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从国内外专利大数据分析CFRTP在汽车上的使用和趋

从国内外专利大数据分析CFRTP在汽车上的使用和趋

2017年7月21日
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【摘要】:
专利不仅是针对创新知识产权的保护,并且为为行业发展提供客观的非常数量。本文通过分析比较国内外专利大数量,针对目前酷暑的碳纤维增强热塑性复合材料进行分析,梳理总结了碳纤维增强热塑性复合材料在汽车上的使用。

  专利不仅是针对创新知识产权的保护,并且为为行业发展提供客观的非常数量。本文通过分析比较国内外专利大数量,针对目前酷暑的碳纤维增强热塑性复合材料进行分析,梳理总结了碳纤维增强热塑性复合材料在汽车上的使用。

  

 

  碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)

  先进的碳纤维(CF)增强塑料及热塑性复合材料(Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Resin Composites,CFRTP)凡是近日国际复合材料领域发展速度最快的高新科技前沿技术有,凡是国内外科研部门和资料公司都投入巨资和人力竞相开展研究、付出和使用的同种高性能化、绿色环保化的新材料。

  

 

  通过增选原材料如碳纤维(CF)、热塑性树脂基体(plastics)和添加剂的种类、配比、加工成型方法、含量和碳纤维(单丝和编织物)铺层数量和方法进行多组份、多相态、多标准的总和(没有)微观的复合成形过程(物理过程和化学过程)筹备复杂结构和性能的CFRTP新材料,并且可以根据产品要求进行复合材料精细化结构和预定化性能的智能化、自动化、快化的计划和精密生产制造,所以可要碳纤维复合材料达到不同物理、化学、机械力学和独特作用,所以使各种CFRTP复合材料制品具有设计自由度大、尺寸稳定、翘曲度低、抗疲劳、抗老化、忍蠕变等醒目优点。CFRTP既然可以有替代价格昂贵的工程塑料和CFRP资料制品,啊可以有替代轻质金属材料(如果铝镁合金)。

  CFRTP有:密度低(1.10-1.60g/cm3)、强度大、抗冲击韧性好、抗疲劳性好,并且又有可回收再循环使用、加工成型快、制造成本低的突出优异特点。

  重要分为三种类型:(1)缺乏切碳纤维(SCF)增强型CFRTP;(2)增长碳纤维(LCF)增强型CFRTP;(3)一连碳纤维(CCF)增强型CFRTP,包括单向碳纤维增强热塑性预浸带CFRTP、碳纤维多相、严密的编织物(分布)增强型CFRTP。各种类型CFRTP有不同的教条力学性能和效用特征,并且己经开发和应用于不同领域和行业的各种形式产品还是产品。

  先进的碳纤维复合材料(包括CFRP和CFRTP)被汽车和零部件制造业带来突出优势,可以表现在:

  (1)轻量化:汽车轻量化最直接影响的就是节约、加快、制动性能的提升。车重减小10%,油耗降低6~8%,下降低5~6%,0-100km/h加快性提升8-10%,制动距离缩短2~7m。

  (2)安全性:车身轻量化可以使整车的核心下移,提升了汽车操纵稳定性,车的运行将更加安全、稳定,有极佳的能量吸收率,撞吸能能力是钢的六到七倍、铝的叔到四倍,立即更保证了汽车行驶的安全性。

  (3)舒适度:有更高的感动阻尼,善合金需要9秒才能停止震动,2秒就能够住,对于整车NVH(噪声、震与声振粗糙度)的提升贡献同样很大,见面大幅增长汽车行驶的酣畅性。

  (4)可靠性:有更高的疲倦强度,擂和铝疲劳强度是抗拉强度的30-50%,可达70-80%,资料疲劳可靠性有较大提升。

  (5)提升车身开发水平:但是设计性比金属强,所以再容易车身开发的“平台化、模块化、集成化”。车身及金属平台的混合车身结构对于传统汽车车身结构而言,可以完成大大减少零件种类,调减工装投入,缩短开发周期。尤其对于新能源汽车公司,车身不仅可以节约冲压、焊装生产线和模、夹具的投入,减轻固定资产占资配比,优化企业资本配置结构,并且在市面宣传上再有影响力。

