低空新宠 eVTOL白丝 sex，后劲无穷

频年来，电动垂直起降航行器（eVTOL）异军突起，成为全球航空领域的焦点，犹如一颗精良无比新星，照亮了异日交通的新航说念。

全球范围内，eVTOL 产业发展势头迅猛。自 2009 年全球第一家 eVTOL 企业 JOBY 缔造，到 2016 年 Uber 提议空中出租车野心激勉高潮，稠密初创公司、汽车及航空巨头纷纷涌入。据统计，如今全球已有超百家 eVTOL 企业，见解居品数目超 1000 个，时候门路百花皆放，涵盖全电动、夹杂能源，构型有单旋翼、多旋翼、复合翼、矢量鼓舞型等。

在中国，eVTOL 产业更是荣华发展。从策略层面看，低空经济被写入国度有野心，工信部等多部门出台系列文献，为产业发展画图蓝图，明确 2025 年试点、2035 年商用的野心。企业层面，亿航智能、峰飞航空等得益斐然，前者的 EH216-S 拿下全球首张无东说念主驾驶载东说念主航空器分娩许可证，后者的 “盛世龙” 完成跨海跨城航行。各地政府积极支捏，社会成本大量涌入，推动产业加速前行。

eVTOL 之是以备受耀眼，源于其特有上风。与传统直升机比拟，它以电力驱动，节能环保，启动成本大幅禁止；多轴、多电机、降落伞等设想带来多重安全备份，部分还具备无东说念主驾驶功能，安全性更高；起降生动，无需大型机场跑说念，楼顶、广场等小块旷地即可，能有用缓解城市交通拥挤，为东说念主们出行从简大量时辰。

不错料念念，eVTOL 将在异日交通领域掀翻一场变革，重塑城市交通生态，开启立体出行新篇章。不管是日常通勤、旅游不雅光，还是救急赈济、物发配送，eVTOL 都将线路纷乱作用，让咱们翘首跂踵它的精彩阐扬。

一、复合材料：eVTOL 的渺小骨架

（一）碳纤维：当仁不让的主力军

在 eVTOL 的材料天下里，碳纤维复合材料无疑是最为刺眼的 “明星”。碳纤维，这种含碳量超过 90% 的微晶石墨材料纤维，由有机纤维经碳化及石墨化处理制成，具有诸多特等性情。

从强度方面来看，它的强度设想远超高强钢，拉伸强度是钢铁的 5 倍傍边。以日本东丽公司的 T1000 级碳纤维为例，其拉伸强度可达 7000MPa 以上，而普通高强钢一般在 1000 - 2000MPa。在模量上，碳纤维一样阐扬出色，能为结构提供精良的刚性撑捏。

碳纤维最大的上风在于其低密度、高强度的完好蛊卦。其密度仅约为 1.5 - 2.0g/cm³，比拟之下，铝合金密度约为 2.7g/cm³，钢材更是高达 7.8g/cm³。这使得经受碳纤维复合材料制造的 eVTOL 机身结构件分量大幅禁止。举例，某 eVTOL 原型机，若经受传统铝合金制造机身框架，分量约为 500kg，而换用碳纤维复合材料后，分量暴减至 300kg 傍边，减重效果超 40%。

如斯显贵的减重上风，径直转换为 eVTOL 性能的全场合普及。一方面，航行器的载重智商显贵增强，蓝本只可搭载 2 - 3 名乘客的设想，在减重后有望搭载 4 - 5 东说念主，为异日空中出行的运力拓展提供了可能；另一方面，能耗大幅禁止，续航里程随之增多，单次充电后的航行距离可比使用传统材料时普及 30% - 50%，这关于 eVTOL 在城市空中交通中的实用性至关舛错。

不仅如斯，碳纤维复合材料还具备抗疲顿、耐腐蚀等性情。抗疲顿性能使得 eVTOL 在时常起降、航行过程中，结构部件能保捏长久安谧，减少因疲顿导致的故障风险；耐腐蚀性情让其能适合各式复杂环境，不管是湿气的沿海地区，还是有工业羞耻的城市上空，都能确保航行器结构的完整性，减少吝惜成本与频次，延迟使用寿命。

在当下 eVTOL 的制造领域，碳纤维复合材料的应用极为平淡。从机身框架到机翼、尾翼等主要结构部件，再到旋翼、螺旋桨等鼓舞部件，处处都有它的身影。国内如亿航智能的 EH216-S、小鹏汇天的旅航者 X2 等有名机型，海外像 Joby、Lilium 的原型机，均大量经受碳纤维复合材料，以收场特等的航行性能。

