基于选择性转化技术的轻量化复合材料应用



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