新材料創(chuàng)新：筑牢汽車產(chǎn)業(yè)變革根基

文 / 本刊記者 劉通

智能網(wǎng)聯(lián)電動汽車的崛起改變了全球汽車產(chǎn)業(yè)格局。這不僅僅是產(chǎn)品市場占有率的增長，更重要的是為汽車產(chǎn)業(yè)新材料、新技術(shù)應(yīng)用帶來了更多機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

從車身輕量化、能源技術(shù)到智能駕駛，全球汽車產(chǎn)業(yè)在持續(xù)推進(jìn)安全、舒適和節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新。新一輪的技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)了中國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時也有利于推動汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。與此同時，在新賽道，全球各大汽車制造商不斷加大電動化轉(zhuǎn)型步伐，汽車產(chǎn)業(yè)競爭愈加激烈。

汽車新材料是汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展的源頭，是中國汽車產(chǎn)業(yè)向全球領(lǐng)先水平奮進(jìn)的重要支撐。在更加激烈的市場競爭環(huán)境和不穩(wěn)定的商業(yè)格局下，汽車新材料怎樣創(chuàng)新發(fā)展才能保持中國汽車產(chǎn)業(yè)在智能網(wǎng)聯(lián)電動汽車領(lǐng)域中的先發(fā)優(yōu)勢？

2023 年11 月10-12 日，由中國汽車工業(yè)協(xié)會和武漢市人民政府聯(lián)合主辦的2023 中國汽車供應(yīng)鏈大會在武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)成功召開。其中在“新材料、新進(jìn)展、新未來”主題論壇上，眾多汽車新材料領(lǐng)域的專家及產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)與會交流，通過分析汽車新材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，分享成功經(jīng)驗(yàn)及創(chuàng)新路徑，進(jìn)一步加速新材料高水平研究成果的快速應(yīng)用轉(zhuǎn)化，促進(jìn)我國汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展。

中國工程院院士、武漢紡織大學(xué)黨委副書記、校長徐衛(wèi)林，中國汽車工業(yè)協(xié)會專務(wù)副秘書長姚杰，東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司技術(shù)中心材料總工程師李明桓，北京理工大學(xué)教授李寧，中國第一汽車集團(tuán)有限公司材料與輕量化研究院高級主任李菁華，中汽創(chuàng)智科技有限公司產(chǎn)品經(jīng)理、江蘇省氫燃料電池汽車標(biāo)準(zhǔn)化委員會副秘書長趙榮博出席會議并發(fā)表專題演講或致辭；武漢理工大學(xué)教授宋燕利、上海杉杉科技有限公司副主任黃晶鑫、江蘇澳盛復(fù)合材料科技有限公司銷售總監(jiān)蔡少雷、萬華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司應(yīng)用開發(fā)經(jīng)理王紹杰、上海機(jī)動車檢測認(rèn)證技術(shù)研究中心有限公司主管工程師趙欣參與圓桌探討；東華大學(xué)教授、纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任余木火主持會議。

新材料是汽車產(chǎn)業(yè)變革的堅實(shí)基礎(chǔ)

全球汽車產(chǎn)業(yè)變革的加劇，在為我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來機(jī)遇的同時，也帶來更多嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。如果說供應(yīng)鏈?zhǔn)俏覈嚠a(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，那么新材料便是包括汽車產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的所有產(chǎn)業(yè)變革的重要根基。

姚杰介紹，過去幾年全球汽車新材料技術(shù)不斷進(jìn)步，極大促進(jìn)了汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。高比電容、高導(dǎo)電率、正負(fù)極材料得到飛速發(fā)展，電池安全性和使用壽命都得到提升；高性能復(fù)合材料成功應(yīng)用于汽車結(jié)構(gòu)，加速了汽車輕量化的發(fā)展步伐；高轉(zhuǎn)換率、零排放和無噪音等特點(diǎn)的氫燃料電池在氫氣設(shè)備、制備、儲存和運(yùn)輸?shù)燃夹g(shù)體系不斷升級，目前已初步實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用；石墨烯、OLED、超塑性合金、記憶材料、納米材料等一系列新型功能智能材料的應(yīng)用，促進(jìn)了汽車零部件的產(chǎn)業(yè)升級，為汽車行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

他表示，當(dāng)前世界汽車供應(yīng)鏈發(fā)展正呈現(xiàn)出四大趨勢。一是雙碳目標(biāo)引領(lǐng)，驅(qū)動汽車供應(yīng)鏈加速脫碳進(jìn)程。二是技術(shù)變革加快，促使汽車供應(yīng)鏈向網(wǎng)狀生態(tài)演變。三是跨界融合深化，促使汽車供應(yīng)鏈邊界外延拓展。四是數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用賦能汽車供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)型加速。世界汽車供應(yīng)鏈進(jìn)入體系重塑新階段，在新的發(fā)展階段中，汽車新材料技術(shù)發(fā)揮著重要作用，將為我國汽車供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)型升級提供新的增量。

