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“高模量纖維”是指力學(xué)性能優(yōu)于普通高聚物制成的纖維的化學(xué)纖維。通常它們不作為獨(dú)立成分使用，而是與其他材料相結(jié)合，且應(yīng)用廣泛。它可取代高強(qiáng)度金屬材料，同時具備減輕質(zhì)量的潛力，為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和設(shè)計提供了新的可能性。到現(xiàn)在為止，玻璃纖維主要用于工業(yè)領(lǐng)域(圖1)。但是據(jù)預(yù)測，碳纖維因強(qiáng)度和剛度非常高，其應(yīng)用將增長。在需要吸收能量的場合，芳族聚酰胺纖維具有優(yōu)勢。數(shù)十年來，玄武巖纖維一直被看作是玻璃纖維潛在的替代品。

關(guān)于高模量纖維在汽車工業(yè)中的潛力和應(yīng)用的分析，需考慮兩種不同的觀點(diǎn)。

內(nèi)部觀點(diǎn)分析了纖維的性質(zhì)并進(jìn)行了相互比較。顯然，各種特制的纖維可滿足特定的用途，且只有部分纖維可交換使用。例如在玻璃纖維領(lǐng)域可看到這種情況。

這些纖維具有中等強(qiáng)度和剛度，足以滿足眾多應(yīng)用領(lǐng)域的要求。且與碳纖維、芳族聚酰胺纖維相比，成本低。其他方面的性能亦可進(jìn)行類似的比較。

外部分析需要更加概念性的方法。需要一種分析方法來確定影響因素，描述和分析其特征?？衫肕．E．Porter提出的工業(yè)分析和經(jīng)營戰(zhàn)略發(fā)展框架的綜合方法進(jìn)行分析(圖2)。本文研究了高模量纖維系列產(chǎn)品的發(fā)展。因此，必須轉(zhuǎn)變觀點(diǎn)。不僅要探討工業(yè)部門對公司的影響，還要探討產(chǎn)品對工業(yè)部門的影響。工業(yè)部門中沒有競爭，而不同材料之間的競爭卻存在。在Porter模型中，最重要的競爭因素是用戶和供應(yīng)商的能力，以及被現(xiàn)有材料和新的可供選擇材料取代的能力。

更深入地考慮這些影響因素，可以很明顯地發(fā)現(xiàn)，國家作為重要力量影響著這一領(lǐng)域。全世界都在討論汽車CO2排放的問題。中國、美國、歐洲和日本簽署了各種法規(guī)和條例，以期影響進(jìn)一步的發(fā)展。歐洲汽車制造商協(xié)會(ACEA)對自己提出要求，到2012年新車CO2排放量應(yīng)低于130g/km。日本亦期望將排放量控制在歐盟水平，低于130g/km。美國目標(biāo)也是達(dá)到相似的水平，但迄今未規(guī)定具體數(shù)值。中國也把CO2排放的國家標(biāo)準(zhǔn)降至120～130g/km。不同國家現(xiàn)有的CO2排放量和降低目標(biāo)示于圖3。

回收利用受國家政策影響，進(jìn)而影響著高模量纖維在汽車工業(yè)中的應(yīng)用。2005年以來，汽車上用過的部件，歐洲至少85%和日本至少90%必須是可回收的。到2015年，這一要求將提高為歐洲90%和日本95%。美國和中國這方面沒有制訂任何條例。

部件供應(yīng)商和原料生產(chǎn)商是汽車工業(yè)的供應(yīng)商。他們緊密合作，并擬定新觀念，以確保領(lǐng)域內(nèi)持久的地位。其消費(fèi)者是原始設(shè)備制造商(OEM)，不是汽車買主。這些公司之間存在著劇烈的競爭，他們需要從部件供應(yīng)商處得到更便宜、更好的替換品，因為成本增加主要是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的。

Porter的想法是讓新參與者進(jìn)入市場，以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)利潤。從實際來看，利用高模量纖維難以實現(xiàn)成本降低，大概并沒有節(jié)約成本。但對OEM卻有附加價值，因為符合國家法定要求，在市場上助推了汽車業(yè)的發(fā)展。但主要問題出在汽車消費(fèi)者身上，他們要求很高，但通常又不樂于為輕量設(shè)計花費(fèi)更多的資金。出于這個緣故，只能要求生產(chǎn)工藝不產(chǎn)生額外的成本，或直接降低實際成本。

已經(jīng)開發(fā)了多種復(fù)合材料的生產(chǎn)加工方法。盡管如此，汽車工業(yè)中大規(guī)模生產(chǎn)使用的方法僅為注射成型法和各種壓制法。這些增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的自動化生產(chǎn)是降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。最節(jié)約成本的方法有熱塑性塑料注射成型、薄板模塑復(fù)合物和預(yù)制整體模塑件等，且已廣泛用于汽車領(lǐng)域。

競爭和對抗是Porter五維力模型的主要因素。不僅存在不同材料間的競爭，公司之間也有競爭。在目前常用的材料中，除纖維相互競爭外，還與鋼、鋁或其他金屬材料競爭。而在這方面，OEM也有不同的對策。

德國寶馬公司與德國SGLCarbonSE公司合作，重點(diǎn)開發(fā)用碳纖維增強(qiáng)的輕量結(jié)構(gòu)。

德國奧迪公司在他們的汽車生產(chǎn)中選用鋁材已有多年，且效果不錯。他們還把碳纖維增強(qiáng)輕量結(jié)構(gòu)作為備用方案。

美國福特汽車公司采用的是高強(qiáng)度鋼材料，同時還在研究天然纖維增強(qiáng)注射成型部件。僅在有限規(guī)模的產(chǎn)品中能發(fā)現(xiàn)高模量纖維應(yīng)用。

總之，要超越目前的用量尚需時日。由于對CO2的關(guān)注，市場在擴(kuò)大。參與者力求保持其地位，但并不試圖通過專業(yè)化來獲得更大的市場份額。

上述分析對汽車工業(yè)中高模量纖維未來的發(fā)展?jié)摿ψ隽松钊氲亓私?。顯然，加工技術(shù)對未來的發(fā)展有重要影響。內(nèi)部分析中提到的纖維性質(zhì)和外部分析中提到的市場分析表明，每種纖維都有特殊的增長潛力，具體歸納于圖4。