（二）热塑性复合材料：崭露头角的少壮

热塑性复合材料四肢 eVTOL 材料领域的青出于蓝，正逐步崭露头角，展现出特有的魔力与纷乱的后劲。

热塑性复合材料以热塑性树脂为基体，如常见的聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）等，与碳纤维、玻璃纤维等增强纤维复合而成。与传统热固性复合材料比拟，其最大的特色之一即是可回收性。热固性复合材料一朝固化成型，很难再次加工重塑，而热塑性复合材料在加热时粗略熔融，冷却后又重新固化，这意味着毁掉的部件不错回收，经过处理后重新制成新的零件，合乎当下绿色环保、可捏续发展的理念。

在成型工艺方面，热塑性复合材料上风显然。它只需升温、加压成型、冷却即可完成制备，经受热压成型等工艺，成型周期短。以制造一个袖珍 eVTOL 机翼聚合件为例，热固性复合材料可能需要数小时的固化时辰，而热塑性复合材料通过热压成型，仅需十几分钟致使更短时辰，分娩效力大幅提高。

这一性情关于 eVTOL 的大鸿沟量产风趣特等。跟着 eVTOL 市集需求的增长，异日需要像汽车产业一样收场高效力、低成本的批量分娩，热塑性复合材料碰巧契合这一趋势。它粗略禁止分娩成本，初步估算，使用热塑性复合材料制造某些部件，比拟热固性复合材料成本可禁止 30% - 50%，这将为 eVTOL 从高端定制走向全球普及开放大门。

现在，天然热塑性复合材料在 eVTOL 中的应用尚未像碳纤维复合材料那样平淡，但已有不少企业和科研机构看到自后劲，加大研发参加。举例，部分企业尝试将其应用于非要津承力部件，如内饰板、舱门等，在保证性能的同期积聚应用教学，渐渐拓展其使用范围，有望在异日 eVTOL 的大鸿沟交易化程度中饰演愈加剧要的变装。

二、电板材料：能源之源的进阶

白丝 sex

（一）固态电板材料：能量密度的新冲破

在 eVTOL 荣华发展的海潮中，电板时候四肢中枢驱能源之一，妥贴验着深切变革，固态电板材料的崛起尤为引东说念主防卫。

传统液态锂离子电板虽已平淡应用，但缺欠逐步泄漏。液态电板的电解液平时为易燃的有机溶剂，这犹如一颗 “定时炸弹”，在过充、过热、短路等顶点情况下，极易激勉发火致使爆炸，安全性隐患重重；能量密度方面，受限于石墨负极的表模样量以及液态电解质的性情，普及空间愈发狭隘，难以温情 eVTOL 对长航程、高载重的遑急需求；此外，在低温环境下，液态电解质粘度增大，锂离子移动受阻，电板性能急剧下落，续航里程大打扣头，充电速率也变得迟缓，无法适配 eVTOL 高效运营的节拍。

固态电板的出现，为这些难题提供了处置有野心。相较于液态电板，固态电板经受固态电解质，从根蒂上根绝了电解液暴露的风险，如同给电板穿上了一层 “防火铠甲”，热安谧性大幅普及，即便在高温、碰撞等恶劣工况下，也能有用禁止发火爆炸的可能性，为 eVTOL 的航行安全添砖加瓦。

在能量密度上，固态电板上风显贵。以常用的硫化物固态电解质为例，其能适配高电压正极材料，拓宽了正极材料的选拔范围，同期可安谧金属锂负极，扼制锂枝晶助长。这种特有的性能组合，使得固态电板的能量密度粗略闲隙冲破传统液态电板的瓶颈，部分实验室研发的固态电板能量密度已超 500Wh/kg，比拟传统液态锂电板 200 - 300Wh/kg 的水平，收场了质的飞跃。这意味着在疏导电量需求下，固态电板的体积和分量可大幅禁止，为 eVTOL 粉碎 “职守”，增多有用载重或延迟续航里程。

快充性能亦然固态电板的一大亮点。其里面离子传导旅途更为优化，锂离子在固态电解质中的移动速率加速，粗略在短时辰内快速补充电量。一些固态电板时候在特定要求下，可收场十几分钟致使几分钟内将电量从 20% 充至 80%，远超传统液态电板的充电速率，极大裁汰了 eVTOL 的运营盘活时辰，提高了使用效力。

