環(huán)保新材料在汽車設(shè)計中的應(yīng)用

孫艷　張二勇

摘 要：最近這幾年，雖然汽車工業(yè)得到了迅猛發(fā)展，為人們?nèi)粘３鲂袔砹藰O大的便利，但與此同時隨著汽車數(shù)量的不斷增加，汽車污染為人們自身所造成的危害等問題也正在逐漸增多。因此，節(jié)能環(huán)保、安全舒適開始逐漸成為了汽車行業(yè)技術(shù)發(fā)展的總趨勢。特別是節(jié)能環(huán)保，與可持續(xù)發(fā)展理念息息相關(guān)，是汽車行業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要課題之一。提及節(jié)能環(huán)保，大多數(shù)從業(yè)者也許都會想到從控制汽車排放量方面入手加以控制，但其實我們更多的還可以在汽車設(shè)計、制造等方面著手，將環(huán)保新材料應(yīng)用在汽車設(shè)計、制造等過程中，為綠色環(huán)保理念提供新思路。下面本文主要探究了環(huán)保新材料在汽車設(shè)計、制造中的應(yīng)用情況，希望能夠為我國節(jié)能環(huán)保事業(yè)增添一臂之力。

關(guān)鍵詞：環(huán)保新材料 汽車設(shè)計與制造 應(yīng)用

Application of Environmentally Friendly New Materials in Automobile Design

Sun Yan Zhang Eryong

Abstract：In recent years， although the automobile industry has developed rapidly， which has brought great convenience to peoples daily travel. At the same time， with the continuous increase in the number of cars， car pollution has caused problems， which is harmful to people. Therefore， energy conservation， environmental protection， safety and comfort have gradually become the general trend of technological development in the automotive industry. In particular， energy conservation and environmental protection are closely related to the concept of sustainable development and are one of the important topics in the technological development of the automotive industry. When it comes to energy conservation and environmental protection， most practitioners may think of starting to control automobile emissions， but in fact， we can also start more in automobile design and manufacturing， and apply environmentally friendly new materials to automobile design and manufacturing. In the process， new ideas for the concept of green environmental protection can be provided. The following article mainly explores the application of new environmental protection materials in automobile design and manufacturing， hoping to be helpful to China's energy conservation and environmental protection cause.

Key words：environmentally friendly new materials， automobile design and manufacturing， application

從當(dāng)前來看，節(jié)能環(huán)保與安全舒適及智能化是整體汽車行業(yè)技術(shù)發(fā)展的總趨勢，特別是在我國整體經(jīng)濟水平大幅度發(fā)展的前提下，家庭汽車數(shù)量明顯增多，我國相關(guān)部門在對汽車進行抽樣檢測后發(fā)現(xiàn)，車內(nèi)空氣質(zhì)量存在著污染的車輛幾乎占據(jù)總數(shù)量的一半之多。換句話說，汽車所造成的空氣污染儼然已經(jīng)成為現(xiàn)階段我們不可忽視的重要問題。而且汽車不僅容易給空氣造成一定程度的污染，還極易造成城市堵塞，這就意味著我們有必要致力于解決汽車所造成的環(huán)境與社會問題，即盡可能在汽車設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)用環(huán)保新材料，使用環(huán)保新材料來代替制造汽車的老材料。

1 簡述汽車環(huán)保設(shè)計

據(jù)科學(xué)統(tǒng)計可知，若汽車部件重量能減輕百分之一，那么其所耗油量也會相應(yīng)節(jié)省百分之一。因此，目前我們所設(shè)計的汽車車身比重與之前相比，已明顯減輕了很多。而在新科技及新型材料的不斷發(fā)展與涌現(xiàn)下，相信今后的汽車自身重量還會相應(yīng)減輕，也就是說汽車輕量化勢必是未來汽車行業(yè)發(fā)展的大勢所需。

汽車輕量化是根據(jù)優(yōu)化設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、通過加工科技與應(yīng)用輕量化材料的方式來實現(xiàn)汽車輕量化。因此汽車輕量化指的就是在確保汽車安全性能與強度的基礎(chǔ)上，盡量將汽車的整備質(zhì)量降至最低，有效提升其動力性，減少排氣污染，節(jié)省燃料損耗。而從目前來看，使汽車變得輕量化的方式有很多，例如：首先在汽車內(nèi)部空間大小保持基本不變的基礎(chǔ)上盡可能縮小其外形尺寸，這樣不僅有助于縮減材料消耗與汽車自身重量，而且還能有效減少其占路面積。其次，選擇承載式車身，使零部件體積的厚度跟車身板料的厚度得到一定程度的薄化，當(dāng)然前提是安全質(zhì)量要得到足夠保障。第三，選擇智能化的結(jié)構(gòu)模塊進行設(shè)計，如局部增強設(shè)計、分體式設(shè)計等。第四，盡可能應(yīng)用環(huán)保新材料，如聚氨酯材料、免噴涂塑料、聚氨酯材料等，不過就當(dāng)前實際情況來看，汽車輕量化主要還是通過應(yīng)用環(huán)保新材料的方式來加以實現(xiàn)的。

