基于选择性转化技术的轻量化复合材料应用

2016-12-08 08:09:50
汽车文摘 2016年4期
关键词:热塑性均质轻量化



基于选择性转化技术的轻量化复合材料应用

考虑到汽车轻量化的发展方向,许多研究人员开始对车用轻量化复合材料进行研究。文中从宏观和微观两个层面上,考虑了孔隙率的概念,利用选择性转化技术对碳纤维、碳纤维复合材料、轻量化复合材料和多孔隙复合材料进行力学特性分析,并对轻量化材料的结构组成进行分析,以进一步实现轻量化材料的应用。

选择性转化被看做是一个非均质材料大分子转化,可实现统一均质材料的转化。这种技术从孔隙率的角度研究材料轻量化,而不是从材料微粒角度出发,这样可最大限度地降低相关法规的限制。该技术的发展来源于树脂的发展,使用时需要控制成型后零部件的孔隙率。利用现有的多种方法创建碳纤维复合材料的非均质多层结构,在不同的层面将孔隙率引入到碳纤维复合材料系统中,如从宏观层面在蜂窝中间层引入孔隙率,而发泡树脂和中空碳纤维则在微观层面上引入孔隙率,并在微观层面上同时引入碳纳米管,以增强材料强度。利用该技术制备的材料若要在汽车行业中广泛应用,则需对其强度和耐久性进行测试。

测试结果显示,新材料最大密度约减少了10%、能量吸收增加了40%、抗弯强度增加了33%、弯曲弹性模量增加50%、刚度增加50%以上。结合聚乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺之类的热塑性材料,可以将新材料应用在车门内饰板、顶棚、底盘部分部件以及整个车身翼子板处。该技术实现轻量化的后续工作是研究新材料的回收特性,进一步确定具有成本效益的生产方式,包括适用于热塑性材料的快速固化技术和热压罐预浸料成型技术。

Carl Justin Kamp et al. SAE 2014-01-1061.

编译:王祥

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