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什么是回家最近的路？
安全！
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開車在路上，保證行車安全是第一位的。其中因剎車失靈而導致的安全事故屢見不鮮，剎車系統(tǒng)的可靠性則成為了行車安全的重要保障。所以，給你的愛車配上一套“給力的”剎車系統(tǒng)是相當有必要的。
新一代剎車材料——碳陶復合材料
什么剎車材料最給力？
剎車材料經(jīng)歷了從石棉材料、半金屬材料、粉末冶金材料到碳碳復合材料和碳陶復合材料的發(fā)展。粉末冶金剎車材料存在高溫容易粘結(jié)、摩擦性能易衰退，高溫強度下降顯著，抗熱震能力差，使用壽命短等缺點；而C/C剎車材料存在靜態(tài)和濕態(tài)摩擦系數(shù)低（濕態(tài)相對干態(tài)衰減約50%）、熱庫體積大、抗氧化性能差、生產(chǎn)周期長及生產(chǎn)成本高等問題，制約了其進一步發(fā)展及應(yīng)用。
碳陶復合剎車材料是20世紀90年代發(fā)展起來的一種以高強度C纖維為增強體，以熱解C、SiC等為基體的多相復合剎車材料，是在C/C復合剎車材料的基礎(chǔ)上，引入具有優(yōu)異抗氧化性能的SiC陶瓷硬質(zhì)材料作為基體的一種剎車材料，其既保持了C/C復合剎車材料密度低、耐高溫的優(yōu)點，又克服了C/C剎車材料靜摩擦系數(shù)低、濕態(tài)衰減大、摩擦壽命不足及環(huán)境適應(yīng)性差等缺點，成為新一代剎車材料。
在實際使用中，碳陶剎車比普通剎車好在哪？
制動過程實際上是摩擦力將動能轉(zhuǎn)化為熱能的過程，如制動器的熱量不能及時散出，將會影響其制動效果。當我們開著一臺一噸多重的車在上百公里時速下將速度降為零，這個時候制動系統(tǒng)需要將巨大的動能轉(zhuǎn)化為熱能。
圖片來源：勒邁科技
這時普通的剎車盤在全力制動下容易高熱而產(chǎn)生熱衰退，制動性能會大打折扣，而陶瓷剎車盤有很好的抗熱衰退性能，其耐熱性能要比普通制動盤高出許多倍。
而且陶瓷制動盤在制動最初階段就能產(chǎn)生最大的制動力，整體制動要比傳統(tǒng)制動系統(tǒng)更快，制動距離更短。
碳陶剎車材料如何制備
碳陶復合剎車材料制備的關(guān)鍵在于：盡可能減少纖維損傷、在纖維基體界面形成適當?shù)慕Y(jié)合強度、克服基體致密化的“瓶頸效應(yīng)”以及降低制備成本。目前制備碳陶復合剎車材料的制備工藝主要有化學氣相浸滲法、聚合物浸漬熱解法和反應(yīng)熔體浸滲法。
1、化學氣相浸滲法(CVI)
CVI法指通過氣相前軀體在高溫下發(fā)生化學反應(yīng)從而在預制體空隙內(nèi)部沉積熱解C及SiC的方法。CVI法主要包括兩種工藝路線：一是以丙烯或天然氣/丙烷為C源氣體，先在預制體C纖維表面沉積一層熱解C，之后以CH3SiCl3為SiC氣源，H2或N2為稀釋氣和載氣熱解沉積SiC，制得碳陶復合材料；二是以SiCl4、CCl4、H2混合氣體為氣源共沉積熱解C和SiC基體制得碳陶復合材料。
2、聚合物浸漬熱解法（PIP）
PIP法是將有機聚合物先驅(qū)體（如聚碳硅烷）溶液在壓力作用下浸漬一定密度的C/C坯體，干燥固化后再經(jīng)熱處理使有機聚合物熱解為SiC陶瓷的方法。
3、反應(yīng)熔體浸滲法（RMI）
RMI法是指采用熔融Si浸滲多孔C/C材料，使熔融Si與部分基體C反應(yīng)原位生成SiC陶瓷基體。RMI法工藝流程簡便、生產(chǎn)成本低，是目前碳陶復合材料應(yīng)用最廣泛的制備工藝。但RMI法存在的缺陷是反應(yīng)的過程中熔融Si不可避免地與C纖維發(fā)生反應(yīng)，導致纖維增韌作用降低。同時，材料中不可避免地會殘留有一定含量的Si元素，導致材料的工作溫度下降，抗蠕變性能降低。
碳陶“上車”已成趨勢
今年年中，特斯拉為旗下Model S Plaid車型提供全新碳陶剎車系統(tǒng)。這套系統(tǒng)所含制動零部件包括：碳陶制動盤、制動卡鉗、剎車片、鋁合金（合金鋼）合頭、緊固螺栓等，四個車輪各自配上一套碳陶剎車系統(tǒng)，售價高達2萬美元。
特斯拉率先商用碳陶剎車系統(tǒng)，引領(lǐng)了新能源汽車的剎車升級。而嗅覺敏感的中國企業(yè)，如比亞迪、廣汽也開始推動碳陶剎車商業(yè)化進程。