2 在汽車設(shè)計中的應(yīng)用的環(huán)保新材料

2.1 新型環(huán)保聚脲涂料

在汽車設(shè)計中應(yīng)用的環(huán)保新材料有很多，其中最常見的便是新型環(huán)保聚脲涂料。它不僅施工工藝極其簡單又環(huán)保節(jié)能，而且還有極強的耐腐蝕性跟耐候性，更重要的是我們可以按照汽車零部件不同的涂層性能來相應(yīng)選擇各個類別的聚脲涂料，使整車底盤件的耐腐蝕性與耐候性得到顯著提升?，F(xiàn)階段，新型環(huán)保聚脲涂料主要被運用在橋車燃油箱外壁涂裝上以及汽車底盤噴漆生產(chǎn)線上。就橋車燃油箱外壁涂裝來說，橋車燃油箱總成底材也可以使用新型聚脲底漆，具體可以先封住燃油箱孔，以免液體流入郵箱內(nèi)壁，而后再將新型聚脲底漆進行噴涂，并烘干。就汽車底盤噴漆生產(chǎn)線來說，新型環(huán)保聚脲涂料通過“遮蔽、打磨、擦拭、噴漆等”一系列的涂裝工藝后，達到了涂料主劑與固化劑配比精密，且分散平均的局面，將聚脲涂料噴涂出來后其耐鹽霧跟耐老化都會提升至一個新的層次。

2.2 免噴涂塑料

除上述外，我國汽車內(nèi)飾也正在朝著綠色環(huán)保的方向發(fā)展，如汽車防曬膜、防滑墊和坐墊等這些車內(nèi)飾品也可以應(yīng)用環(huán)保新材料，其中在汽車內(nèi)飾中，應(yīng)用最廣泛的環(huán)保型材料還屬免噴涂塑料。

首先免噴涂塑料最明顯的特點就是它是一次注塑品，將其應(yīng)用在汽車內(nèi)飾中具有較好的發(fā)展前景。這主要是因為那些普通的塑料材料通常都需經(jīng)過干燥、除塵、噴漆以及預(yù)處理等步驟，免噴涂塑料則與之不同，可不用經(jīng)過這些步驟，這不僅與新環(huán)保材料中的無污染與消耗小相符，而且還可以幫助我們有效減少制造汽車內(nèi)飾所造成的成本。在選擇免噴涂塑料原材料時一定要選擇環(huán)保性能優(yōu)越且耐腐蝕性能好的材料。有關(guān)操作員在具體操作中還要做到有效整合聚碳酸酯與聚丙烯等材質(zhì)，用來更好的制作出免噴涂塑料。此外在具體操作過程中工作人員還要嚴(yán)格掌控好注塑溫度和操作速度，準(zhǔn)確把控磨具溫度。這樣才能確保制作出來的免噴涂塑料在汽車內(nèi)飾中充分發(fā)揮出自身的節(jié)能環(huán)保等作用。

2.3 有機-無機納米復(fù)合材料

有機-無機納米復(fù)合材料主要是一種將無機納米粉體跟有機聚合物基體進行一系列共混、溶膠、凝膠等操作而成的環(huán)保新材料。通常有機-無機納米復(fù)合材料被應(yīng)用最多的也是在制作汽車內(nèi)飾件中。納米復(fù)合材質(zhì)通過強界面組合與尺寸效應(yīng)被整合分離，其性能繁多。有關(guān)技術(shù)人員可以充分借助其質(zhì)量小、強度高、耐熱等優(yōu)點來展開應(yīng)用處理，在制造汽車過程中將這種復(fù)合材質(zhì)有效應(yīng)用其中。另外，因為納米粒子波長較小，所以納米塑料還具備透明度高，光澤度好等特性，因而我們還可以將其應(yīng)用在散熱器制造、保險杠制造以及車體外板上。與此同時，有機-無機納米復(fù)合材料具有極強穩(wěn)定性，無毒無害，將其應(yīng)用在汽車內(nèi)飾中也可以起到環(huán)保的效果。

