中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：沃爾沃曾經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新設(shè)計(jì)，通過(guò)把超級(jí)電容器裝進(jìn)碳纖維板中，讓車(chē)身變成電池，從而大幅減重。與此同時(shí)，寶馬全新一代7系、5系等車(chē)型也都將大量采用碳纖維材料。另外，全球首款支持碳纖維復(fù)合材料的3D打印機(jī)誕生，這款打印機(jī)將從3月份開(kāi)始接受預(yù)訂，價(jià)格為5000美元（約合人民幣3萬(wàn)元）。同時(shí)助力3D打印和智能汽車(chē)，碳纖維的市場(chǎng)需求將進(jìn)一步提升。在A股方面，金發(fā)科技(600143,股吧)、中鋼吉炭(000928,股吧)、深圳惠程(002168,股吧)、博云新材(002297,股吧)等碳纖維概念股近期股價(jià)異動(dòng)，對(duì)相關(guān)信息已經(jīng)開(kāi)始作出積極反應(yīng)。
智能汽車(chē)瞄上碳纖維
沃爾沃已成功研發(fā)出能儲(chǔ)存電能的碳纖維材料。這種蓄電材料是由多層的碳纖維以及樹(shù)脂聚合物構(gòu)成，每一夾層中又有納米結(jié)構(gòu)的電池以及電容。用超級(jí)電容器板替代發(fā)動(dòng)機(jī)蓋和扭力桿的組合，這樣沃爾沃的工程師就能夠替換掉為車(chē)載電子供電的12伏電池，同時(shí)把重量減半。
這種材料能夠取代傳統(tǒng)車(chē)輛的金屬車(chē)體，從車(chē)門(mén)、車(chē)頂?shù)揭嫔w等都可以。沃爾沃預(yù)計(jì)全車(chē)鈑金能夠儲(chǔ)存的電能足以讓電動(dòng)車(chē)有大約112km的行駛距離。這種新型的電池材質(zhì)能夠靠剎車(chē)動(dòng)能回收系統(tǒng)以及傳統(tǒng)的插電方式來(lái)充電。沃爾沃宣稱(chēng)這種新材料充電的速度以及能夠儲(chǔ)蓄的動(dòng)能都將會(huì)超越目前所有的鋰電池，并且由于這種蓄電材質(zhì)在充放電能時(shí)沒(méi)有化學(xué)作用，因此也不會(huì)有普通電池蓄電能力下降的問(wèn)題。
將這一概念再推進(jìn)一步，沃爾沃用這款超級(jí)電容器/碳纖維板重造了一個(gè)車(chē)蓋，就是把它變成了一塊電池，可以用動(dòng)能回收系統(tǒng)或標(biāo)準(zhǔn)插頭充電。沃爾沃估計(jì)，車(chē)門(mén)、行李箱、車(chē)頂?shù)炔考寄苡眠@種新材料來(lái)替代，這樣整體重量能夠降低15%。
沃爾沃已經(jīng)基于S80打造出一臺(tái)采用新蓄電材料的原型車(chē)。該車(chē)在車(chē)身的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋以及后尾箱蓋都使用了這種新的碳纖維電池材質(zhì)。這樣跟傳統(tǒng)電動(dòng)車(chē)相比還減輕了蓄電池的重量，并且碳纖維也擁有更好的車(chē)身剛性。
此外，寶馬汽車(chē)也大量采用碳纖維材質(zhì)。據(jù)悉，全新寶馬7系將大量使用碳纖維材料，包括底盤(pán)等部件，新款寶馬7系比老款減重460斤。而根據(jù)換代周期，全新一代寶馬5系有望在2016年推出，屆時(shí)新車(chē)將采用更加輕量化的材料以大幅減重。新車(chē)入門(mén)級(jí)車(chē)型將新增一款1.5T柴油三缸引擎，同時(shí)還將采用大量的碳纖維材料，使車(chē)身重量將大幅降低。業(yè)內(nèi)人士指出，汽車(chē)輕量化材料對(duì)寶馬汽車(chē)公司的重要性正在日益增長(zhǎng)，下一個(gè)在汽車(chē)輕量化中扮演重要角色的材料將是碳質(zhì)纖維。
目前，日本東麗、豐田和東京大學(xué)等已經(jīng)在聯(lián)手開(kāi)發(fā)全面采用重量輕、強(qiáng)度高的碳纖維的汽車(chē)，推進(jìn)加工技術(shù)等的研究，到2010年代后半期，將能夠提供用于量產(chǎn)車(chē)的零部件。最早到2020年，重量減輕6成、安全性更高的汽車(chē)將投入實(shí)際應(yīng)用。
