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什么是回家最近的路？
安全！
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开车在路上，保证行车安全是第一位的。其中因刹车失灵而导致的安全事故屡见不鲜，刹车系统的可靠性则成为了行车安全的重要保障。所以，给你的爱车配上一套“给力的”刹车系统是相当有必要的。
新一代刹车材料——碳陶复合材料
什么刹车材料最给力？
刹车材料经历了从石棉材料、半金属材料、粉末冶金材料到碳碳复合材料和碳陶复合材料的发展。粉末冶金刹车材料存在高温容易粘结、摩擦性能易衰退，高温强度下降显著，抗热震能力差，使用寿命短等缺点；而C/C刹车材料存在静态和湿态摩擦系数低（湿态相对干态衰减约50%）、热库体积大、抗氧化性能差、生产周期长及生产成本高等问题，制约了其进一步发展及应用。
碳陶复合刹车材料是20世纪90年代发展起来的一种以高强度C纤维为增强体，以热解C、SiC等为基体的多相复合刹车材料，是在C/C复合刹车材料的基础上，引入具有优异抗氧化性能的SiC陶瓷硬质材料作为基体的一种刹车材料，其既保持了C/C复合刹车材料密度低、耐高温的优点，又克服了C/C刹车材料静摩擦系数低、湿态衰减大、摩擦寿命不足及环境适应性差等缺点，成为新一代刹车材料。
在实际使用中，碳陶刹车比普通刹车好在哪？
制动过程实际上是摩擦力将动能转化为热能的过程，如制动器的热量不能及时散出，将会影响其制动效果。当我们开着一台一吨多重的车在上百公里时速下将速度降为零，这个时候制动系统需要将巨大的动能转化为热能。
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这时普通的刹车盘在全力制动下容易高热而产生热衰退，制动性能会大打折扣，而陶瓷刹车盘有很好的抗热衰退性能，其耐热性能要比普通制动盘高出许多倍。
而且陶瓷制动盘在制动最初阶段就能产生最大的制动力，整体制动要比传统制动系统更快，制动距离更短。
碳陶刹车材料如何制备
碳陶复合刹车材料制备的关键在于：尽可能减少纤维损伤、在纤维基体界面形成适当的结合强度、克服基体致密化的“瓶颈效应”以及降低制备成本。目前制备碳陶复合刹车材料的制备工艺主要有化学气相浸渗法、聚合物浸渍热解法和反应熔体浸渗法。
1、化学气相浸渗法(CVI)
CVI法指通过气相前躯体在高温下发生化学反应从而在预制体空隙内部沉积热解C及SiC的方法。CVI法主要包括两种工艺路线：一是以丙烯或天然气/丙烷为C源气体，先在预制体C纤维表面沉积一层热解C，之后以CH3SiCl3为SiC气源，H2或N2为稀释气和载气热解沉积SiC，制得碳陶复合材料；二是以SiCl4、CCl4、H2混合气体为气源共沉积热解C和SiC基体制得碳陶复合材料。
2、聚合物浸渍热解法（PIP）
PIP法是将有机聚合物先驱体（如聚碳硅烷）溶液在压力作用下浸渍一定密度的C/C坯体，干燥固化后再经热处理使有机聚合物热解为SiC陶瓷的方法。
3、反应熔体浸渗法（RMI）
RMI法是指采用熔融Si浸渗多孔C/C材料，使熔融Si与部分基体C反应原位生成SiC陶瓷基体。RMI法工艺流程简便、生产成本低，是目前碳陶复合材料应用最广泛的制备工艺。但RMI法存在的缺陷是反应的过程中熔融Si不可避免地与C纤维发生反应，导致纤维增韧作用降低。同时，材料中不可避免地会残留有一定含量的Si元素，导致材料的工作温度下降，抗蠕变性能降低。
碳陶“上车”已成趋势
