中國(guó)粉體網(wǎng)訊  剎車(chē)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(fù)合材料和碳陶復(fù)合材料的發(fā)展。粉末冶金剎車(chē)材料存在高溫容易粘結(jié),、摩擦性能易衰退,、高溫強(qiáng)度下降顯著、抗熱震能力差,、使用壽命短等缺點(diǎn),；而C/C剎車(chē)材料存在靜態(tài)和濕態(tài)摩擦系數(shù)低（濕態(tài)相對(duì)干態(tài)衰減約50%）、熱庫(kù)體積大,、抗氧化性能差,、生產(chǎn)周期長(zhǎng)及生產(chǎn)成本高等問(wèn)題，制約了其進(jìn)一步發(fā)展及應(yīng)用,。

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碳陶剎車(chē)材料是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種以高強(qiáng)度C纖維為增強(qiáng)體,，以熱解C、SiC等為基體的多相復(fù)合剎車(chē)材料,，是在C/C復(fù)合剎車(chē)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(chē)材料，因此,，又稱(chēng)其為陶瓷剎車(chē)片,。其既保持了C/C復(fù)合剎車(chē)材料密度低、耐高溫的優(yōu)點(diǎn),，又克服了C/C剎車(chē)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(diǎn),，成為新一代剎車(chē)材料,。

碳陶剎車(chē)片起源

碳陶剎車(chē)最初起源于航空技術(shù)，1969年法國(guó)宇航和英國(guó)飛機(jī)公司聯(lián)合打造的超音速客機(jī)協(xié)和式客機(jī)（theConcorde）首飛,，這款飛機(jī)速度極快,，從倫敦到紐約用時(shí)不到3小時(shí)，曾創(chuàng)下了航班飛行的最快紀(jì)錄,。性能如此強(qiáng)悍的飛機(jī)自然擁有強(qiáng)勁的加速表現(xiàn),，它的平均起飛速度高達(dá)400km/h，進(jìn)場(chǎng)速度當(dāng)然也差不多這個(gè)數(shù),，要想在如此高速的情況下將一臺(tái)重達(dá)185噸的客機(jī)剎停需要有強(qiáng)大且耐高溫的剎車(chē)系統(tǒng),。于是他們找到了鄧祿普（Dunlop）為協(xié)和式客機(jī)開(kāi)發(fā)出世界上首套航空用碳陶制動(dòng)系統(tǒng)，這套剎車(chē)系統(tǒng)能將305km/h行駛的協(xié)和式客機(jī)在1600米的距離內(nèi)剎停,。

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顯然碳陶剎車(chē)技術(shù)在航空領(lǐng)域取得了不錯(cuò)的成績(jī),，但當(dāng)時(shí)車(chē)用的碟剎系統(tǒng)才剛開(kāi)始在乘用車(chē)上流行，自然與價(jià)格昂貴的碳陶剎車(chē)無(wú)緣。

時(shí)間來(lái)到1976年,，當(dāng)時(shí)汽車(chē)設(shè)計(jì)大師戈登·穆雷正為布拉漢姆（Brabham）車(chē)隊(duì)的F1賽車(chē)減重工作發(fā)愁,，他嘗試用碳陶材料制作剎車(chē)卡鉗，因?yàn)樘继談x車(chē)碟的重量幾乎只有鋼質(zhì)的一半,，如果碳陶剎車(chē)能成功用到F1賽車(chē)上,，將能大大提升車(chē)輛性能。

經(jīng)過(guò)一番周折,，最終他找到了一家名叫Hitco的材料公司,，他們制作出整塊的碳陶剎車(chē)碟，并用鋁制鐘罩將其安裝上車(chē)輪,，于是首套車(chē)載碳陶剎車(chē)系統(tǒng)被搭載到了布拉漢姆車(chē)隊(duì)本賽季的F1新車(chē)BT45上,。雖然最終成績(jī)不咋地，但這并不妨礙碳陶剎車(chē)被一步步推廣到其它車(chē)隊(duì),，最終占領(lǐng)整個(gè)F1賽事成為主流剎車(chē)材料,。