碳纖維的重量只有鐵的四分之一，而強(qiáng)度則是其十倍。如果用于汽車(chē)，有望將燃效提高4成以上。目前在普通汽車(chē)上采用碳纖維的趨勢(shì)已經(jīng)出現(xiàn)，例如美國(guó)通用汽車(chē)正力爭(zhēng)將碳纖維用于量產(chǎn)車(chē)。而據(jù)東麗經(jīng)營(yíng)研究所統(tǒng)計(jì)，碳纖維的全球市場(chǎng)在2011年約為4萬(wàn)噸，其中用于汽車(chē)的碳纖維為2000噸左右。而這一數(shù)字自2015年左右起將不斷擴(kuò)大，到2020年代將達(dá)到數(shù)萬(wàn)噸。
首款碳纖維3D打印機(jī)誕生
盡管3D打印機(jī)已經(jīng)有了十幾年的技術(shù)發(fā)展，但大家對(duì)桌面產(chǎn)品的印象還停留在打印一個(gè)玩具、模型的層面上。由于PLA/ABS的材質(zhì)類(lèi)似塑料，因此這種材料打印出來(lái)的東西塑料感濃厚。不過(guò)，有著多年賽車(chē)部件設(shè)計(jì)和加工經(jīng)歷的Greg Mark帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)，近日研制出一款使用碳纖維做打印耗材的桌面3D打印機(jī)，它不再像過(guò)去的桌面3D打印機(jī)打印模型，這款機(jī)型可以直接打印部件和工具。
Greg Mark的團(tuán)隊(duì)研制的3D打印機(jī)名為Mark One，使用碳纖維作為耗材，是全球首款能打印復(fù)合材料的桌面3D打印機(jī)?；ㄙM(fèi)5000美元（約合人民幣3萬(wàn)元），用戶(hù)就可以用碳纖維以1比1比例打印香蕉模型。Gregory Mark團(tuán)隊(duì)采用了3D打印的理念，將其作為一種生產(chǎn)復(fù)合元件的制造流程，但改變了形式和功能。
據(jù)了解，Mark One不僅能使用類(lèi)似碳纖維的復(fù)合材料來(lái)打印，還能使用玻璃纖維、尼龍和聚乳酸等材料。當(dāng)然，每次只能使用一種材料。這款打印機(jī)也引入了一些先進(jìn)技術(shù)，例如在每次打印前就位的自流平印床。
根據(jù)已經(jīng)發(fā)布的數(shù)據(jù)來(lái)看，Mark One 3D打印機(jī)整機(jī)仍然定位在桌面級(jí)產(chǎn)品，長(zhǎng)寬高分別為575x322x360mm，成型尺寸為305x160x160mm。其特點(diǎn)在于，一是可使用碳纖維作為打印材料，二是使用復(fù)合材料，直接制作高強(qiáng)度的部件和工具。該機(jī)型采用雙擠出頭，可兼容碳纖維、玻璃纖維、尼龍和PLA耗材；制作實(shí)際部件時(shí)能夠選擇合適的材料，兼顧強(qiáng)度和成本。
目前，Mark One 3D打印機(jī)已經(jīng)制作出7mm x 3mm x 100mm的碳纖維部件。未來(lái)，Greg Mark和他的團(tuán)隊(duì)有望將3D技術(shù)直接運(yùn)用于賽車(chē)部件制作，Mark One 3D打印機(jī)正是他們的第一步嘗試。該機(jī)型定價(jià)4999美金（約合人民幣3萬(wàn)元），將從3月份開(kāi)始接受預(yù)訂，將在2014年下半年送到用戶(hù)手中。
眾所周知，碳纖維聚合物具有高強(qiáng)度、高剛度、質(zhì)量輕的特點(diǎn)，Greg Mark的團(tuán)隊(duì)過(guò)去正是使用碳纖維材料為賽車(chē)設(shè)計(jì)和制作尾翼支撐結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在，他們把碳纖維材料與3D打印結(jié)合起來(lái)，有可能為桌面3D打印應(yīng)用帶來(lái)新的機(jī)遇。
具體到A股市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，不少公司目前也涉足碳纖維領(lǐng)域。比如，金發(fā)科技在相關(guān)碳纖維項(xiàng)目全面投產(chǎn)后，將實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)2000噸高性能PAN碳纖維的生產(chǎn)規(guī)模，年產(chǎn)值達(dá)百億元；中鋼吉炭是中國(guó)最大的綜合性碳素制品生產(chǎn)企業(yè)；深圳惠程此前公告購(gòu)買(mǎi)碳纖維生產(chǎn)設(shè)備；博云新材是我國(guó)先進(jìn)復(fù)合材料領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，在碳/碳復(fù)合材料領(lǐng)域具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力等。
