汽车轻量化与化工新材料应用发展分析

摘 要：当前，世界正处于大发展大变革大调整时期，全球治理体系正在加速推进，坚持环境保护，合作应对全球气候变化，保护好全人类赖以生存的地球家园成为世界各国的共识，其中，节能减排是重要的方式，而汽车的轻量化发展是实现节能减排重要的手段，在提高环保方面有着极其重要的作用。要想实现汽车的轻量化发展，化工新材料的应用必不可少。接下来，本文就对此展开详细的阐述。

关键词：汽车轻量化;化工新材料;应用发展

前言：

随着社会经济的发展，人们生活水平日益提升，在出行方面，对汽车的舒适性、安全性和环保性方面提出了更高的要求，在汽车上安装了安全气囊、空调、GPS导航、隔音隔热、废气净化等装置，这样就增加了汽车自身的重量。根据世界铝业协会发布的报告，每降低汽车自重的10%，燃油消耗就会降低7%左右，排放量也会相应降低4%左右，而燃油消耗减少1升，二氧化碳的排放量就会相应减少2.45公斤，因此，当前汽车的发展方向就是轻量化，这也是21世纪汽车技术发展的前沿。

一、汽车轻量化发展实现的途径

汽车轻量化发展实现的途径主要有以下三个方面：

（一）采用先进设计理念优化汽车结构

为了实现汽车的轻量化，设计人员应采用先进的设计理念，借助现代化的信息技术，在汽车关键的零部件上，进行优化和创新，通过综合整合，将多余的零部件进行复合化，使汽车零部件的结构更加科学、合理，从而切实减轻汽车的重量，实现轻量化发展。

（二）研究更先进的化工新材料

为了实现汽车的轻量化发展，还必须研究更先进的化工新材料，只有材料更加轻量化，才能降低汽车的重量，真正实现轻量化。随着材料工程学的发展，当前，我们在汽车制造方面采用的化工新材料主要是航空铝材、镁材以及高强度的钛合金等金属材料，此外，还有新型塑材聚合物、碳纤维材料、陶瓷材料高强度、轻质材的化工材料。

（三）利用更科学的制造工艺和技术

在实际的汽车制造过程中，要想实现汽车零部件的轻量化，除了采用先进的设计理念和化工新材料外，还必须采用更科学的制造工艺和技术，研制出更科学、有效的材料加工设备以及工具，这样才能更好地实现汽车的轻量化发展。

二、几种化工新材料在汽车轻量化发展方面的应用

（一）铝合金

铝合金在实际的应用中，具有十分广阔的应用，特别是航空铝材合金，材质较轻但十分坚固，在航天航空和高铁中应用十分广泛，将其应用到汽车制造领域，与传统的钢铁材料相比较，能极大地减轻汽车的重量，同时还能保证汽车的质量，因此，航空铝材合金在汽车轻量化发展方面具有极大的应用。

（二）镁合金

镁合金是以镁材为基础，在其中加入其他元素，特别是稀土元素而构成的合金材料。这种化工新材料的特点是：密度较小，强度很高，而且具有较大的弹性模量和极高的消震性能。因此，这种材料在承受冲击和载荷方面的能力较铝合金更强，此外，由于加入了稀土元素，其耐有机物与碱的腐蚀性能更加强大。

（三）钛合金

钛合金是以钛金属材料为基础，添加了稀土元素而构成的合金材料。这种材料具有更好的综合性能，不仅密度小，同时强度极高。其密度介于铝材和铁器之间，强度高于铝合金，在韧性方面又与钢材相仿，而且抗腐蚀性能良好，比不锈钢更具抗腐蚀性。同时，钛合金还具有极强的耐热性能，在工作温度方面较铝合金与镁合金更强。此外，钛合金还有一个明显的优势，即其具有良好的加工性能和焊接性能。

（四）塑材聚合物

塑材聚合物是一种非金属性材料，是一种塑料聚酯化合物，这种化工新材料具有密度小的优点，但其在导热、导电、耐酸、耐碱和防老化方面的性能较差，易随着天气变化和时间的推移而变化，因此，我们要加强这种材料在导热、导电、耐酸碱和防老化方面的性能，以便于将其更好地应用到汽车制造领域，更好地降低汽车的重量。

（五）碳纤维材料

随着现代科学技术的发展，更轻质的碳纤维材料逐渐被人们发现并大规模使用，尤其是石墨烯这种化工材料，不仅重量轻，性能还十分高强，在航天航空和军事领域具有重要的用途。在汽车制造领域，采用石墨烯这种化工材料，在发动机、底盘、车顶和翼子板等结构件中融入石墨烯，能有效降低这些零部件的重量，從而有效降低汽车整体的重量，使其实现轻量化的发展。但石墨烯这种材料的制作过于困难，在当前条件下，还无法大规模使用，我们只能采用比石墨烯差一层次的碳纤维材料。以CFRP材料为例，据通用汽车公司发布的数据，采用CFRP制作的汽车零部件，相应重量会降低一半以上（见下表）。

（六）其他新型化工材料

陶瓷材料是继金属材料、塑质材料之后被广泛应用的一种新型化工材料。在实际的应用中，陶瓷材料具有优越的化学性能和力学性能，不仅质轻，还具有良好的耐热、耐磨和耐腐蚀的特性，将其应用到汽车制造领域，尤其是汽车的发动机制造中，不但能减轻发动机的重量，同时还能极大地提高发动机的工作效率。此外，还有蜂窝夹层等新型化工材料，都是焗油膏强度、高硬度的轻质材料，在汽车制造领域都具有很好的市场前景。

三、化工新材料的发展展望

随着全球治理体系的加速推进，坚持可持续发展理念，保护环境，合作应对全球气候变化，保护好全人类赖以生存的地球家园成为世界各国的共识。在此基础上，开发研究更轻质、更环保，同时还具有高强度和高硬度的化工新材料，就得到了有识之士的广泛认同。目前，国内外各个地区和政府都加强了对新材料工艺的重视，各大材料行业都投入了大量的人力、物力和财力，积极开展了新材料的研究工作，而其中很多材料都涉及到了稀土元素，因此，我们应加强对稀土元素的研究，不断借助稀土元素，在降低材料重量的同时，强化其硬度和强度。此外，我们还要深入研究石墨烯制作工艺，使其能够大规模工业化生产，从而降低生产成本，大规模地运用到工业生产和制造领域。

四、结束语

汽车轻量化发展是历史的必然趋势，发展的前景十分光明，但发展的道路必然十分艰巨，化工新材料是实现汽车轻量化发展的重要基础，我们必须充分认识到化工新材料在这方面的重要作用，谨慎选择化工新材料，深入研究新材料、新工艺，使我国的汽车在朝着轻量化发展的过程中，不断大踏步前进。

参考文献：

[1]何燕.化工新材料应用推动汽车轻量化分析[J].化工管理，2018（12）.

[2]白颐，马捷，乔冰，等.化工新材料应用于我国汽车轻量化的机会分析——赴德国赢创工业集团考察的启示[J].化学工业，2018（1）.

[3]汪思琦，张银友，李乙冉.化工新材料应用推动汽车轻量化的研究[J].化工管理，2017（4）：74-74.

作者简介：

孙琦祥（1985-），男，上海人，汉，金融管理硕士，研究方向：化工行业证券市场分析.