中國(guó)粉體網(wǎng)訊  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(fù)合材料和碳陶復(fù)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(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)合剎車材料,，是在C/C復(fù)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,，因此,，又稱其為陶瓷剎車片。其既保持了C/C復(fù)合剎車材料密度低,、耐高溫的優(yōu)點(diǎn),，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(diǎn),，成為新一代剎車材料。

碳陶剎車片起源

碳陶剎車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)大且耐高溫的剎車系統(tǒng)。于是他們找到了鄧祿普（Dunlop）為協(xié)和式客機(jī)開發(fā)出世界上首套航空用碳陶制動(dòng)系統(tǒng),，這套剎車系統(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)車用的碟剎系統(tǒng)才剛開始在乘用車上流行,，自然與價(jià)格昂貴的碳陶剎車無(wú)緣,。

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

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碟,，并用鋁制鐘罩將其安裝上車輪，于是首套車載碳陶剎車系統(tǒng)被搭載到了布拉漢姆車隊(duì)本賽季的F1新車BT45上,。雖然最終成績(jī)不咋地,，但這并不妨礙碳陶剎車被一步步推廣到其它車隊(duì)，最終占領(lǐng)整個(gè)F1賽事成為主流剎車材料,。

在此后很長(zhǎng)一段時(shí)間里,，碳陶剎車都停留在賽車場(chǎng)內(nèi),，民用車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)的民用車并不需要這種極端性能吧,。直到1997年，有兩家零部件公司開始研究民用領(lǐng)域的碳陶剎車技術(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碟，并在2000年將其搭載到保時(shí)捷最新的高性能跑車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)明這套剎車系統(tǒng)的性能強(qiáng)大,。

即便碳陶剎車已經(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)到的碳陶剎車系統(tǒng)多出現(xiàn)在少數(shù)高性能車上,，但隨著新能源汽車的普及以及碳陶技術(shù)、成本控制的不斷推進(jìn),，碳陶剎車片已經(jīng)在新能源汽車賽道嶄露頭角,。

2022年，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(dòng)零部件包括：碳陶制動(dòng)盤,、制動(dòng)卡鉗、剎車片,、鋁合金（合金鋼）合頭,、緊固螺栓等，四個(gè)車輪各自配上一套碳陶剎車系統(tǒng),。特斯拉此番率先商用碳陶剎車系統(tǒng),，有人認(rèn)為這將引領(lǐng)電動(dòng)汽車的剎車升級(jí)。

碳陶“上車”優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)

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

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

首先是輕量化優(yōu)勢(shì),。在汽油車時(shí)代，根據(jù)歐洲汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的研究,，汽車質(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,，汽車輕量化能夠有效降低碳排放。

新能源車與燃油車相比,，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)于燃油車更重,，因此,，汽車輕量化對(duì)于節(jié)能與新能源汽車領(lǐng)域的發(fā)展更為關(guān)鍵。

碳陶剎車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,，降低里程焦慮。傳統(tǒng)鑄鐵盤一個(gè)大概要10公斤以上,，而碳陶剎車盤一個(gè)僅重6公斤左右,。相當(dāng)于50%的減重比例，4個(gè)剎車盤可以減重20公斤上下,�,；上沦|(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。那么碳陶剎車盤帶來(lái)的20公斤減重,，相當(dāng)于車身減重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)車相比燃油車有一個(gè)最大優(yōu)勢(shì),、也是最大賣點(diǎn)，就是加速性能強(qiáng)了不少�,，F(xiàn)在30萬(wàn)的電動(dòng)車,，動(dòng)不動(dòng)零百加速就搞到4秒，都快趕上超跑了,。這開的快也得剎得住才行,，所以電動(dòng)車對(duì)于制動(dòng)性能的訴求是越來(lái)越高的,，陶瓷剎車片能更好地滿足這方面的要求。

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)我們開著一臺(tái)一噸多重的車在上百公里時(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)普通的剎車盤在全力制動(dòng)下容易高熱而產(chǎn)生熱衰退,，制動(dòng)性能會(huì)大打折扣,，而陶瓷剎車盤有很好的抗熱衰退性能，其耐熱性能要比普通制動(dòng)盤高出許多倍,。而且陶瓷制動(dòng)盤在制動(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)盤生產(chǎn)企業(yè)主要客戶為高端跑車生產(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)致碳陶剎車片成本居高不下,，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(chǎng),，汽車領(lǐng)域只有賽車和跑車,，如保時(shí)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),。隨著國(guó)內(nèi)新能源汽車的快速發(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安全的賣點(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)碳陶盤的企業(yè)較少,。碳陶復(fù)合材料剎車盤供應(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)合材料剎車盤制備技術(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)汽車行業(yè)產(chǎn)量少、車型品種單一,，使得汽車行業(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“增配、高配,、智能化”趨勢(shì)的不斷演進(jìn),，國(guó)產(chǎn)新能源汽車碳陶盤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)一步了解陶瓷剎車材料的“上車”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)盤在新能源汽車領(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)專家聊聊碳陶剎車片與新能源汽車的故事~~~

參考來(lái)源：

[1]從天空到陸地,，從賽道到街道：碳陶剎車起源.跑車誌

[2]技術(shù)前沿：電動(dòng)汽車碳陶剎車盤.招商證券

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

[4]豪車標(biāo)配——碳陶剎車片,，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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