在此后很長(zhǎng)一段時(shí)間里，碳陶剎車(chē)都停留在賽車(chē)場(chǎng)內(nèi),，民用車(chē)之所以不搭載這種技術(shù),，除了造價(jià)過(guò)高外，更多可能是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的民用車(chē)并不需要這種極端性能吧,。直到1997年,，有兩家零部件公司開(kāi)始研究民用領(lǐng)域的碳陶剎車(chē)技術(shù)，他們分別是世界領(lǐng)先的碳制品制造商SGL與大家耳熟能詳?shù)腂rembo,。

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SGL和保時(shí)捷在項(xiàng)目啟動(dòng)后的第二年,，也就是1999年，就在法蘭克福展覽會(huì)上發(fā)布了全球首款民用碳陶剎車(chē)碟,，并在2000年將其搭載到保時(shí)捷最新的高性能跑車(chē)996 Turbo上,。

2002年，Brembo拿出了量產(chǎn)產(chǎn)品,，他們找來(lái)了法拉利站臺(tái),，并將自家首款碳陶剎車(chē)搭載到法拉利Enzo上,，要知道Enzo可是用法拉利創(chuàng)始人名字命名的超跑,，它能采用Brembo的新產(chǎn)品,，也從側(cè)面說(shuō)明這套剎車(chē)系統(tǒng)的性能強(qiáng)大,。

即便碳陶剎車(chē)已經(jīng)被民用了二十多年，它的造價(jià)依然因?yàn)閺?fù)雜的制造工藝居高不下,，以至于今天大家能見(jiàn)到的碳陶剎車(chē)系統(tǒng)多出現(xiàn)在少數(shù)高性能車(chē)上,，但隨著新能源汽車(chē)的普及以及碳陶技術(shù),、成本控制的不斷推進(jìn),，碳陶剎車(chē)片已經(jīng)在新能源汽車(chē)賽道嶄露頭角。

2022年,，特斯拉為旗下Model S Plaid車(chē)型提供全新碳陶剎車(chē)系統(tǒng)。這套系統(tǒng)所含制動(dòng)零部件包括：碳陶制動(dòng)盤(pán),、制動(dòng)卡鉗,、剎車(chē)片,、鋁合金（合金鋼）合頭、緊固螺栓等,，四個(gè)車(chē)輪各自配上一套碳陶剎車(chē)系統(tǒng),。特斯拉此番率先商用碳陶剎車(chē)系統(tǒng),，有人認(rèn)為這將引領(lǐng)電動(dòng)汽車(chē)的剎車(chē)升級(jí)。

碳陶“上車(chē)”優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)

有人形容碳陶剎車(chē)片是被電動(dòng)汽車(chē)“吹”起來(lái)的新制動(dòng)材料,，此“吹”并非“吹捧”之意,，而是碳陶剎車(chē)片趁電動(dòng)車(chē)這陣東風(fēng)起飛之意。

如果在傳統(tǒng)燃油車(chē)時(shí)代,，就算再過(guò)上10年20年，或許碳陶剎車(chē)片依然是“奢侈品”,。而在電動(dòng)車(chē)時(shí)代,，兩方面優(yōu)勢(shì)似乎讓陶瓷剎車(chē)片“上車(chē)”之路變得通順了很多,。

首先是輕量化優(yōu)勢(shì)。在汽油車(chē)時(shí)代,，根據(jù)歐洲汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)的研究,，汽車(chē)質(zhì)量每下降100公斤,，百公里油耗可下降0.4L左右,，碳排放大約可以減少1公斤。因此,，汽車(chē)輕量化能夠有效降低碳排放,。