当下，固态电板材料领域研发火热，硫化物、氧化物等多种固态电解质门路输攻墨守。硫化物固态电解质如 Li₂S - P₂S₅体系，具有离子电导率高、与电极材料兼容性好等优点，是现在最具后劲收场交易化应用的场合之一；氧化物固态电解质如 LiPON 等，化学安谧性强，制备工艺相对进修，在安全性和成本限度上阐扬隆起。国表里稠密科研团队和企业纷纷参加重金，加速时候攻关与产业化程度，辛勤早日将固态电板的上风落地到 eVTOL 居品中，开启空中出行的新篇章。

（二）氢燃料电板材料：清洁能源的但愿

氢燃料电板，四肢一种将氢气与氧气的化学能径直高效转换为电能的安装，宛如一颗冉冉升起的新星，在 eVTOL 的能源领域泄气着特有魔力，为异日绿色航空形色出壮丽蓝图。

与传统电板及燃油发动机比拟，氢燃料电板上风尽显。从环保角度看，其响应产物仅为水，实在收场了零排放，在全球倡导低碳环保、搪塞形式变化的大配景下，无疑是理念念的清洁能源处置有野心。在能量密度层面，氢燃料电板更是阐扬特等，远超传统锂离子电板。以常见的质子交换膜燃料电板（PEMFC）为例，其能量密度可达 600 - 800Wh/kg，险些是当下高性能锂离子电板能量密度的 2 - 3 倍，这使得搭载氢燃料电板的 eVTOL 有望收场超长航程，闲隙跨越城市、致使跨越国界，极大拓展了空中出行的鸿沟。

关于 eVTOL 而言，氢燃料电板的应用场景很是开阔。极度是在长航程、大载重需求的场景中，如城市间的快速通勤、偏远地区的物质运载、海上赈济等任务，氢燃料电板的高能量密度上风得以充分线路，粗略确保航行器单次加氢后万古辰安谧启动，减少时常补给的困难，普及运营效力。

氢燃料电板的使命旨趣，是基于氢气在阳极催化剂作用下明白为质子和电子，质子穿过质子交换膜到达阴极，与氧气蛊卦生成水，电子则通过外电路酿成电流，驱动 eVTOL 的电机运转。在这个过程中，催化剂和质子交换膜起着要津作用。

催化剂方面，现在铂基催化剂性能最为优异，粗略有用禁止响应活化能，加速电极响应速率。但铂属于贵金属，成本重生，牺牲了氢燃料电板的大鸿沟普及。因此，全球科研东说念主员都在全力攻关，悉力于研发低铂、非铂催化剂，通过材料复合、纳米结构设想等技巧，提高催化剂的活性与安谧性，同期禁止铂的用量，以收场成本的可控。国内如贵研铂业等企业，在贵金属催化剂研发上深耕多年，取得了不少冲破性效果，渐渐普及国产催化剂的市集竞争力。

质子交换膜四肢闭幕燃料、传导质子的要津部件，对电板性能影响紧要。好意思国戈尔公司的全氟磺酸质子交换膜永久占据主导地位，其化学安谧性高、质子传导率强，但价钱不菲。频年来，国内企业不甘落后，东岳集团研发的含氟质子交换膜，在性能上已接近国际先进水平，通过工艺优化与鸿沟化分娩，成本大幅禁止，为氢燃料电板在 eVTOL 领域的国产化应用奠定了坚实基础。跟着催化剂、质子交换膜等中枢材料的国产化程度加速，氢燃料电板成本有望捏续下探，届时将在 eVTOL 市集大放异彩，助力绿色低空经济升起。

三、电机材料：高效运转的保险

（一）高性能钕铁硼永磁材料：强劲磁场的提供者

在 eVTOL 的能源系统中，电机起着中枢作用，而永磁同步电机凭借其高效力、高功率密度等上风，成为 eVTOL 电机的主流选拔。高性能钕铁硼永磁材料，则是永磁同步电机收场特等性能的要津所在。

钕铁硼永磁材料，四肢第三代稀土永磁材料，以其超强的磁性能脱颖而出。与传统磁体比拟，它具有极高的磁能积，粗略在疏导体积下提供更强壮的磁场。这使得经受钕铁硼永磁材料的电机，功率密度得以大幅普及。以某款 eVTOL 航行器所使用的永磁同步电机为例，使用高性能钕铁硼永磁材料后，电机的功率密度比拟使用普通磁体时提高了 30% - 50%，在疏导的功率需求下，电机的体积和分量显贵减小，为航行器的轻量化设想提供了有劲支捏。

