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正在发生的汽车车身复合材料革命
全身主要由复合材料制作的波音787飞机,完成了大型民用飞机由传统的铝合金向碳纤维增强塑料复合材料的转变。新飞机所用材料按体积计算,复合材料占到80%。按重量计算则为:50%复合物料,20%铝,10%钢 ,和20%的其他材料。
一般来说,航空航天工业开发出来的先进材料可以向其他工业推广。如二战时期为飞机开发的玻璃纤维复合材料,已在游艇和风能叶片行业占据主流。纤维复合材料强度与钢相当,比重只是1.5~2.0克/立方厘米,但是仅在F1方程式赛车和高端跑车上得到应用,在普通轿车上并没有成为主要材料。复合材料在汽车工业没有大规模应用的主要原因是,大规模生产技术沸石路径没有完全打通。受几个关键技术瓶颈制约,生产效率低,成本高,无法实现汽车工业必须的高效率大规模生产。虽然历史上进行了多次尝试,都没有成功。
美国总统奥巴马宣布新的轿车燃油效率标准:到2025年航空航天工业极可能是在GrEAT Fun项目期间开发粘合剂的初期采取者新车型要求每百公里燃油减少50%,达到每百公里燃油4.3升。此前,能源基金会高级副主席、中国可持续能源项目总裁林江在接受《科学时报》采访时表示,美国车辆新标准的出台将促使百亿美元的投资流向能效技术研发领域,将推动汽电混合动力技术与轻型材料的研究和商业化。
因为节能减排迫切要求,欧洲和日本各大车厂均选择开始了新一轮应用碳纤维等高强纤维复合材料的努力。采用复合材料可使汽车车身减重要在创新供给、激活消费需求上下工夫40弹簧扭矩测试仪%。复合材料还能提高抗撞性能和安全性。要想取得振动盘成功,必须取得技术突破。德国宝马电动汽车i3和其他车厂的碳纤维车身多是采用树脂转移模塑成形技术(RTM)。
RTM主要原理是在模具的腔中铺放纤维预制体,将树脂液体注入模腔,树脂浸注纤维预制体后固化成固体,脱模获得构件。这个RTM流程的效率主要取决于树脂的固化时间和纤维预制体的铺层效率两个制约因素。以终端箱前,树脂的固化时间至少需要30分钟,而生产汽车要求几分钟甚至一分钟制成一个构件。美国陶氏近期为汽车工业开发出了2分钟固化的树脂,突破了树脂固化时间的瓶颈。旅游船
要使用长纤维做结构材料,通常由纱线做成纤维片, 叠层纤维片到一定厚度得到纤维体。由于自动化机械操作纤维片材难度较大,只有要求很高的飞机和形状比较规则构件才能够采用昂贵的自动化铺层设备。纤维叠层多采用手工,效率低,成本高。这是大规模生产的一个主要障碍。宝马等各大汽车公司都还没有解决,所以宝马的i3汽车售价要4万欧元左右,属于高档汽车。
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