更輕的汽車

更低的能耗

碳纖維復(fù)合材料

將這一切變成了可能

復(fù)合材料已經(jīng)存在很長時(shí)間了盘瞄。在航空業(yè)痒仆，碳纖維復(fù)合材料以及鋼、鋁等材料多年來一直是飛機(jī)機(jī)體的組成部分驾萄。幾十年來碍逐，造船業(yè)一直致力于打造玻璃纖維船。

定義

由多種材料組成的整體結(jié)構(gòu)亥戒，其屬性好于和強(qiáng)于各個(gè)單獨(dú)材料的總和薪丐。

屬性

具有多種形狀和尺寸，但最常見的復(fù)合材料包括被保護(hù)材料包裹的率偏、具有極佳負(fù)載承受能力的纖維增強(qiáng)材料脱睛。在碳纖維復(fù)合材料中，根據(jù)材料所需的屬性以不同的形式編織碳纖維絲浙于，然后使用可保護(hù)纖維并將材料固定到位的塑料進(jìn)行增強(qiáng)护盈。大多數(shù)情況下，使用復(fù)合材料會,減輕移動(dòng)結(jié)構(gòu)的重量羞酗，因此降低了能耗腐宋。

斯德哥爾摩皇家理工學(xué)院航空與汽車工程系輕型結(jié)構(gòu)副教授 Malin ?kermo表示：“大多數(shù)情況下，使用復(fù)合材料會減輕移動(dòng)結(jié)構(gòu)的重量檀轨，因此降低了能耗胸竞。”

斯德哥爾摩皇家理工學(xué)院航空與汽車工程系輕型結(jié)構(gòu)副教授 Malin ?kermo

在過去参萄，碳纖維的問題在于原材料成本高昂卫枝，這又使得成品復(fù)合材料比大多數(shù)金屬要貴。但是讹挎，近年來生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展剃盾，成本也隨著世界各地大批量使用碳纖維產(chǎn)品而降低。

“碳纖維復(fù)合材料的大規(guī)模生產(chǎn)直到最近才真正出現(xiàn)淤袜。”?kermo 說衰伯◎咴撸“但近來椰严，在德國、英國等國家钥币，碳纖維生產(chǎn)得到了快速發(fā)展荡偶。瑞典制造商也開始生產(chǎn)碳纖維汽車部件∴依希”她解釋道烧乙，低需求量是碳纖維制造成本高居不下的一個(gè)主要原因。

“到目前為止醉镇，燃料消耗的減少還不足以激勵(lì)生產(chǎn)商為降低汽車重量而負(fù)擔(dān)較高的成本辱窘。但是，隨著歐盟更嚴(yán)格的燃料排放法規(guī)的出臺觉祸，我們會看到越來越多的汽車使用碳纖維膝班。”

然而布虾，重量更輕只是復(fù)合材料的眾多優(yōu)點(diǎn)之一庇晤。當(dāng)構(gòu)建一種全新的材料時(shí)，您有機(jī)會賦予材料更多的功能屹蚊。

?kermo 說：“目前最激動(dòng)人心的‘未來應(yīng)用’是使用多功能材料厕氨。我經(jīng)常舉的一個(gè)例子是結(jié)構(gòu)電池。碳纖維可以充入鋰離子汹粤，在使用合適的塑料進(jìn)行增強(qiáng)后命斧，可以制造出既能承受負(fù)載，又能同時(shí)用作電池的材料玄括》氡”

“另一個(gè)例子是能量收集。我們可以將致動(dòng)器嵌入復(fù)合材料中遭京，從而將振動(dòng)和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為能量胃惜。在飛行時(shí)，飛機(jī)機(jī)翼會輕微地上下運(yùn)動(dòng)哪雕。例如船殉，我們可以利用這種能量運(yùn)行飛機(jī)上的空調(diào)。通過這種方式斯嚎，您可以使產(chǎn)品變得更為智能利虫。”

復(fù)合材料所需的構(gòu)建方法與鋼和鋁所用的方法有很大差別返雷。例如舔远，在復(fù)合材料中鉆孔便是一件更微妙的事情。“在復(fù)合材料中鉆孔時(shí)陌贾，需要同時(shí)穿過塑料和纖維转是，”?kermo 解釋說∈付埽“這些材料具有不同的剛度粤段，因此很容易損壞較軟的塑料。如果施加太大的壓力姚藤，層與層之間會出現(xiàn)裂紋幢剂。”

 塑料的柔軟度也意味著螺母和螺栓的使用方式與它們在鋼或鋁中的使用方式有所不同偷欲。

“連接兩塊金屬時(shí)凳赃，通常使用扭矩扳手在孔的頂部施加一定壓力。但是復(fù)合材料上的蠕變[輕微移動(dòng)]意味著您無法確定對復(fù)合材料施加這種壓力是否適合缚庐，因此您必須使用帶有螺母和墊圈的螺紋接頭唁奢，這些部件會支撐結(jié)構(gòu)，而且不會在材料上產(chǎn)生摩擦窝剖÷榈В”

汽車行業(yè)是選擇將材料粘合在一起而不是在材料上鉆孔的行業(yè)之一。另一個(gè)解決方案是制造更大赐纱、更好的集成部件脊奋，而無需將各個(gè)部件接合在一起。實(shí)際上疙描，沃爾沃的研究人員正在研究如何實(shí)現(xiàn)部件復(fù)雜性與尺寸之間的完美平衡诚隙，以使其具有成本效益。

對汽車制造商而言起胰，制造碳纖維汽車的可行方法是在高檔汽車中引入碳纖維零件久又，以學(xué)習(xí)和完善生產(chǎn)工藝流程。

“寶馬建造了相對非常昂貴的 i3效五，它主要由碳纖維復(fù)合材料制成〉叵現(xiàn)在他們正在將碳纖維融入其他一些汽車的框架中，”?kermo 說道畏妖。

在快速變化的交通世界中脉执，毫無疑問，作為節(jié)能減排努力的一部分层掺，使車輛更加智能和更可持續(xù)是勢在必行的坠汹。如果越來越多地使用復(fù)合材料可以作為一種判斷依據(jù)的話，那么我們正在迎接一個(gè)充滿智慧的未來渴门。

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