用于减小汽车生命周期内对环境影响的材料评估方法



用于减小汽车生命周期内对环境影响的材料评估方法

据欧洲运输部门统计，温室气体排放量中1/3是由于道路车辆产生的。而减轻质量是汽车减少油耗、减小排放的有效方法。质量减轻可通过轻质材料实现，如轻金属、聚合物及复合材料等。但是轻量化设计也有缺点，如价格高的碳纤维增强聚合物（CFRPs）在制造过程中有更高的能量需求；复合材料和夹层结构的回收也是昂贵和复杂的；因为复合材料包括2种不同的材料（基质和加固层），传统夹层结构包括外层、芯材料和粘接剂，因此对于复合材料的分离是困难的。开发了一种具有高可回收性的新复合材料即自增强聚合物（SRP），因为其纤维和基体都是基于可回收聚合物，因此具有良好的力学性能。在车辆整个生命周期中，评估了材料对环境的影响。

随着对汽车轻量化的要求越来越高，汽车厂商一直在重点关注材料的性能（如密度、强度等），而对材料在整个生命周期中对环境的影响关注较少，导致新材料的使用可使整车性能提高但却对环境造成了较大影响。因此，需要系统化的材料选择流程，既关注材料的性能又关注材料对环境的影响，即使用全生命周期方法对材料的使用进行评估，关注原料生产到这个产品的生产、使用、回收，就是各个阶段对环境的影响。本文将这种方法应用到汽车部件的设计中，对车辆上使用的金属、混合物和聚合物等系列材料进行了评估，并进行了一个新的自增强复合材料的评估，该自增强复合材料是一种轻量级材料，可以替代不可回收的复合材料，且其对环境的影响较小。

这种全生命周期方法应该考虑物理、机械和环境特性等综合因素，并应用到材料选择和车辆设计过程中，同时将材料生命周期内对环境的影响考虑其中。由于轻质材料提供了较大程度的节能潜力，也在生命周期内对环境产生了影响。因此在车辆设计和材料选择的过程中必须考虑环境因素的制约，对很多方面进行综合评估。

刊名：Materials & Design（英）

刊期：2015年第83期

作者：S. Poulikidou et al

编译：王莹