同期，钕铁硼永磁材料还能有用提高电机的效力。在电机运转过程中，磁场的安谧性和强度对电能转换为机械能的效力有着要津影响。高性能钕铁硼永磁材料所提供的强劲而安谧的磁场，使得电机的电磁治愈效力更高，减少了能量损耗，进而禁止了 eVTOL 的能耗，延迟了续航里程。

在试验应用中，全球稠密 eVTOL 企业和电机制造商都对高性能钕铁硼永磁材料风趣有加。国内的金力永磁、安泰科技等企业，四肢稀土永磁材料领域的杰出人物，不休加大研发参加，普及居品性量，其分娩的高性能钕铁硼永磁材料已平淡应用于 eVTOL 电机极度他高端电机领域，不仅温情了国内市集需求，还出口至海外，助力全球 eVTOL 产业发展。

关联词，钕铁硼永磁材料产业也濒临一些挑战。一方面，稀土原材料价钱波动较大，对分娩成本影响显贵。频年来，跟着稀土行业的整合与调控，以及企业通落后候更动、优化分娩工艺等技巧，一定程度上缓解了成本压力。另一方面，高性能钕铁硼永磁材料的回收期骗时候也在渐渐发展，以提高资源期骗率，禁止对稀土资源的依赖，收场产业的可捏续发展。

（二）非晶材料：高频场景的优选项

跟着 eVTOL 向着高速、高频启动工况发展，电机材料也濒临着更高要求，非晶材料因其特有的性能上风，逐步在这一领域崭露头角。

非晶材料，又称为非晶态合金，是一种通过快速凝固工艺制备而成的新式材料。它具有极低的磁滞损耗和涡流损耗，在高频环境下，这一上风愈发突显。与传统的硅钢材料比拟，非晶材料的损耗可禁止 80% - 90%，这意味着电机在启动过程中，粗略将更多的电能转换为机械能，而不是以热能的花式褪色掉，从而大大提高了电机的效力。

关于 eVTOL 而言，其航行过程中电机需要时常地高速运转，极度是在起降、加速、转向等阶段，电机的使命频率较高。在这种工况下，经受非晶材料四肢电机铁芯，粗略有用降顽劣耗，普及航行器的举座性能。以某款正在研发的高速 eVTOL 样机为例，其电机经受非晶材料铁芯后，在疏导的航行任务下，能耗比拟使用硅钢铁芯电机禁止了约 20%，续航里程得到显贵普及，这关于拓展 eVTOL 的应用场景，如城市间的快速通勤、垂危赈济等，具有舛错风趣。

此外，非晶材料还具有高磁导率、精良的温度安谧性等特色，粗略使电机在复杂的使命环境下保捏安谧的性能。尽管现在非晶材料在电机领域的应用还濒临一些时候难题，如材料硬度高、加工难度大，磁饱和点相对较低等，但跟着材料科学的不休跨越，以及企业和科研机构的捏续研发参加，这些问题正在渐渐得到处置。国内的云路股份、安泰科技等企业在非晶材料研发和分娩方面已取得不少冲破，为非晶材料在 eVTOL 电机中的平淡应用奠定了坚实基础。

四、其他材料：细节之处见真章

（一）减震降噪材料：景观航行的必备

在 eVTOL 的航行体验优化中，减震降噪材料起着至关舛错的作用。航行过程中的振动和噪声开头平淡，旋翼、螺旋桨高速旋转产生的抗拒衡力，电机运转的振荡，以及气流冲击机身等，都会给乘客带来不适，致使影响航行器的结构安谧性与开采可靠性。

聚氨酯泡沫四肢常用的减震降噪材料，以其特有的多孔结构和优异的弹性性能脱颖而出。当振动波传递至聚氨酯泡沫时，泡沫里面的孔隙粗略有用漫步能量，如同无数个微小的 “缓冲垫”，将振荡渐渐消减。在一些袖珍 eVTOL 的座椅设想中，经受聚氨酯泡沫填充坐垫和靠背，不仅能为乘客提供景观的乘坐感受，还能减少航行过程中传递至东说念主体的振荡，幸免因万古辰振荡导致的体魄疲顿与不适。其降噪旨趣则基于对声波的接管和散射，多孔结构使声波在孔隙内屡次反射、折射，声能逐步转换为热能褪色掉，从而禁止噪声传播。

