻量化车身对续驶里程的影响

目前汽车车身重量的3/4是钢材，轻量化空非常大。研究表明，碳纤维增强复合材料车身重量仅为172kg，而钢车身重量为367.9kg，碳纤维增强复合材料轻量化效果超过53%。

由于安装的动力电池容量限制，纯电动汽车一次充电后续驶里程过短，成为影响纯电动汽车推广使用的重要因素。如果车身采用碳纤维复合材料，利用车身减轻的重量增加电池数量，在保持整车质量不变的情况下，可以大幅增加续驶里程。

碳纤维复合材料的应用可以极大地实现电动汽车的轻量化，以平衡电池组的重量，增加纯电动汽车的续驶里程。当然，电池组的安装需要一个合适的空房间。在不减少乘员空室的基础上，合理控制碳纤维复合材料的轻量化程度，可以增加电池组的容量，既保证了一定的续驶里程，又避免了CFRP过大带来的高成本。

碳纤维复合材料体的大规模应用前景

制约碳纤维复合材料广泛应用的主要因素包括性价比、供应商的结构和能力、汽车发展和产品环境。同时，其生产加工技术还不够成熟，应用和R&D成本较高，相关部门缺乏一定的长远发展规划。

电动汽车，尤其是纯电动汽车，比传统内燃机更迫切需要整车轻量化。整车轻量化可以成为车身轻量化的突破口。迄今为止，研究表明碳纤维复合材料是汽车车身最理想的轻量化材料。在纯电动汽车上使用碳纤维车身，可以在一定程度上抵消目前动力电池比能量不足的问题。