熱塑性復(fù)合材料除了突出的輕量化特性，以及其優(yōu)異的可回收性、損傷容限和斷裂韌性以及生產(chǎn)復(fù)雜形狀的能力等優(yōu)點(diǎn)，近年來成為人們?nèi)找骊P(guān)注的熱點(diǎn)。熱塑復(fù)材在航海業(yè)和運(yùn)輸行業(yè)中逐步作為金屬的替代，在汽車、地鐵等產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛。

根據(jù)歐洲鋁協(xié)數(shù)據(jù)，當(dāng)汽車質(zhì)量降低10%時(shí)，能源使用效率將提高6%~8%，百公里排放污染物降低10%。而對(duì)于新能源汽車，100 kg的質(zhì)量減小相應(yīng)可以增加其續(xù)航能力約6%~11%。

我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)在《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》的指導(dǎo)下，積極應(yīng)對(duì)整車輕量化挑戰(zhàn)。目標(biāo)到 2035 年預(yù)計(jì)燃油乘用車整車輕量化系數(shù)降低 25%，純電動(dòng)乘用車整車輕量化系數(shù)降低 35%。

1.1 聚甲醛復(fù)合材料注塑件

德國(guó)塞拉尼斯公司將摩擦改性玻纖增強(qiáng)聚甲醛復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化，并應(yīng)用于汽車殼體、撞鎖、窗口升降系統(tǒng)、滑輪、刮水器系統(tǒng)、天窗系統(tǒng)、座椅調(diào)節(jié)裝置、杠桿、齒輪、卡爪、樞軸殼體、支架或刮水器臂等部件。當(dāng)用于摩擦應(yīng)用時(shí)聚甲醛聚合物具有低摩擦系數(shù)，并且因此產(chǎn)生非常小的摩擦噪音，同時(shí)因摩擦導(dǎo)致的損耗也相對(duì)較低，節(jié)省后期維護(hù)成本。

但作為工程材料，其強(qiáng)度和剛性還不能完全滿足各行各業(yè)的要求，因此為了進(jìn)一步提高聚甲醛的強(qiáng)度和剛性，一般會(huì)在聚甲醛中加入增強(qiáng)材料（如滑石、玻璃纖維、硅灰石等）來提高其強(qiáng)度和剛性。常見的聚甲醛復(fù)合材料的增強(qiáng)體有玻璃纖維、碳纖維、纖維素纖維和硅灰石纖維等。

1.2 纖維增強(qiáng)熱塑UD膠帶

熱塑 UD 膠帶可以根據(jù)汽車中具體的應(yīng)用為 UD 膠帶量身定制基體材料。其復(fù)合材料具有優(yōu)異的比強(qiáng)度和比剛度，除了在汽車領(lǐng)域外，也是運(yùn)動(dòng)休閑和建筑等各種應(yīng)用領(lǐng)域金屬材料的理想替代品。

以碳纖維為增強(qiáng)體的UD帶在要求輕質(zhì)高強(qiáng)的應(yīng)用中表現(xiàn)出色，玻璃纖維牌號(hào)則具有極高的性價(jià)比，是汽車零件的最佳選擇。厚度可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)整，薄的 UD 帶可用于高度可調(diào)的載荷路徑，厚的UD 帶可用于提高后處理的生產(chǎn)效率。此外，部分廠家的聚酰胺基復(fù)合材料是 100%可回收的。

1.3 熱塑復(fù)材變速器換擋叉

變速器換擋叉應(yīng)用的主要目標(biāo)是使其輕量化，同時(shí)具有高剛度和最大的耐磨性。德國(guó)Envalior開發(fā)的熱塑PPA材料，開拓了變速器換擋叉的新應(yīng)用，該復(fù)合材料含有50%的玻璃纖維，提供了極高的剛度，且耐高溫性能高達(dá)160°C。優(yōu)勢(shì)還有靈活的設(shè)計(jì)自由度以及最大的耐磨性，無需額外的襯套。與加工繁瑣的鋁制部件相比，還有望進(jìn)一步降低加工成本。

二、 熱塑復(fù)材輕量化專利布局*

根據(jù)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公開信息。2013年之前，專利數(shù)量還相對(duì)較少，自2015年起穩(wěn)步提升。2018年到2022年，該領(lǐng)域?qū)＠季謹(jǐn)?shù)量出現(xiàn)了“二起二落”的技術(shù)研發(fā)態(tài)勢(shì)，發(fā)明公布和授權(quán)量在2019年均出現(xiàn)不同程度回落，較上一年分別減少13%和30%。2020年公布和授權(quán)量恢復(fù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，并且發(fā)明公布量達(dá)到歷史最高值。通過對(duì)專利的技術(shù)構(gòu)成分析，在2020年之前，專利布局技術(shù)層面主要聚焦熱塑復(fù)材結(jié)構(gòu)，成型方法，應(yīng)用方面多為汽車內(nèi)飾、隔音材料，發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)軸等耐熱結(jié)構(gòu)件。在2020年之后，除了上述技術(shù)和應(yīng)用外，熱塑復(fù)材裝備，以及增材制造工藝被廣泛關(guān)注，原材料方面也增加了石墨、碳纖維等高性能材料方面的考量，新能源汽車相關(guān)的專利布局也較為突出。

江浙一帶的知識(shí)產(chǎn)權(quán)實(shí)力優(yōu)勢(shì)較為顯著，主要考慮到兩省在新能源汽車產(chǎn)業(yè)的配套發(fā)展較為完善。自2016年后，江蘇省是我國(guó)新能源汽車專利申請(qǐng)最多的省份。江蘇省政策方面較為重視新能源汽車的發(fā)展，充分發(fā)揮企業(yè)作為技術(shù)創(chuàng)新主體、政府和龍頭企業(yè)共同出資、企業(yè)聯(lián)合高校院所單獨(dú)設(shè)立新能源汽車研究機(jī)構(gòu)等模式。浙江省新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)凸顯。此外，浙江已形成以杭州為中心的新能源汽車核心集聚區(qū)，以寧波、溫州、臺(tái)州等為代表的關(guān)鍵零部件及新材料配套項(xiàng)目集中區(qū)，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)加速匯集。最后，上海、北京和廣東的發(fā)展也可圈可點(diǎn)，相關(guān)輕量化研究院的實(shí)力雄厚，支撐起地方知識(shí)產(chǎn)權(quán)工作的發(fā)展。