智能汽車(chē)設(shè)計(jì)中的環(huán)保材料的設(shè)計(jì)研究

屈建平

摘 要 目前，節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適、智能和網(wǎng)絡(luò)娛樂(lè)是汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)，尤其是節(jié)能和環(huán)保更是關(guān)系人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的重大問(wèn)題。本文主要探討智能汽車(chē)設(shè)計(jì)中的環(huán)保材料應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 智能汽車(chē) 環(huán)保 材料

中圖分類(lèi)號(hào)：U462 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1智能汽車(chē)環(huán)保材料設(shè)計(jì)中塑料材料的應(yīng)用

歐洲汽車(chē)制造商在車(chē)身塑料使用比例上已經(jīng)比當(dāng)今世界平均轎車(chē)塑料用量要高出很多，所以汽車(chē)塑料在汽車(chē)制造業(yè)的應(yīng)用前景很被看好?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)的汽車(chē)制造商也跟隨趨勢(shì)，目前已知的是國(guó)內(nèi)轎車(chē)的塑料使用量相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家的 120 千克/輛也達(dá)到了 90 千克/輛。因此，隨著國(guó)際汽車(chē)車(chē)身輕量化進(jìn)程的不斷發(fā)展，目前汽車(chē)車(chē)身上的一些高污染高耗能的零部件材料也將被塑料逐漸的取代。伴隨著生產(chǎn)技術(shù)以及研發(fā)技術(shù)的飛速發(fā)展，在汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中，不管是內(nèi)裝件還是外裝件以及結(jié)構(gòu)件都廣泛的使用塑料制件，塑料作為生產(chǎn)原材料在汽車(chē)零部件領(lǐng)域被逐漸使用。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家已將汽車(chē)整車(chē)塑料所占量的多少，作為衡量汽車(chē)設(shè)計(jì)和制造水平的一個(gè)未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)，就目前汽車(chē)整車(chē)設(shè)計(jì)制造來(lái)說(shuō)，無(wú)論是外裝飾件、內(nèi)裝飾件，還是功能與結(jié)構(gòu)件，塑料都可以勝任。因?yàn)樗芰系某尚托阅鼙容^好，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)汽車(chē)外觀和其他部件時(shí)受到的制作工藝限制較少，印度的塔塔公司生產(chǎn)出了一款世界上最便宜的小車(chē)塔塔 Nano，整個(gè)汽車(chē)的外殼采用了塑料制作，這也是用塑料替換鋼板的第一輛車(chē)汽車(chē)環(huán)保材料設(shè)計(jì)中合金材料的應(yīng)用塑料雖然具有輕便、便于成型等優(yōu)點(diǎn)，但是有一些特定的部件所需要的性能是塑料所達(dá)不到的。

2汽車(chē)環(huán)保材料設(shè)計(jì)中合金材料的應(yīng)用

在汽車(chē)發(fā)展史上使用最早，最常見(jiàn)以及使用相對(duì)成熟的汽車(chē)用輕金屬就是合金，在金屬材料中，合金由于材料的經(jīng)濟(jì)性，易加工成型等特點(diǎn)，已經(jīng)在汽車(chē)零部件中大范圍的應(yīng)用；并且合金鍛造更是進(jìn)一步提高有強(qiáng)度高，在同等條件下，合金材料更可以減輕重量；合金材料在現(xiàn)代汽車(chē)輕量化進(jìn)程中已經(jīng)顯示出非常重要的作用，這也符合了汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)。

3汽車(chē)環(huán)保材料設(shè)計(jì)中碳纖維材料的應(yīng)用

在汽車(chē)設(shè)計(jì)中，碳纖維一直是廣大設(shè)計(jì)師樂(lè)于使用的材料之一。碳纖維別名又叫碳化纖維，因?yàn)樗怯梢恍┮蕴祭w維多層復(fù)合編制而成的一種新型材料。剛開(kāi)始碳纖維因?yàn)槠湓靸r(jià)昂貴和生產(chǎn)工藝麻煩，主要應(yīng)用在汽車(chē)比賽中的F1賽車(chē)中?，F(xiàn)在隨著制造技術(shù)和成本的降低，碳纖維在民用汽車(chē)上應(yīng)用的越來(lái)越廣泛。由于碳纖維的密度相當(dāng)?shù)牡?，使得它質(zhì)地又輕又硬，我們目前的在設(shè)計(jì)大型飛機(jī)時(shí)使用碳纖維非常的廣泛，因?yàn)樘祭w維較低的密度可以減輕飛機(jī)的整體重量，使得飛機(jī)的油耗降低。由于碳纖維的優(yōu)良特性，我們?cè)谠O(shè)計(jì)一些高端的自行車(chē)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片上也是用了碳纖維材料。