新能源車(chē)與燃油車(chē)相比，雖然沒(méi)有了發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱，但是增加了電池組,，重量相對(duì)于燃油車(chē)更重,，因此，汽車(chē)輕量化對(duì)于節(jié)能與新能源汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展更為關(guān)鍵,。

碳陶剎車(chē)能有效降低懸掛系統(tǒng)以下重量,，能更好的地適配新能源車(chē)，降低里程焦慮,。傳統(tǒng)鑄鐵盤(pán)一個(gè)大概要10公斤以上,，而碳陶剎車(chē)盤(pán)一個(gè)僅重6公斤左右。相當(dāng)于50%的減重比例,，4個(gè)剎車(chē)盤(pán)可以減重20公斤上下,。簧下質(zhì)量相比簧上基本有5倍的減重效果,。這就好比你背個(gè)鐵塊,，和把鐵塊綁在腳上行走一個(gè)意思，負(fù)重感肯定是不一樣的,。那么碳陶剎車(chē)盤(pán)帶來(lái)的20公斤減重,，相當(dāng)于車(chē)身減重100公斤的效果，這樣續(xù)航里程可以提升幾十公里,。

另外,，電動(dòng)車(chē)相比燃油車(chē)有一個(gè)最大優(yōu)勢(shì)、也是最大賣(mài)點(diǎn),，就是加速性能強(qiáng)了不少�,，F(xiàn)在30萬(wàn)的電動(dòng)車(chē)，動(dòng)不動(dòng)零百加速就搞到4秒,，都快趕上超跑了,。這開(kāi)的快也得剎得住才行，所以電動(dòng)車(chē)對(duì)于制動(dòng)性能的訴求是越來(lái)越高的,，陶瓷剎車(chē)片能更好地滿(mǎn)足這方面的要求,。

在實(shí)際使用中，制動(dòng)過(guò)程實(shí)際上是摩擦力將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能的過(guò)程,，如制動(dòng)器的熱量不能及時(shí)散出,，將會(huì)影響其制動(dòng)效果。當(dāng)我們開(kāi)著一臺(tái)一噸多重的車(chē)在上百公里時(shí)速下將速度降為零,，這個(gè)時(shí)候制動(dòng)系統(tǒng)需要將巨大的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能,。

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這時(shí)普通的剎車(chē)盤(pán)在全力制動(dòng)下容易高熱而產(chǎn)生熱衰退，制動(dòng)性能會(huì)大打折扣,，而陶瓷剎車(chē)盤(pán)有很好的抗熱衰退性能,，其耐熱性能要比普通制動(dòng)盤(pán)高出許多倍。而且陶瓷制動(dòng)盤(pán)在制動(dòng)最初階段就能產(chǎn)生最大的制動(dòng)力,，整體制動(dòng)要比傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)更快,，制動(dòng)距離更短。

當(dāng)然,，陶瓷剎車(chē)片的劣勢(shì)也非常明顯,，那就是太貴了，這是由其工藝復(fù)雜,、生產(chǎn)難度大,、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等因素導(dǎo)致的。海外頭部碳陶制動(dòng)盤(pán)生產(chǎn)企業(yè)主要客戶(hù)為高端跑車(chē)生產(chǎn)商,，產(chǎn)品單價(jià)很高,，以海外頭部企業(yè)布雷博為例，單個(gè)碳陶盤(pán)的產(chǎn)品價(jià)格超過(guò)10萬(wàn)元人民幣,。

