環(huán)保新材料在汽車(chē)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

陳摯

摘 要：在汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的過(guò)程中必須要滿足環(huán)保的要求，在汽車(chē)設(shè)計(jì)中運(yùn)用環(huán)保新材料可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，但這并不是單純運(yùn)用環(huán)保新材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是在保證安全性能的前提下進(jìn)行環(huán)保，因此如何在汽車(chē)設(shè)計(jì)中運(yùn)用環(huán)保新材料值得探索。本文將重點(diǎn)對(duì)此進(jìn)行分析討論，并探析目前市面上主流的環(huán)保新材料方法。

關(guān)鍵詞：環(huán)保新材料 汽車(chē)設(shè)計(jì) 應(yīng)用

Research on the Application of Environmentally Friendly New Materials in Automobile Design

Chen Zhi

Abstract：During the development of the automobile industry， the requirements of environmental protection must be met. The use of environmentally friendly new materials in automobile design can achieve energy saving and emission reduction， but this is not simply the use of environmentally friendly new materials for design， but the premise of ensuring safety performance. Therefore， how to use environmentally-friendly new materials in automobile design is worth exploring. This article will focus on this analysis and discussion， and explore the current mainstream environmental protection new material methods on the market.

Key words：environmentally friendly new materials， automotive design， application

環(huán)保新材料在當(dāng)前汽車(chē)設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)當(dāng)中是一個(gè)比較主流的話題，與新能源汽車(chē)具有同等的地位，環(huán)保新材料的有效應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)設(shè)計(jì)的優(yōu)化發(fā)展，并且可以節(jié)約成本。但在汽車(chē)中運(yùn)用該材料并不是單純進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是需要綜合考慮多方面因素。因此分析如何在汽車(chē)設(shè)計(jì)中進(jìn)行環(huán)保新材料設(shè)計(jì)，具有非常典型的價(jià)值與意義。

1 汽車(chē)環(huán)保涂裝的實(shí)際應(yīng)用分析

在緊湊型工藝流行之前，在新建涂裝線的作業(yè)當(dāng)中，普遍應(yīng)用傳統(tǒng)水性工藝。于傳統(tǒng)水性工藝而言，能耗相對(duì)較大，因此應(yīng)用時(shí)成本較高。推動(dòng)傳統(tǒng)水性工藝向緊湊型工藝轉(zhuǎn)變，不僅可以降低能耗，而且可以節(jié)省材料，有助于推動(dòng)汽車(chē)涂裝的進(jìn)一步發(fā)展。在傳統(tǒng)水性工藝優(yōu)化的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)受到諸多因素的限制，因此，改造難度大，并且需要投入過(guò)多資金。

目前有一種新型技術(shù)，以PPG的XPBasecoat為代表，在完成打膠、電泳等工藝后，可以采用色漆噴涂，省去了繁雜的步驟。在應(yīng)用新工藝時(shí)，不需要將設(shè)備進(jìn)行改造，直接達(dá)到緊湊型工藝的效果，可幫助降低施工成本30%左右。對(duì)于新材料的開(kāi)發(fā)工作而言，需要尋找相應(yīng)的紫外光吸收劑。于新技術(shù)而言，將中涂配方設(shè)計(jì)有效融入到色漆配方當(dāng)中，可以控制紫外線透射率，從而使涂層工藝達(dá)到相應(yīng)的要求。

目前該技術(shù)運(yùn)用得較為成功的款式是黑色、白色兩種。通過(guò)對(duì)近幾年市場(chǎng)上車(chē)輛的色漆占比進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，黑色與白色兩種顏色的占比較大，達(dá)到了50%以上。在優(yōu)化傳統(tǒng)水性工藝的過(guò)程中，可以大批量生產(chǎn)黑色、白色兩種色漆，可以將打磨工藝、中涂噴漆等進(jìn)行關(guān)閉。與傳統(tǒng)的水性工藝相比，如圖1所示。該技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中，可能會(huì)使車(chē)身內(nèi)表出現(xiàn)針孔問(wèn)題，但是可以通過(guò)調(diào)整油漆助劑或者優(yōu)化噴涂參數(shù)等方式解決這一問(wèn)題。