碳纖維材料對(duì)于汽車(chē)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)就是一塊可塑性很強(qiáng)的橡皮泥，因?yàn)樘祭w維材料成型工藝靈活，其結(jié)構(gòu)和性能具有很強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性。通過(guò)數(shù)據(jù)得知，碳纖維在力學(xué)性能方面非常的優(yōu)秀，它比普通金屬的重量要輕三分之二以上，在抗拉強(qiáng)度上面也比一般的金屬要高出很多，因?yàn)槊恳粭l碳纖維都是由幾千條更加微小的碳纖維組成的，其內(nèi)部原子層面跟我們所說(shuō)的石墨有一些相近，也是有六角形的碳原子所構(gòu)成的，但是與石墨松散的晶體結(jié)構(gòu)不同，碳纖維是由不規(guī)則的層連接。這就使得碳纖維的強(qiáng)度只是表現(xiàn)在沿纖維軸方向表現(xiàn)的很高，其他方面就比較容易被沖壓損傷，這就要求我們?cè)诎烟祭w維設(shè)計(jì)汽車(chē)部件的時(shí)候要根據(jù)其結(jié)構(gòu)來(lái)利用它的優(yōu)勢(shì)。

4汽車(chē)環(huán)保材料設(shè)計(jì)中納米材料的應(yīng)用

世界著名的物理學(xué)家理查德.費(fèi)曼曾經(jīng)在 1959 年就預(yù)言“人類(lèi)可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后將變成根據(jù)人類(lèi)意愿，逐個(gè)地排列原子，制造產(chǎn)品?！痹?jīng)的設(shè)想在現(xiàn)在已經(jīng)得到了實(shí)現(xiàn)，通過(guò)科學(xué)家的不斷努力，納米技術(shù)正在飛速的發(fā)展著。

我們?cè)谑褂眉{米材料進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先要了解納米材料的性能與原理。所謂的納米只是一個(gè)計(jì)量單位，納米技術(shù)就是在在100納米以下的微小結(jié)構(gòu)中對(duì)物質(zhì)進(jìn)行研究處理的技術(shù)（1毫米=1000000納米）。通過(guò)科學(xué)家的研究和歸納，納米技術(shù)分為了納米材料學(xué)、納米化工學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米生物學(xué)等。納米技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在納米材料學(xué)上，汽車(chē)納米材料的不斷研究為未來(lái)環(huán)保節(jié)能汽車(chē)的設(shè)計(jì)發(fā)展又提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。根據(jù)納米材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，把不同材料在納米尺度下進(jìn)行合成與組合，可以形成各種各樣的納米復(fù)合材料，例如納米功能塑料。我們通過(guò)納米技術(shù)可以改變塑料本身所自帶的缺陷，例如通過(guò)納米技術(shù)可以使塑料的強(qiáng)度加強(qiáng)，使其具有更強(qiáng)的耐熱性，重量更加輕盈等，這種特性使得我們?cè)O(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)特殊部件時(shí)能有更多的選擇余地。納米材料相對(duì)于目前的常規(guī)材料來(lái)說(shuō)有很多優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)特殊的加工方式以后可以增加材料的硬度，也可以制作成阻燃材料以及抗菌材料等。根據(jù)材料不同的用途對(duì)其進(jìn)行納米改造 ，使其成為符合我們使用的最佳材料。例如可以給予材料一些特殊的性能：增強(qiáng)堅(jiān)韌性能、耐磨性能、電阻性能、透明性能、抗菌性能、抗老化性能及防紫外線(xiàn)性能。

參考文獻(xiàn)

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