基于選擇性轉化技術的輕量化復合材料應用

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基于選擇性轉化技術的輕量化復合材料應用

考慮到汽車輕量化的發展方向，許多研究人員開始對車用輕量化復合材料進行研究。文中從宏觀和微觀兩個層面上，考慮了孔隙率的概念，利用選擇性轉化技術對碳纖維、碳纖維復合材料、輕量化復合材料和多孔隙復合材料進行力學特性分析，并對輕量化材料的結構組成進行分析，以進一步實現輕量化材料的應用。

選擇性轉化被看做是一個非均質材料大分子轉化，可實現統一均質材料的轉化。這種技術從孔隙率的角度研究材料輕量化，而不是從材料微粒角度出發，這樣可最大限度地降低相關法規的限制。該技術的發展來源于樹脂的發展，使用時需要控制成型后零部件的孔隙率。利用現有的多種方法創建碳纖維復合材料的非均質多層結構，在不同的層面將孔隙率引入到碳纖維復合材料系統中，如從宏觀層面在蜂窩中間層引入孔隙率，而發泡樹脂和中空碳纖維則在微觀層面上引入孔隙率，并在微觀層面上同時引入碳納米管，以增強材料強度。利用該技術制備的材料若要在汽車行業中廣泛應用，則需對其強度和耐久性進行測試。

測試結果顯示，新材料最大密度約減少了10％、能量吸收增加了40％、抗彎強度增加了33％、彎曲彈性模量增加50％、剛度增加50％以上。結合聚乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺之類的熱塑性材料，可以將新材料應用在車門內飾板、頂棚、底盤部分部件以及整個車身翼子板處。該技術實現輕量化的后續工作是研究新材料的回收特性，進一步確定具有成本效益的生產方式，包括適用于熱塑性材料的快速固化技術和熱壓罐預浸料成型技術。

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

編譯：王祥