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汽車輕量化的“次時代”——碳纖維應用的新紀元
發布時間:2016-10-14      信息來源:      發布人:zhangzhi      點擊:
 

現今階段,無論是從性能考慮,還是從環保出發,汽車輕量化都已成為一種必然趨勢。而碳纖維復合材料是汽車輕量化的不二之選,眾所周知的頂級方程式賽車車身就整體使用的是碳纖維復合材料。隨著技術的發展,這種材料逐步普及,已經開始運用于普通汽車上。而國內的康得復合材料有限責任公司與德國科研人員攜手合作,正在致力于此項技術的研發生產,并取得了一定的成果。

1)汽車輕量化已勢不可擋

減輕車重是人們一直在追求探索的。汽車變輕,一方面能提高車輛性能,另一方面更能滿足節能環保的需求。如果將現在汽車的鋼材部件全部由碳纖維復合材料置換,車體重量可減輕40-50%,車子的提速和轉向等性能顯著提升。此外,當前我國機動車污染物排放量已超4,500萬噸。研制輕量化汽車是實現我國低碳經濟的迫切需求。數據顯示,汽車每減重10%,燃油消耗可節省7%,目前鋼鐵材料約占車體重量的34,如果汽車的鋼材部件全部由碳纖維復合材料置換,車體重量可減輕300kg,燃油效率提高36%,二氧化碳排放量可削減17%。若減重20%-30%,每車每年CO2排放可減少0.5T,不僅減少了使用成本,更加綠色環保。

2)碳纖復合材料是必然選擇

碳纖維是由化纖和石油經特殊工藝制成的纖維,除了和一般碳素材料一樣具備耐高溫、耐摩擦、導電、導熱等特性外,它強度更高,質量輕,更耐腐蝕。它的密度不到鋼的14,但抗拉強度卻是鋼的79倍,抗拉彈性也高于鋼,在2000℃以上的高溫惰性環境中,是唯一強度不下降的物質。在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹,耐蝕性出類拔萃。而且它外形柔軟,可加工成各種織物。從使用的角度看,碳纖維不存在腐蝕生銹的問題,比普通金屬耐用。在極端氣候條件下,碳纖維的性質幾乎不發生變化。使用碳纖維制造車身,可以省去高成本、繁瑣的涂裝工藝。難怪有人說,碳纖維幾乎是目前可知的最能讓汽車減重的完美材料。

3)碳纖維復合材料技術發展備受關注

碳纖維復合材料有兩個關鍵技術吸引了OEM廠商的關注。一是模塊化生產,碳纖維復合材料具有良好的可塑性,可加工成各種零部件,也可以制成一體式的整體結構。例如,汽車座位需要焊接5060個部件,若用整碳纖維復合材料,可實現一次加工成型,不僅加工時間短、降低了成本,并且精度有保證。二是生產工藝-樹脂轉移模塑成型(RTM)技術的發展應用,能大幅提高零件成型速度,將傳統成型的幾天時間縮短為幾分鐘,具有效率高、成本低、綠色環保等優點。寶馬、奧迪、帝人等公司都已試驗或運用了此項技術。采用更新的成型技術可以使碳纖維產品能達到A級表面的要求,拓展了碳纖維復合材料在汽車上的使用范圍。

因而,在汽車輕量化已成趨勢化發展的情況下,碳纖維復合材料技術的運用為汽車輕量化提供了最佳選擇,已成為變革路上的必然之選。

                                     (纖維新材料研究院  魏鑠懿)

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