新式发泡金属吸声材料频年来也备受原谅。这类材料通过特殊的发泡工艺制备，如以铝等金属为基体，酿成具有连通孔隙的泡沫结构。其吸声性能特等，一方面，孔隙的存在使得声波粗略深入材料里面，与金属骨架发生摩擦，将声能转换为热能；另一方面，发泡金属的刚性结构粗略有用反射和散射部分声波，改动声波传播场合，幸免噪声径直向外发射。在 eVTOL 的机舱内壁、发动机舱等部位应用发泡金属吸声材料，可显贵禁止舱内噪声，普及乘客的乘坐景观性，同期关于航行器外部的噪声发射也有一定扼制作用，减少对把握环境的影响，为 eVTOL 在城市环境中的欣喜启动提供有劲保险。

（二）高耐压半导体材料：电控升级的要津

跟着 eVTOL 对性能要求的不休提高，电控系统的升级成为势必趋势，而高耐压半导体材料则是其中的要津一环。提高电压平台关于 eVTOL 收场大功率输出、快充续航具有紧要风趣。

在大功率输出方面，更高的电压粗略在电流保捏相对安谧的情况下，大幅普及电机的输出功率，确保航行器在起飞、加速、爬坡等工况下有充足强劲的能源，温情复杂航行任务需求。以某款正在研发的 eVTOL 为例，其原有电控系统电压为 400V，电机最大功率为 100kW，当升级至 800V 电压平台，并适配相应高耐压半导体器件后，电机最大功率可普及至 200kW 以上，能源性能收场质的飞跃。

在快充续航上，高电压平台配合先进的充电时候，粗略裁汰充电时辰，让 eVTOL 在运营漏洞快速补充电量，减少停机恭候时辰，提高运营效力，如同给航行器注入 “能量快充剂”。举例，经受高电压快充时候，蓝本需要 1 - 2 小时充满电的 eVTOL，有望在 30 分钟致使更短时辰内完成充电，使单次航行后的盘活时辰大幅裁汰，一天内可引申更多航行任务，这关于城市空中交通的高频次运营至关舛错。

碳化硅（SiC）四肢当下最具代表性的高耐压半导体材料，相较于传统的硅（Si）半导体，上风尽显。碳化硅的材料性情使其具有更高的击穿场强，粗略承受更高的电压，这意味着在设想电控系统时，不错使用更小尺寸的器件来承载疏导致使更高的电压，从而减小功率模块的体积与分量，为 eVTOL 的轻量化设想添砖加瓦。其电子漂移速率是硅基半导体的两倍，使得器件切换速率更快，一方面在开关过程中的功率损耗更低，减少了能量滥用，提高了电控系统效力；另一方面更高的切换频率允许使用更小的磁性元件和电容器，进一步优化了电控系统的举座布局，禁止成本的同期普及了系统性能。此外，碳化硅的热导率约莫是硅的三倍，粗略快速将半导体结产生的热量传导至外部环境，确保器件在高温环境下安谧启动，提高了系统的可靠性与永恒性，减少因过热导致的故障风险，为 eVTOL 的安全航行添砖加瓦。

五、机遇现时，材料企业何如乘风而起

面对 eVTOL 带来的开阔市集远景，材料企业又该何如精确发力，霸占先机呢？

加大研发参加是要津一步。企业应与高校、科研机构致密互助，缔造产学研长入更动机制。举例，某材料企业与航空航天领域有名高校共建研发中心，针对 eVTOL 专用的高性能碳纤维复合材料伸开盘问，通过优化纤维与树脂配方、校阅制备工艺，得胜普及材料强度 20%，同期禁止成本 15%，居品飞快赢得多家 eVTOL 整机厂订单。

积极与 eVTOL 整机制造商深度互助一样不能或缺。材料企业要参与到整机设想的前端范例，笔据航行器的性能需求，定制化开发材料处置有野心。如一家电板材料企业在 eVTOL 款式初期就介入，与整机厂协同设想电板系统，依据航行续航、快充等要求，研发适配的固态电板材料，确保两边时候门路完好匹配，收场从材意想居品的无缝对接。

布局产能，提前有野心分娩线彭胀与优化也近在咫尺。辩论到 eVTOL 异日的量产趋势，材料企业需依据市集掂量，合理扩大分娩鸿沟。一方面，引入先进自动化分娩开采，提高分娩效力，禁止东说念主力成本；另一方面，优化分娩经由，减少分娩范例中的能源破钞与材料滥用，以搪塞异日大鸿沟供货需求，在 eVTOL 产业升起之际，收场材料企业本人的跨越式发展。

天然，挑战与机遇并存。材料企业在进击 eVTOL 领域时，也濒临着时候迭代快、认证圭臬严格等难题。但独一坚强更动驱动、协同发展的旅途白丝 sex，必能在这片新蓝海中破浪前行，与 eVTOL 产业联袂共创光线异日。