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老生常淡汽車輕量化:碳纖維材料備受關注

2019-12-31 16:48:16來源:塑料機械網原創 閱讀量:37441

  【塑料機械網 編輯視角】 說起近年來被廣泛應用的新材料,碳纖維可謂是人氣新材料之一,從被譽為“黑色黃金”來看,足以證明其重要性。
 
  關于碳纖維,我們都有所了解,這是一種具有很高的強度與模量的纖維,目前可以與之匹敵的纖維材料難覓其蹤,在航空航天等高技術領域中,碳纖維材料展現出頗為理想的特性,而隨著工藝技術的提升,碳纖維材料已被越來越多地擴展到了更多領域。
 
  在我們身邊其實不乏碳纖維材料制品,比如:汽車領域中,車身、保險杠、內飾、鏡罩、尾翼、機蓋、燈眉、包角等零部件都可以使用碳纖維作為制作材料。
 
  在汽車輕量化趨勢下,汽車減重正是一個被廣泛關注的技術領域。根據觀察,這種趨勢的興起與發展與這些方面有關:
 
  ·降低溫室氣體排放、尾氣污染;
 
  ·新能源汽車續航問題;
 
  ·減重提速,提升駕駛體驗
 
  ·節能降耗,提高燃油率更省油;
 
  ·減少車重對零部件的磨損,延長車輛使用壽命。
 
  碳纖維具有重量輕、強度高的優點。碳纖維汽車零部件在減輕了自身重量的同時,不減損零部件的機械強度。
 
  “合眼緣”是決定我們消費的因素之一,在汽車方面,車輛外形對于是否購買該款車起到了一定的作用。車身殼體給人以直觀的車型感受,也負責著保護汽車內其他部件以及乘駕人員的安全。通常汽車的車身殼體采用金屬材料制作,比如:鋼(鍍鋅薄鋼板、低碳鋼板)、鋁等。而隨著材料科學的發展,現在也出現了以強化塑料和碳纖維為制作基材的車身殼體。
 
  在同樣的防撞等級之下,碳纖維車身與鋼制車身相比,車重大幅降低,這將使采用了碳纖維車身的車輛在擁有與傳統車身相似安全性能的情況下獲得駕駛體驗的提升。而實際上,碳纖維在汽車領域的應用也是先從賽車開始的,賽車對于速度和安全性的要求都非常高。制造相同的外殼,碳纖維材料大約只有鋼的1/2、鋁的2/3,更輕的質量帶來更高的駕駛速度,但是仍然可以提供不亞于二者的安全性能,碳纖維材料正好滿足了這兩項要求。
 
  關于汽車安全的重要部件還有汽車保險杠和剎車片。隨著汽車輕量化趨勢的發現,汽車保險杠金屬走向碳纖維復合材料,在同樣能量的碰撞試驗中,碳纖維復合材料的強度使其與金屬保險杠相比產生的變型更小(但是材料厚度與變型程度成反比,并不是越厚越好);再看汽車剎車片方面,碳纖維復合材料的剎車片具有耐高溫、散熱快、硬度高、耐磨損等優點,而且其制動也相對平穩、有良好的自潤滑性、少有噪音、不產生有毒碎屑,是一種新型的剎車片材料。
 
  而在舒適度方面,碳纖維材料在汽車座椅上的應用也正成為一種趨勢。碳纖維座椅具有更好的抗疲勞性,其高強度的優點也使座椅即使面對強烈的沖擊也不易破損變形,在正常使用狀態下也擁有比金屬座椅更長的使用壽命。目前航空領域也在引入碳纖維座椅,主要應用于座椅骨架的制作方面,相比傳統金屬座椅減重約達50%。
 
  不過值得注意的是,目前碳纖維材料的成本仍然是其擴大應用的發展路上的一個難題,生產效率低、周期長、造價高等問題仍然存在,在研發和設計上也使企業需要額外付出不少成本,目前因而我們很難在低端車型上看到碳纖維材料的廣泛使用。但是隨著科技的發展,我國正在尋求在汽車輕量化趨勢下各技術領域的突破,碳纖維技術也赫然在列。
 
  在馬上到來的2020年,將有多場與汽車相關的展會即將召開。也許在這里,您會發掘出關于汽車制造的新靈感,抑或發現來自國內外新的汽車生產技術,如果您心系汽車產業,那么不妨一起來關注一下明年與汽車相關的展會訊息:2020年,哪些汽車展會將與我們見面? 
 
  結語:汽車輕量化趨勢正如火如荼展開,碳纖維材料作為一種性能理想的材料在這一領域擁有廣闊的前景,雖然基于目前的科技發展,我們仍然面臨諸多技術上的挑戰,但是隨著科技的發展,我們終將獲得突破,讓我們一起期待汽車產業的更長足進步!
 
  資料參考:江蘇博實碳纖維、汽車教練、百度百科

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