李菁華在主題演講中，詳細(xì)闡述了她對非金屬材料未來發(fā)展的展望。她指出非金屬材料已經(jīng)邁入了時代的前沿，也將是未來汽車發(fā)展的一個全新賽道。而未來非金屬材料的競爭主要表現(xiàn)在四個方面：一是核心能源材料，二是前沿智慧材料，三是綠色、生態(tài)材料，四是新型的復(fù)合材料。同時，李菁華強(qiáng)調(diào)，新材料無論怎么開發(fā)，必須聚焦需求：一是國家戰(zhàn)略的指引，二是汽車行業(yè)的變化。

交流分享，加速成果應(yīng)用落地

會上，眾多汽車新材料領(lǐng)域的專家及產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)負(fù)責(zé)人圍繞纖維材料、汽車輕量化、動力電池及氫燃料電池材料等熱點(diǎn)問題展開積極探討。

作為紡織領(lǐng)域的權(quán)威專家，徐衛(wèi)林表示，紡織作為一個重要的應(yīng)用型學(xué)科，具有多學(xué)科交叉匯聚、多技術(shù)跨界融合的顯著特征。同時，功能纖維、差別化纖維和高性能纖維的發(fā)展為汽車行業(yè)向輕量化、高性能化和時尚化的轉(zhuǎn)化創(chuàng)造了有利條件。

徐衛(wèi)林介紹，汽車用紡織材料市場蘊(yùn)含巨大發(fā)展?jié)摿?。從車頂?shù)阶?，從安全氣囊到地毯，從安全帶到汽車結(jié)構(gòu)件，從電池隔膜到氫氣儲存罐等等，汽車用紡織品是應(yīng)用最廣的領(lǐng)域之一。近年來，隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，紡織材料在汽車內(nèi)外部的運(yùn)用迅速增加，紡織材料的多樣性和創(chuàng)新性不斷拓展汽車內(nèi)飾和外觀的設(shè)計空間以及時尚性和功能性。徐衛(wèi)林指出，未來汽車用紡織品的發(fā)展趨勢將體現(xiàn)在四個方面：一是綠色低碳；二是安全可靠；三是節(jié)能輕量；四是智能舒適和時尚美觀。

在汽車輕量化方面，李明桓就東風(fēng)公司在新能源汽車輕量化領(lǐng)域的工作和思考給與會嘉賓帶來了精彩的分享。他指出，傳統(tǒng)車和新能源車的重量差異主要在于動力總成，所以新能源汽車輕量化不僅僅是在車身，同時也在底盤及動力驅(qū)動系統(tǒng)。小型化、模塊化的設(shè)計是輕量化重要的設(shè)計路線；大型的一體化成型技術(shù)是輕量化主要的工藝技術(shù)路徑；再加上新材料、新功能的應(yīng)用，會使得輕量化的路徑更加寬闊，機(jī)會更多。優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計、完善制造工藝、使用輕質(zhì)材料，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕量化的三個重要途徑。

對此，宋燕利在其演講中補(bǔ)充到，在實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的過程中，材料是一個極為重要且關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。與航空航天行業(yè)不同，航空航天行業(yè)特別強(qiáng)調(diào)高性能，對效率、成本有一定的彈性，約束條件相對較少。但對于汽車行業(yè)來說，不僅要實(shí)現(xiàn)高性能，而且要兼具高效率、低成本。為此，他提出了高性能輕量化制造的概念，其內(nèi)涵是在實(shí)現(xiàn)輕量化的基礎(chǔ)上，保證產(chǎn)品制造的高性能、高效率、低成本、綠色低碳。

蔡少雷則表示，新能源汽車的發(fā)展給碳纖維材料帶來了更多發(fā)展機(jī)會。首先，輕量化是新能源汽車提高續(xù)航里程的重要途徑之一；其次從市場消費(fèi)升級的角度來看，高端車型對碳纖維等高價值材料的應(yīng)用需求也會逐步提升；三是碳纖維材料的應(yīng)用符合全球“雙碳”目標(biāo)；最后氫能的發(fā)展會激發(fā)氫氣瓶的需求量，從而帶動其制作原材料——碳纖維的使用。王紹杰認(rèn)為，隨著輕量化、綠色低碳的逐步達(dá)成，未來非金屬材料在汽車上的用量可能要達(dá)到200 甚至300 公斤的水平，許多高性能的材料會越來越多地涌現(xiàn)出來，應(yīng)用到汽車產(chǎn)品上。

