智能汽車設(shè)計(jì)中的環(huán)保材料的設(shè)計(jì)研究

屈建平

摘 要 目前，節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適、智能和網(wǎng)絡(luò)娛樂是汽車技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)，尤其是節(jié)能和環(huán)保更是關(guān)系人類可持續(xù)發(fā)展的重大問題。本文主要探討智能汽車設(shè)計(jì)中的環(huán)保材料應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 智能汽車 環(huán)保 材料

中圖分類號(hào)：U462 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1智能汽車環(huán)保材料設(shè)計(jì)中塑料材料的應(yīng)用

歐洲汽車制造商在車身塑料使用比例上已經(jīng)比當(dāng)今世界平均轎車塑料用量要高出很多，所以汽車塑料在汽車制造業(yè)的應(yīng)用前景很被看好。現(xiàn)在國內(nèi)的汽車制造商也跟隨趨勢(shì)，目前已知的是國內(nèi)轎車的塑料使用量相對(duì)于發(fā)達(dá)國家的 120 千克/輛也達(dá)到了 90 千克/輛。因此，隨著國際汽車車身輕量化進(jìn)程的不斷發(fā)展，目前汽車車身上的一些高污染高耗能的零部件材料也將被塑料逐漸的取代。伴隨著生產(chǎn)技術(shù)以及研發(fā)技術(shù)的飛速發(fā)展，在汽車生產(chǎn)過程中，不管是內(nèi)裝件還是外裝件以及結(jié)構(gòu)件都廣泛的使用塑料制件，塑料作為生產(chǎn)原材料在汽車零部件領(lǐng)域被逐漸使用。目前，發(fā)達(dá)國家已將汽車整車塑料所占量的多少，作為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平的一個(gè)未來標(biāo)準(zhǔn)，就目前汽車整車設(shè)計(jì)制造來說，無論是外裝飾件、內(nèi)裝飾件，還是功能與結(jié)構(gòu)件，塑料都可以勝任。因?yàn)樗芰系某尚托阅鼙容^好，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)汽車外觀和其他部件時(shí)受到的制作工藝限制較少，印度的塔塔公司生產(chǎn)出了一款世界上最便宜的小車塔塔 Nano，整個(gè)汽車的外殼采用了塑料制作，這也是用塑料替換鋼板的第一輛車汽車環(huán)保材料設(shè)計(jì)中合金材料的應(yīng)用塑料雖然具有輕便、便于成型等優(yōu)點(diǎn)，但是有一些特定的部件所需要的性能是塑料所達(dá)不到的。

2汽車環(huán)保材料設(shè)計(jì)中合金材料的應(yīng)用

在汽車發(fā)展史上使用最早，最常見以及使用相對(duì)成熟的汽車用輕金屬就是合金，在金屬材料中，合金由于材料的經(jīng)濟(jì)性，易加工成型等特點(diǎn)，已經(jīng)在汽車零部件中大范圍的應(yīng)用；并且合金鍛造更是進(jìn)一步提高有強(qiáng)度高，在同等條件下，合金材料更可以減輕重量；合金材料在現(xiàn)代汽車輕量化進(jìn)程中已經(jīng)顯示出非常重要的作用，這也符合了汽車的發(fā)展趨勢(shì)。

3汽車環(huán)保材料設(shè)計(jì)中碳纖維材料的應(yīng)用

在汽車設(shè)計(jì)中，碳纖維一直是廣大設(shè)計(jì)師樂于使用的材料之一。碳纖維別名又叫碳化纖維，因?yàn)樗怯梢恍┮蕴祭w維多層復(fù)合編制而成的一種新型材料。剛開始碳纖維因?yàn)槠湓靸r(jià)昂貴和生產(chǎn)工藝麻煩，主要應(yīng)用在汽車比賽中的F1賽車中。現(xiàn)在隨著制造技術(shù)和成本的降低，碳纖維在民用汽車上應(yīng)用的越來越廣泛。由于碳纖維的密度相當(dāng)?shù)牡停沟盟|(zhì)地又輕又硬，我們目前的在設(shè)計(jì)大型飛機(jī)時(shí)使用碳纖維非常的廣泛，因?yàn)樘祭w維較低的密度可以減輕飛機(jī)的整體重量，使得飛機(jī)的油耗降低。由于碳纖維的優(yōu)良特性，我們?cè)谠O(shè)計(jì)一些高端的自行車和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片上也是用了碳纖維材料。