因此,，高昂的價(jià)格是陶瓷剎車(chē)片一直未能“落入尋常百姓家”的主要原因。

市場(chǎng)空間巨大,，國(guó)產(chǎn)替代空間較大

早期由于工藝復(fù)雜,、生產(chǎn)難度大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等多個(gè)壁壘,，導(dǎo)致碳陶剎車(chē)片成本居高不下,，在特斯拉商用之前，碳陶剎車(chē)系統(tǒng)主要應(yīng)用于航空航天,、高速列車(chē)市場(chǎng),，汽車(chē)領(lǐng)域只有賽車(chē)和跑車(chē)，如保時(shí)捷,、賓利,、布加迪和蘭博基尼等高端車(chē)型配置了碳陶剎車(chē)系統(tǒng)。隨著國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)的快速發(fā)展,，行業(yè)規(guī)模擴(kuò)大、技術(shù)升級(jí),、自動(dòng)化水平提升和碳纖維價(jià)格下降,，未來(lái)幾年成本有望大幅下降,，碳陶盤(pán)的滲透率有望不斷提高。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),，2025年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有望達(dá)到78億元,，2030年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模有望超過(guò)200億。這或許將是一個(gè)全新的市場(chǎng),，一旦突破將成為汽車(chē)安全的賣(mài)點(diǎn)，發(fā)展速度有望超出我們預(yù)期,。

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同時(shí),，該行業(yè)屬于藍(lán)海市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)替代空間較大,。受制于工藝復(fù)雜,、生產(chǎn)難度大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等多個(gè)壁壘,，國(guó)內(nèi)能夠量產(chǎn)碳陶盤(pán)的企業(yè)較少,。碳陶復(fù)合材料剎車(chē)盤(pán)供應(yīng)商主要包括意大利Brembo、英國(guó)SurfaceTransformsPlc,、美國(guó)Fusionbrakes等,，國(guó)內(nèi)掌握高性能碳/陶復(fù)合材料剎車(chē)盤(pán)制備技術(shù)的企業(yè)較少，國(guó)產(chǎn)替代的空間較大,。

我國(guó)的制動(dòng)材料行業(yè)在國(guó)際中一直處于相對(duì)落后的地位,，主要是因?yàn)橐郧皣?guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)產(chǎn)量少、車(chē)型品種單一,，使得汽車(chē)行業(yè)發(fā)展緩慢,，導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)并無(wú)太大的改進(jìn)。近年來(lái),，我國(guó)汽車(chē)制動(dòng)材料行業(yè)已取得了較大的發(fā)展,，正著力發(fā)展新型制動(dòng)材料，大部分制動(dòng)材料生產(chǎn)企業(yè)科研能力,、研發(fā)水平,、生產(chǎn)設(shè)備和工藝都在不斷加強(qiáng)，使得制動(dòng)材料產(chǎn)品質(zhì)量逐漸提升,，產(chǎn)品性能趨于穩(wěn)定,。隨著國(guó)產(chǎn)企業(yè)在該領(lǐng)域技術(shù)不斷突破，以及新能源車(chē)“增配,、高配、智能化”趨勢(shì)的不斷演進(jìn),，國(guó)產(chǎn)新能源汽車(chē)碳陶盤(pán)的滲透率有望不斷提高。

2023年9月12日,，中國(guó)粉體網(wǎng)將在合肥舉辦“第一屆電動(dòng)車(chē)用陶瓷材料技術(shù)研討會(huì)”,，為了讓大家進(jìn)一步了解陶瓷剎車(chē)材料的“上車(chē)”情況,，我們邀請(qǐng)來(lái)自山東道普安制動(dòng)材料有限公司的劉汝強(qiáng)總經(jīng)理作題為《碳陶制動(dòng)盤(pán)在新能源汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用與展望》報(bào)告，一起來(lái)聽(tīng)一聽(tīng)業(yè)內(nèi)專(zhuān)家聊聊碳陶剎車(chē)片與新能源汽車(chē)的故事~~~

參考來(lái)源：

[1]從天空到陸地,，從賽道到街道：碳陶剎車(chē)起源.跑車(chē)誌

[2]技術(shù)前沿：電動(dòng)汽車(chē)碳陶剎車(chē)盤(pán).招商證券

[3]碳陶剎車(chē),，百億市場(chǎng)爆發(fā)元年？.工業(yè)4點(diǎn)0

[4]豪車(chē)標(biāo)配——碳陶剎車(chē)片,，將“飛入尋常百姓家”.粉體網(wǎng)

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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