同時我國供應(yīng)端也熱情高漲，上游剎車材料企業(yè)如世鑫新材、天宜上佳、金博股份等積極配合車廠開發(fā)商用產(chǎn)品。
世鑫新材是中南大學“高性能碳陶復合材料制備技術(shù)”轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移而成立的集“產(chǎn)、學、研”為一體的高新技術(shù)企業(yè)。據(jù)今年6月22日株洲日報消息，世鑫新材碳陶復合材料研發(fā)及生產(chǎn)項目（碳纖維預制體）也已全面投產(chǎn)。這個項目的投產(chǎn)，將實現(xiàn)碳陶復合材料的全周期、全生產(chǎn)鏈，讓世鑫新材創(chuàng)新能力、生產(chǎn)能力“雙提升”。
天宜上佳最近披露，公司近日收到中國證監(jiān)會出具的《關(guān)于同意北京天宜上佳高新材料股份有限公司向特定對象發(fā)行股票注冊的批復》。按照定增方案，天宜上佳本次募集資金主要用于碳陶制動盤產(chǎn)業(yè)化項目。預計投產(chǎn)后產(chǎn)能達15萬套/年，主要用于新能源汽車、中高端乘用車、商用車及特種車剎車制動系統(tǒng)。項目建設(shè)期為2年。
9月8日，金博股份發(fā)布公告稱，公司收到比亞迪汽車工業(yè)有限公司（下稱比亞迪）的開發(fā)定點通知書。公司作為定點供應(yīng)商，將為比亞迪試開發(fā)碳陶制動盤等產(chǎn)品，具體產(chǎn)品供應(yīng)時間、價格以及供應(yīng)量以簽訂的供應(yīng)協(xié)議及銷售訂單為準。同時，廣汽埃安也選擇金博股份作為定點供應(yīng)商，為其開發(fā)和供應(yīng)碳陶制動盤。
此外，隆基機械、楚江新材、安泰科技、華伍股份、亞太股份也表示具備相關(guān)技術(shù)。
圖片來源：江蘇天鳥
在政策方面，今年1月，中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布并實施了《乘用車碳陶制動盤產(chǎn)品標準及測試》。該標準的發(fā)布實施無疑是對碳陶“上車”的明確支持。
碳陶剎車市場空間巨大
目前碳陶剎車這個行業(yè)屬于藍海市場，國產(chǎn)替代空間較大，招商證券測算2025年國內(nèi)市場有望達到78億元，2030年國內(nèi)市場規(guī)模有望超過200億。
早期由于工藝復雜、生產(chǎn)難度大、生產(chǎn)周期長等多個壁壘，國內(nèi)能夠量產(chǎn)碳陶盤的企業(yè)較少。全球主要碳陶剎車盤供應(yīng)商包括意大利Brembo、英國SurfaceTransformsPlc等企業(yè)。以海外頭部企業(yè)布雷博為例，單個碳陶盤的產(chǎn)品價格超過10萬元人民幣，而國產(chǎn)碳陶盤單車價值量約為0.8-1.2萬元左右，具有極高性價比。隨著國內(nèi)新能源汽車的快速發(fā)展，碳陶盤的滲透率有望不斷提高。
圖片來源：金博股份
結(jié)束語
由于成本高昂，在特斯拉商用之前，碳陶剎車系統(tǒng)主要應(yīng)用于航空航天、高速列車市場，汽車領(lǐng)域只有賽車和跑車，如保時捷、賓利、布加迪和蘭博基尼等高端車型配置了碳陶剎車系統(tǒng)。隨著規(guī)模擴大、技術(shù)升級、自動化水平提升和碳纖維價格下降，未來兩年成本有望大幅下降，這將為碳陶剎車片的普及應(yīng)用提供有力支撐。
屆時，此前作為豪車上的標配部件——碳陶剎車材料或?qū)ⅰ帮w入尋常百姓家”。
參考來源：
[1]徐興亞等.碳陶剎車材料的研究進展
[2]周蕊等.炭/陶復合剎車材料研究進展
[3]碳陶“上”車，百億市場爆發(fā)元年？產(chǎn)業(yè)鏈機會來了！|灣區(qū)資管低調(diào)分享.灣區(qū)資管
[4]【投資項目動態(tài)】世鑫新材：碳陶“上”車，剎車升級！產(chǎn)業(yè)鏈機會來了！.豐倉創(chuàng)新基金
[5]投研輕騎兵|碳陶剎車盤“空間大+增速高”2023年或成為規(guī)模化元年.同花順財經(jīng)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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