  纵观奔驰、宝马、奥迪等高端品牌汽车公司在产品线中的应用布局,可以预见CFRTP新材料在汽车上的使用得成为未来向上趋势。

  通过增选原材料如碳纤维(CF)、热塑性树脂基体(plastics)和添加剂的种类、配比、加工成型方法、含量和碳纤维(单丝和编织物)铺层数量和方法进行多组份、多相态、多标准的总和(没有)微观的复合成形过程(物理过程和化学过程)筹备复杂结构和性能的CFRTP新材料,并且可以根据产品要求进行复合材料精细化结构和预定化性能的智能化、自动化、快化的计划和精密生产制造,所以可要碳纤维复合材料达到不同物理、化学、机械力学和独特作用,所以使各种CFRTP复合材料制品具有设计自由度大、尺寸稳定、翘曲度低、抗疲劳、抗老化、忍蠕变等醒目优点。CFRTP既然可以有替代价格昂贵的工程塑料和CFRP资料制品,啊可以有替代轻质金属材料(如果铝镁合金)。

  CFRTP有:密度低(1.10-1.60g/cm3)、强度大、抗冲击韧性好、抗疲劳性好,并且又有可回收再循环使用、加工成型快、制造成本低的突出优异特点。

  重要分为三种类型:(1)缺乏切碳纤维(SCF)增强型CFRTP;(2)增长碳纤维(LCF)增强型CFRTP;(3)一连碳纤维(CCF)增强型CFRTP,包括单向碳纤维增强热塑性预浸带CFRTP、碳纤维多相、严密的编织物(分布)增强型CFRTP。各种类型CFRTP有不同的教条力学性能和效用特征,并且己经开发和应用于不同领域和行业的各种形式产品还是产品。

  先进的碳纤维复合材料(包括CFRP和CFRTP)被汽车和零部件制造业带来突出优势,可以表现在:

  (1)轻量化:汽车轻量化最直接影响的就是节约、加快、制动性能的提升。车重减小10%,油耗降低6~8%,下降低5~6%,0-100km/h加快性提升8-10%,制动距离缩短2~7m。

  (2)安全性:车身轻量化可以使整车的核心下移,提升了汽车操纵稳定性,车的运行将更加安全、稳定,有极佳的能量吸收率,撞吸能能力是钢的六到七倍、铝的叔到四倍,立即更保证了汽车行驶的安全性。

  (3)舒适度:有更高的感动阻尼,善合金需要9秒才能停止震动,2秒就能够住,对于整车NVH(噪声、震与声振粗糙度)的提升贡献同样很大,见面大幅增长汽车行驶的酣畅性。

  (4)可靠性:有更高的疲倦强度,擂和铝疲劳强度是抗拉强度的30-50%,可达70-80%,资料疲劳可靠性有较大提升。

  (5)提升车身开发水平:但是设计性比金属强,所以再容易车身开发的“平台化、模块化、集成化”。车身及金属平台的混合车身结构对于传统汽车车身结构而言,可以完成大大减少零件种类,调减工装投入,缩短开发周期。尤其对于新能源汽车公司,车身不仅可以节约冲压、焊装生产线和模、夹具的投入,减轻固定资产占资配比,优化企业资本配置结构,并且在市面宣传上再有影响力。

  纵观奔驰、宝马、奥迪等高端品牌汽车公司在产品线中的应用布局,可以预见CFRTP新材料在汽车上的使用得成为未来向上趋势。

  国内外专利大数量

  碳纤维及复合材料产业是战略、基础性的新材料产业,啊是国际上高技术竞争的重要领域。相对国外发达国家而言,该行业国内的技术落后较大,产业进步总体水平没有。

  使用大数据库平台(用了世界105单国家和地方和组织的1.2亿件专利),追寻出接近三十多年来关于碳纤维(CF)增强塑料和热塑性复合材料(CFRTP)付出和应用的专利成果和原创核心专利影响因素排名发现,世界各个越来越重视CFRTP新材料及产品的研究、付出和使用。

  实际表现在:

  (1)近来,报告的CFRTP新材料品种明显增多,但是原创核心专利基本都来国外,特别是国外企业申请的专利都是流行、最核心、最原创的高新技术专利,保护范围大且全面。

  (2)有“更轻、再强、再环保”的CFRTP轻量化应用的零部件设计、制造技术本身经成为国际新材料工业未来向上的一个大趋势。

  国外申报的CFRTP新材料和使用专利更趋于个人产品,还越来越多,行业应用广泛。如果国内申报的CFRTP新材料专利中,原创核心专利基本没有,产品采用专利则明显更少。

  

 

  从专利大数量的分析和观测中,可以明确发现,CFRTP和使用核心专利数量最多的是日本东丽株式会社(商店),大概占51-54%;其次是日本三菱丽阳、东邦、帝人公司,大概占17-22%;德国的SGL商店、巴斯夫公司当约占12-16%;美国的赫氏公司、氰特公司当约占8-9%;英国和法国商厦当约占4-6%;如果中国的大学、中科院所、科技新材料以及店堂所占核心专利数量大体占1-3%,使用核心专利更是基本没有。