在當(dāng)前能源危機(jī)、氣候變化、雙碳目標(biāo)確認(rèn)的大背景下，作為新能源轉(zhuǎn)變及儲存裝置的二次電池，已經(jīng)成為各個國家技術(shù)競爭的重要領(lǐng)域。會上李寧詳細(xì)介紹了他們團(tuán)隊在動力電池領(lǐng)域最近取得的一些關(guān)鍵正極材料研發(fā)成果——高性能富鋰錳基正極材料。黃晶鑫則在《新能源新周期，負(fù)極材料市場發(fā)展布局》主題演講中詳細(xì)闡述了杉杉科技在人造石墨負(fù)極材料、硅基負(fù)極材料等方面做出的開創(chuàng)性工作。趙榮博在《燃料電池電堆及核心零部件產(chǎn)業(yè)化的機(jī)遇與挑戰(zhàn)》主題演講中分享了中汽創(chuàng)智在氫燃料電池領(lǐng)域最近幾年的研發(fā)創(chuàng)新歷程和他們?nèi)〉玫碾A段性成果。

嘉賓的分享為參會人員勾勒出我國汽車產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈的生態(tài)重構(gòu)線條。但在重構(gòu)過程中，他們也遇難到了一些問題和挑戰(zhàn)：無論是輕量化、電動化還是智能化，成本邊界必須考慮，而汽車產(chǎn)業(yè)的利潤空間正在不斷被壓縮；產(chǎn)研對接不通暢；缺乏驗(yàn)證平臺……如何才能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、可持續(xù)性發(fā)展？

產(chǎn)研相融，共同推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展

我國汽車工業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展從大方向上來看無疑是成功的，但是在某些關(guān)鍵材料上還存在著短板。材料屬于基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，要想滿足我國汽車產(chǎn)業(yè)高速、高質(zhì)量發(fā)展的需要，亟需科研院所、材料企業(yè)、零部件企業(yè)、主機(jī)廠密切合作，共建交流平臺。

為此，中國汽車工業(yè)協(xié)會根據(jù)行業(yè)發(fā)展需求于2021 年10 月成立了汽車新材料分會。作為汽車新材料分會理事長，余木火表示，汽車產(chǎn)業(yè)是材料研究的最大應(yīng)用場景，但是我國現(xiàn)在的汽車行業(yè)和材料產(chǎn)業(yè)之間溝通少，缺少橋梁。汽車新材料分會主要的使命就是在汽車產(chǎn)業(yè)與新材料研發(fā)之間搭建一座橋梁，在促進(jìn)汽車行業(yè)發(fā)展的同時，促進(jìn)新材料產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。

余木火舉例說，中國之所以能在動力電池領(lǐng)域領(lǐng)跑全球，一個很重要的原因就是動力電池只需要在實(shí)驗(yàn)室里搭建一個電池裝置便可實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證，但許多新材料，特別是架構(gòu)材料，需要整車驗(yàn)證，在實(shí)驗(yàn)室難以實(shí)現(xiàn)。

他表示，要越過新材料和汽車產(chǎn)業(yè)之間的鴻溝，除了像中國汽車供應(yīng)鏈大會及汽車新材料分會這樣的技術(shù)交流平臺外，更重要的是搭建驗(yàn)證平臺。“有沒有可能用成熟車型來驗(yàn)證各種新材料呢？”會上，余木火提出了一個大膽設(shè)想，“這樣可以縮短新材料應(yīng)用的周期，并促進(jìn)大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)中的專業(yè)人才投入到汽車新材料的開發(fā)工作中?！?/p>

作為國家級檢測平臺，上海機(jī)動車檢測中心不僅僅承擔(dān)3C 公告包括生產(chǎn)一致性核查的任務(wù)，也有委托研發(fā)類，為企業(yè)包括主機(jī)廠、零部件廠商做開發(fā)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的工作?！坝嗬蠋熣f缺驗(yàn)證平臺，我認(rèn)為我們現(xiàn)在做得還不夠?！睂τ谟嗄净鹛岢龅膯栴}，趙欣表示，“作為材料人我會堅持在這條道路上不懈努力，希望未來跟大家有更多合作機(jī)會。”

大會最后，余木火總結(jié)到：“從整車國產(chǎn)化到零部件國產(chǎn)化，再到材料國產(chǎn)化，新材料的創(chuàng)新是業(yè)內(nèi)共同的使命，也是我們共同的夙愿?！币芤舶l(fā)出倡議：“中國汽車工業(yè)協(xié)會號召全體會員和各分支機(jī)構(gòu)積極行動起來，把握全球汽車供應(yīng)鏈體系重塑的有利時機(jī)，統(tǒng)籌汽車供應(yīng)鏈安全與布局，充分發(fā)揮協(xié)會的平臺優(yōu)勢，推進(jìn)零部件企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，打造自主可控、安全可靠的全球汽車供應(yīng)鏈?！?/p>