2.4 聚氨酯材料

聚氨酯材料屬于高分析材料，是新型有機高分子材料，目前大多數(shù)制造商都意識到了聚氨酯材料的優(yōu)越性能，就當(dāng)前應(yīng)用情況來看，這種材質(zhì)已被廣泛應(yīng)用在了醫(yī)療、電子等諸多方面。

由于當(dāng)下汽車設(shè)計對內(nèi)飾的舒適度、綠色環(huán)保跟安全性能等方面都存在著一定的要求，而在汽車內(nèi)飾中應(yīng)用聚氨酯材料則可以很好的滿足所有需求。從某種程度上來說這些產(chǎn)品形態(tài)確實達到了節(jié)能環(huán)保下對汽車內(nèi)飾設(shè)計所提出的大體要求，預(yù)計從現(xiàn)在到今后的一段時間里，聚氨酯材料都會被大力應(yīng)用在汽車內(nèi)飾設(shè)計當(dāng)中。

比如，汽車革在汽車所有零部件中的重要性十分顯著，它直接關(guān)乎著汽車的環(huán)保性能以及外貌是否美觀。從當(dāng)前來看，被應(yīng)用最多也最實用的皮革主要是Softex新型人造皮革，不論是從觸感上看還是從它的縫合工藝上看，這種新型人造皮革都跟真皮材質(zhì)十分相似。而Softex屬于熱塑性聚氨酯，其散熱性能極佳，在溫度相同的環(huán)境下，Softex表面溫度會比其他材料的表面溫度要低10℃左右。而且它的透氣性也十分良好，吸收水分的速度也慢于天然皮革，釋放水分的速率卻比乙烯基材料快，這也就表明Softex新型人造皮革具備“呼吸”功能，將其應(yīng)用在汽車設(shè)計中不僅能幫助我們有效節(jié)約制造成本，而且還能充分確保乘客在行駛的汽車?yán)锸冀K保持背部放松，給人一種十分舒適的感覺。

2.5 碳纖維材料

碳纖維又叫做碳化纖維，它是一種由以碳纖維多層復(fù)合而成的新型環(huán)保材料，由于碳纖維密度較低等優(yōu)良性能，它被應(yīng)用在民用汽車設(shè)計中也變得越來越常見。對于汽車設(shè)計師而言，碳纖維材料就像是可塑性極強的一塊橡皮泥，它的結(jié)構(gòu)與性能都頗具可設(shè)計性。與普通金屬相比，碳纖維在重量上要輕于他們至少三分之二，同時碳纖維材料的抗拉性又比一般金屬要高出許多，因而我們在使用碳纖維材料來進行汽車部件的設(shè)計時，一定要先對其成型原理加以了解，并根據(jù)其自身特性將碳纖維編制為布面，在具體加工時運用模具根據(jù)纖維方向?qū)⑻祭w維布進行交錯放置，一層層進行疊加，而后進行粘粘。疊加粘粘完成后再使用烤箱對碳纖維面料進行壓縮與強化，直到最終形成光亮平滑的碳纖維面板。如寶馬早在2013年就設(shè)計出了一款全部由碳纖維外殼所打造而成的汽車即寶馬VISion概念車，這輛車的車身幾乎全部由碳纖維構(gòu)成，其底盤為全電池底盤。由于碳纖維不僅重量輕，它還具有一定的抗撕裂性，所以將碳纖維應(yīng)用在制作汽車外殼上會使得外殼變得結(jié)實又輕便，同時又具備一定的抗擠壓性。碳纖維材料另外一個優(yōu)勢就是能針對局部進行修補，也就是說假如車身某部分遭受到了損壞，那么我們只需利用特殊工具將受損部位切割掉，再根據(jù)汽車原部件的制作方式進行粘粘就可以，而后再進行必要的打磨，如此一來受損部位就會“消失不見”。正是由于碳纖維的安全性能極強，因此目前我們看到大多數(shù)賽車比賽所選用的賽車都會使用碳纖維來制作駕駛室保護裝置，起到減輕發(fā)生比賽事故時對駕駛員所造成的傷害的作用。

3 結(jié)束語

綜上所述，由于環(huán)保新材料自身使用性能良好，所需成本較低，最重要是具備一定的環(huán)保性，這與我們所追求的可持續(xù)發(fā)展課題息息相關(guān)，因而相信在今后，在汽車設(shè)計中盡可能多的應(yīng)用環(huán)保新材料將是大勢所需。而我們在應(yīng)用環(huán)保新材料時，不應(yīng)受限于上述提及的汽車內(nèi)飾等幾個方面，而是要從多個方面入手，真正實現(xiàn)汽車設(shè)計環(huán)保化。

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