今年年中，特斯拉为旗下Model S Plaid车型提供全新碳陶刹车系统。这套系统所含制动零部件包括：碳陶制动盘、制动卡钳、刹车片、铝合金（合金钢）合头、紧固螺栓等，四个车轮各自配上一套碳陶刹车系统，售价高达2万美元。
特斯拉率先商用碳陶刹车系统，引领了新能源汽车的刹车升级。而嗅觉敏感的中国企业，如比亚迪、广汽也开始推动碳陶刹车商业化进程。
同时我国供应端也热情高涨，上游刹车材料企业如世鑫新材、天宜上佳、金博股份等积极配合车厂开发商用产品。
世鑫新材是中南大学“高性能碳陶复合材料制备技术”转化、转移而成立的集“产、学、研”为一体的高新技术企业。据今年6月22日株洲日报消息，世鑫新材碳陶复合材料研发及生产项目（碳纤维预制体）也已全面投产。这个项目的投产，将实现碳陶复合材料的全周期、全生产链，让世鑫新材创新能力、生产能力“双提升”。
天宜上佳最近披露，公司近日收到中国证监会出具的《关于同意北京天宜上佳高新材料股份有限公司向特定对象发行股票注册的批复》。按照定增方案，天宜上佳本次募集资金主要用于碳陶制动盘产业化项目。预计投产后产能达15万套/年，主要用于新能源汽车、中高端乘用车、商用车及特种车刹车制动系统。项目建设期为2年。
9月8日，金博股份发布公告称，公司收到比亚迪汽车工业有限公司（下称比亚迪）的开发定点通知书。公司作为定点供应商，将为比亚迪试开发碳陶制动盘等产品，具体产品供应时间、价格以及供应量以签订的供应协议及销售订单为准。同时，广汽埃安也选择金博股份作为定点供应商，为其开发和供应碳陶制动盘。
此外，隆基机械、楚江新材、安泰科技、华伍股份、亚太股份也表示具备相关技术。
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在政策方面，今年1月，中国汽车工业协会发布并实施了《乘用车碳陶制动盘产品标准及测试》。该标准的发布实施无疑是对碳陶“上车”的明确支持。
碳陶刹车市场空间巨大
目前碳陶刹车这个行业属于蓝海市场，国产替代空间较大，招商证券测算2025年国内市场有望达到78亿元，2030年国内市场规模有望超过200亿。
早期由于工艺复杂、生产难度大、生产周期长等多个壁垒，国内能够量产碳陶盘的企业较少。全球主要碳陶刹车盘供应商包括意大利Brembo、英国SurfaceTransformsPlc等企业。以海外头部企业布雷博为例，单个碳陶盘的产品价格超过10万元人民币，而国产碳陶盘单车价值量约为0.8-1.2万元左右，具有极高性价比。随着国内新能源汽车的快速发展，碳陶盘的渗透率有望不断提高。
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结束语
由于成本高昂，在特斯拉商用之前，碳陶刹车系统主要应用于航空航天、高速列车市场，汽车领域只有赛车和跑车，如保时捷、宾利、布加迪和兰博基尼等高端车型配置了碳陶刹车系统。随着规模扩大、技术升级、自动化水平提升和碳纤维价格下降，未来两年成本有望大幅下降，这将为碳陶刹车片的普及应用提供有力支撑。
届时，此前作为豪车上的标配部件——碳陶刹车材料或将“飞入寻常百姓家”。
参考来源：
[1]徐兴亚等.碳陶刹车材料的研究进展
[2]周蕊等.炭/陶复合刹车材料研究进展
[3]碳陶“上”车，百亿市场爆发元年？产业链机会来了！|湾区资管低调分享.湾区资管
[4]【投资项目动态】世鑫新材：碳陶“上”车，刹车升级！产业链机会来了！.丰仓创新基金
[5]投研轻骑兵|碳陶刹车盘“空间大+增速高”2023年或成为规模化元年.同花顺财经
（中国粉体网编辑整理/山川）
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