碳纖維材料對(duì)于汽車設(shè)計(jì)師來說就是一塊可塑性很強(qiáng)的橡皮泥，因?yàn)樘祭w維材料成型工藝靈活，其結(jié)構(gòu)和性能具有很強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性。通過數(shù)據(jù)得知，碳纖維在力學(xué)性能方面非常的優(yōu)秀，它比普通金屬的重量要輕三分之二以上，在抗拉強(qiáng)度上面也比一般的金屬要高出很多，因?yàn)槊恳粭l碳纖維都是由幾千條更加微小的碳纖維組成的，其內(nèi)部原子層面跟我們所說的石墨有一些相近，也是有六角形的碳原子所構(gòu)成的，但是與石墨松散的晶體結(jié)構(gòu)不同，碳纖維是由不規(guī)則的層連接。這就使得碳纖維的強(qiáng)度只是表現(xiàn)在沿纖維軸方向表現(xiàn)的很高，其他方面就比較容易被沖壓損傷，這就要求我們?cè)诎烟祭w維設(shè)計(jì)汽車部件的時(shí)候要根據(jù)其結(jié)構(gòu)來利用它的優(yōu)勢(shì)。

4汽車環(huán)保材料設(shè)計(jì)中納米材料的應(yīng)用

世界著名的物理學(xué)家理查德.費(fèi)曼曾經(jīng)在 1959 年就預(yù)言“人類可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后將變成根據(jù)人類意愿，逐個(gè)地排列原子，制造產(chǎn)品。”曾經(jīng)的設(shè)想在現(xiàn)在已經(jīng)得到了實(shí)現(xiàn)，通過科學(xué)家的不斷努力，納米技術(shù)正在飛速的發(fā)展著。

我們?cè)谑褂眉{米材料進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先要了解納米材料的性能與原理。所謂的納米只是一個(gè)計(jì)量單位，納米技術(shù)就是在在100納米以下的微小結(jié)構(gòu)中對(duì)物質(zhì)進(jìn)行研究處理的技術(shù)（1毫米=1000000納米）。通過科學(xué)家的研究和歸納，納米技術(shù)分為了納米材料學(xué)、納米化工學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米生物學(xué)等。納米技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在納米材料學(xué)上，汽車納米材料的不斷研究為未來環(huán)保節(jié)能汽車的設(shè)計(jì)發(fā)展又提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。根據(jù)納米材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，把不同材料在納米尺度下進(jìn)行合成與組合，可以形成各種各樣的納米復(fù)合材料，例如納米功能塑料。我們通過納米技術(shù)可以改變塑料本身所自帶的缺陷，例如通過納米技術(shù)可以使塑料的強(qiáng)度加強(qiáng)，使其具有更強(qiáng)的耐熱性，重量更加輕盈等，這種特性使得我們?cè)O(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)特殊部件時(shí)能有更多的選擇余地。納米材料相對(duì)于目前的常規(guī)材料來說有很多優(yōu)點(diǎn)，通過特殊的加工方式以后可以增加材料的硬度，也可以制作成阻燃材料以及抗菌材料等。根據(jù)材料不同的用途對(duì)其進(jìn)行納米改造 ，使其成為符合我們使用的最佳材料。例如可以給予材料一些特殊的性能：增強(qiáng)堅(jiān)韌性能、耐磨性能、電阻性能、透明性能、抗菌性能、抗老化性能及防紫外線性能。

參考文獻(xiàn)

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