某汽車(chē)公司對(duì)該新產(chǎn)品進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母脑?，改造從多個(gè)方面入手，如，生產(chǎn)方面的管理工作、設(shè)備的改造升級(jí)等。該生產(chǎn)線主要生產(chǎn)黑白兩種顏色，按照顏色集中生產(chǎn)汽車(chē)，在作業(yè)的過(guò)程當(dāng)中關(guān)閉中涂工藝，這樣不僅可以將生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)化，而且可以將作業(yè)集中，在其他顏色的生產(chǎn)期間，將多種作業(yè)集中開(kāi)展，如中涂打磨、中涂噴漆。在初期調(diào)試階段，相關(guān)生產(chǎn)作業(yè)發(fā)展較為順利，并且生產(chǎn)質(zhì)量與預(yù)期目標(biāo)相符。

2 石墨烯制備的應(yīng)用

結(jié)合新能源汽車(chē)鋰離子電池的相關(guān)要求，在選擇負(fù)極材料時(shí)，應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：第一，容納鋰離子的數(shù)量較多，不僅要體現(xiàn)在體積上，而且要體現(xiàn)在質(zhì)量上。第二，工作電壓應(yīng)低于鋰金屬，在工作的過(guò)程當(dāng)中，電壓不應(yīng)根據(jù)鋰含量的變化而產(chǎn)生大幅度的變化，這樣可以確保與正極材料相匹配，在鋰離子電池運(yùn)作的過(guò)程當(dāng)中，并不會(huì)與電解液相融。第三，該種材料成本低且環(huán)保性較優(yōu)。

現(xiàn)階段新型電動(dòng)汽車(chē)呈現(xiàn)出了快速發(fā)展的趨勢(shì)，其動(dòng)力來(lái)源主要來(lái)自于鋰電池。為了保證新型電動(dòng)汽車(chē)的可持續(xù)發(fā)展，需要對(duì)鋰電池的性能提出更高的要求，在優(yōu)化鋰電池性能的過(guò)程當(dāng)中，需要重視負(fù)極材料發(fā)揮的作用，如圖2所示。并重點(diǎn)研究材料選擇以及制備方面的相關(guān)內(nèi)容。于鋰電子而言，擁有電荷轉(zhuǎn)移阻抗性能，是材料的未來(lái)主要應(yīng)用趨勢(shì)，可以為負(fù)極材料的改進(jìn)發(fā)展提供必要的支持。

3 環(huán)保型水性涂料

水性涂料在汽車(chē)中主要應(yīng)用于底漆、中涂。在西方國(guó)家中，汽車(chē)行業(yè)普遍將水性涂料應(yīng)用在金屬底色漆以及中涂等工藝中，其中日本水性底色漆的應(yīng)用達(dá)到了70%以上，西歐國(guó)家的應(yīng)用在80%，德國(guó)幾乎100%都使用水性底色漆。我國(guó)的汽車(chē)生產(chǎn)廠家也逐漸普及水性涂料，其中包括獨(dú)資企業(yè)、合資企業(yè)等。截止到現(xiàn)階段，我國(guó)的底涂生產(chǎn)線、中涂生產(chǎn)線逐漸增多，其中以上海通用汽車(chē)打造的生產(chǎn)線為主?，F(xiàn)階段汽車(chē)在涂裝的過(guò)程當(dāng)中，工作人員會(huì)以水性涂料作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)?，F(xiàn)階段環(huán)保政策逐步落實(shí)，環(huán)保理念深入人心，汽車(chē)生產(chǎn)中應(yīng)用的涂料必須要進(jìn)行轉(zhuǎn)變，應(yīng)逐漸向環(huán)保型的水性涂料進(jìn)行發(fā)展，使用的工藝成本也將逐漸減少，污染程度逐漸降低，逐步向綠色發(fā)展目標(biāo)前行，在對(duì)汽車(chē)水性涂料進(jìn)行研究的過(guò)程當(dāng)中，可以推進(jìn)汽車(chē)水性涂料的進(jìn)一步發(fā)展。